A Regra das Fases

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A Regra das Fases
Introdução
Quatro fases de uma substância pura não podem existir simultaneamente em equilíbrio, pois as quatro energias de Gibs molares necessitam ser iguais e se escrevermos as equações Gm(1) = Gm(2) Gm(2) = Gm(3) Gm(3) = Gm(4), não possui solução por serem três equações e duas incógnitas.
Gibs deduziu que para um sistema em equilíbrio F=C-P+2 (F é o grau de liberdade – número de varíaveis intensivas, C é o numero de componentes – número mínimo de espécies independentes necessárias para definir a composição de todas as fases presentes no sistema e P o número de fases). Em um sistema que as espécies não reagem é só contar o número total de espécies químicas presentes.
Quando um sistema possui um componente, fixa-se C=1 e conclui-se que p e T podem variar independentemente (representado por uma região).
Quando um sistema possui duas fases em equilíbrio, a pressão não pode variar livremente se fixarmos a temperatura.
Quando três fases estão em equilíbrio, a condição só pode ser estabelecida em uma p e T definidas.
Sintetizando em um diagrama, obtém-se a seguinte conclusão:
 
Diagramas de Fase de Substâncias Típicas
Diagrama de fase para a água
- Curva de equilíbrio líquido = verificação: pressão de vapor da água líquida varia com a temperatura e a temperaturade ebulição varia em função da pressão externa. 
- Curva de equilíbrio sólido-líquido = verificação: temperatura de fusão da água depende da pressão. 
- Inlcinação muito pronunciada da curva de equilíbrio = são necessárias pressões grandes para provocar mudanças significativas.
- diminuição do volume = estrutura cristalina do gelo é muito aberta.
- polimorfismo = a água possui muitas fases sólidas diferentes (são diferentes na questão de arrumação das moléculas)
Diagrama de fase para o Dióxido de Carbono
- coeficiente angular da curva de equilíbrio sólido-líquido = temperatura de fusão do dióxido de carbono sólido aumenta, quando a pressão aumenta.
- ponto triplo (217 K, 5,11) = não existe nas pressões atmosféricas.
- dióxido de carbono geralmente se apresenta na fase líquida ou em gás comprimido.
- efeito Joule-Thomson = gás surge numa região onde a pressão é de somente 1 ATM, sai parecido com neve.
Diagrama de fase do Hélio
- Hélio se comporta de maneira incomum em baixas temperaturas.
- Fase sólida e gasosa nunca encontram-se em equilíbrio.
- O hélio sólido pode ser obtido mantendo os átomos juntos pela aplicação de pressão.
 - O hélio puro tem duas fases líquidas = uma se comporta como liquido normal e outra é um superfluído (possui viscosidade).
O hélio é a única substância que possui uma curva de equilíbrio líquido-líquido.