EQULIBRIO ENTRE FASES 1 COMP B

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EQUILIBRIO ENTRE FASES DE UM 
COMPONENTE 
(2ªparte) 
6. Ponto Triplo. 
7.Equilíbrio Sólido-Vapor 
8. Equilíbrio Sólido-Liquido 
9. Diagrama de fases da água. Estudo de caso 
10, Transformações polimórficas 
 
FQ IB 2020/1 
Deborah Pinheiro Dick 
IQ/UFRGS 
Material compilado a partir de: 
Físico-Química I, 2ª Ed., 
Luiz Pilla e José Schifino 
6. Ponto Triplo. Equilíbrio Sólido-Vapor Ponto Triplo: 
Exemplo: água 
7. Equilíbrio Sólido-Vapor Sublimação ⥦ Condensação/solidificação 
 
Eq. S-V P < P* e T < T* 
GRANIZO : resfriamento rápido de camadas atmosféricas sob 
altas pressões de vapor. V passa em desequilíbrio para S 
 
NEVE: resfriamento de camadas atmosféricas sob baixas 
pressões de vapor d’água. V passa para S em equilíbrio 
 
 
LIOFILIZAÇÃO: FREEZE-DRY 
 alimentos, fármacos, amostras ambientais, 
mineralogia, etc..  Congelar amostra 
 Fazer vácuo 
SOB AQUECIMENTO EM FRASCO ABERTO (1 ATM): SUBLIMAÇÃO OU VAPORIZAÇÃO? 
Se P* > P atm: irá sublimar 
Se P* < P atm: irá fundir e vaporizar 
Exemplo sublimação: 
Entalpia de sublimação 
T e P= ctes. 
Como V(g) >>V(s) e admitindo PV=RT: 
Calor intrínseco de 
sublimação 
Energia livre de Gibbs 
∆Gsublimação = 0 
Pois ∆Hsublimação = T ∆Ssublimação 
8. Equilíbrio Sólido-Líquido 
Eq S-L: 
Em P > P*, onde P não é pressão de 
vapor, mas sim uma pressão hidrostática 
Igual à P externa 
Temperatura normal de fusão: 
fusão sob 1 atm 
Superfusão: segmento A’O. Forma líquida 
em região de estabilidade do sólido. 
Estado metaestável. 
Entalpia de fusão 
Entropia e energia livre de Gibbs de fusão 
Regra de Walden (1908). 
Observada para alguns 
compostos, não para 
elementos 
9. Diagrama de fases da água. Estudo de caso 
7 fases sólidas: 
 6 fases com estabilidade termodinâmica 
 1 fase meta estável 
7 pontos triplos: 
Exemplos 
 Ponto 5: gelo III ⥦ gelo V ⥦ Líquido 
 Ponto 4: gelo II ⥦ gelo III ⥦ gelo V 
 
Grandezas termodinâmicas: ∆H transição, ∆S 
transição, ∆G transição 
Exemplo: ∆H gelo II para gelo III: H(III)-H(II) 
 
Equação de Clapeyron vale para todos equilíbrios. 
Exemplo: O gelo III irá afundar ou flutuar no liquido? 
Para gelo III⥦ água dP/dT > 0, ∆V > 0, V(água) > V(III) e 
Densidade da água < gelo (III) 
10. Transformações polimórficas 
Polimorfia: propriedade que uma substância tem de apresentar mais 
de uma fase sólida, que diferem quanto às propriedades termodinâmicas e 
propriedades físicas 
Monotropia: pelo menos uma(s) 
fase(s) não é (são) 
termodinamicamente estável (is) 
 
Enantiotropia: todas fase(s) 
apresentam região de estabilidade 
termodinâmica 
 
Alotropia: polimorfia para elementos puros. Exemplos: 
CARBONO, Enxofre, Fósforo, Estanho 
Porque as torres gêmeas colapsaram? WTC em 11 de setembro de 2001? 
Uma explicação proposta em 2008: 
Mudança de fase de ferro alfa para ferro gama na 
estrtura do aço. 
Ferro alfa: resistente, duro 
Ferro gama: flexível 
“Os botões de Napoleão”, diagrama de fases do estanho 
Botões dos casacos dos soldados eram 
feitos de Estanho que mudram de fase 
de Sn-alfa para Sn-beta. 
Sncinza  Snbranco 
Fonte: Fiorucci, Benedetti e Oliveira, 2012 
Enantiotropia 
6 Equilíbrios entre duas fases: 4 Pontos Triplos 
Clapeyron: 
Monotropia 
Equilibrio meta-estável 
6 Equilíbrios entre duas fases: 
4 pontos triplos: 
Exemplo: fósforo vermelho (estável) e branco 
(metaestável) 
Formas alotrópicas do Carbono 
Arranjo tetraédrico Arranjo hexagonal 
Dureza: 
Enxofre rômbico e o monoclínico 
Diagrama de fases do SiO2 
Crisobalita: formas monotrópicas do quartzo e tendem a 
converterem-se em quartzo 
Formas alotrópicas: 
Diamante, grafite, fulereno