Texto 13 – Sistemas com fase sólida

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Texto 13 – Sistemas com fases sólido-líquido; notas de aula de 
Fisquim II – Prof. Ourides 
	
1. O diagrama eutético simples 
 
Se baixarmos suficientemente a temperatura de uma mistura de dois líquidos, haverá 
formação de fase sólida. Misturas binárias nas quais ocorre a formação de sólidos são 
fundamentais na purificação de materiais, na indústria metalúrgica, por exemplo, para a 
produção de ligas metálicas, de semicondutores e compósitos, e na área de cristais líquidos, 
na produção de telas de TV, computadores, celulares etc. 
A figura 1 mostra um diagrama sólido-líquido. Examine com atenção as fases 
presentes em cada região. Veja que algumas contém um sólido puro em equilíbrio com um 
líquido constituído pelos dois componentes. 
Figura 1: diagrama de fase sólido-líquido. O ponto de 
fusão de B é maior do que o ponto de fusão de A. 
 
Consideremos inicialmente um 
líquido em a1, mais rico em B. Ao se resfriar o 
sistema até a2, vai haver formação inicial de 
traços de sólido B puro (B vai se separando da 
solução como sólido puro); o resfriamento 
contínuo conduz o sistema a a3, formando-se 
mais sólido B puro. Note que, por conta da 
formação de B puro, a composição do líquido 
vai ficando mais rica em A (b3 tem mais A do 
que a2). No ponto a3 em particular, as 
quantidades relativas de sólido B puro e de solução são aproximadamente iguais. Em a4 
inicia-se a precipitação do sólido A. Temos então a coexistência de três fases, os dois sólidos 
puros (A e B) e a mistura líquida, de composição dada pelo ponto e, dita eutética. Nessa 
condição, com a contínua retirada de calor, a temperatura da mistura permanece constante, 
e ocorre apenas aumento na quantidade dos sólidos A e B com diminuição da quantidade de 
eutético. Ao final do líquido, coexistem apenas as duas fases sólidas puras, nas quantidades 
relativas dadas por a5. Note bem as propriedades deste ponto: a reta horizontal que passa 
por a5 corta os eixos verticais que fornecem a composição dos sólidos puros e a projeção de 
a5 sobre o eixo horizontal dá as quantidades relativas dos dois compostos, agora como sólidos 
puros separados, que faziam parte do líquido original a1. 
 
 
2. Sistemas em que há formação de compostos sólidos estáveis 
Se duas substâncias reagem e formam um ou mais compostos, o diagrama possui a 
aparência de dois diagramas eutéticos justapostos. Esse é o caso particular dos 
semicondutores a base de AsGa – formados pela reação: As + Ga ® AsGa – que, pode ser 
generalizada como A + B ® C, tal que C=AB, no qual C também forma eutético. Um exemplo 
genérico é mostrado na figura 8. As curvas que separam as fases sólida e líquida (misturas) 
são ditas isopletas. 
 
Figura 2: diagrama de sólidos que formam compostos 
do tipo A + B ® AB (C). 
 
O fato de a proporção molar do 
composto formado ser de 1:1 implica que o 
diagrama é dividido exatamente em duas 
partes iguais, no ponto em que (xB=0,5). 
No ponto a1 a mistura constitui um 
líquido monofásico. Resfriando até a2 forma-se 
um traço do sólido C em coexistência com 
solução de A e B (a2). O ponto de máximo dessa 
isopleta constitui um ponto de fusão 
congruente. O líquido formado pela fusão nesse ponto tem a mesma composição do sólido. 
Em a3 há aumento da quantidade de C e a composição da fase líquida evolui para uma 
mistura mais rica em B. 
Quando a temperatura cai, alcança-se o ponto a4. Neste ponto, há a separação do 
sistema em sólido C, surge um traço de 
sólido B puro (à direita), e forma-se o 
eutético e. A retirada contínua de calor 
não mais faz a temperatura cair, mas há 
formação de mais sólido AB e de sólido 
puro B. 
À esquerda de C e acima das 
linha dos eutéticos temos a formação 
das fases binárias A(S) + solução e C(S) + 
solução. Abaixo da linha dos eutéticos 
temos os sólidos A ou B, e C. 
Figura 3: o sistema fenol-anilina. O ponto C é 
um ponto de fusão congruente. 
 
Um exemplo típico desse 
sistema é dado pela mistura fenol-
anilina (fig. 3)