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DIAGRAMAS DE FASESDIAGRAMAS DE FASES
LÍQUIDOLÍQUIDO--SÓLIDO SÓLIDO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E BIOLÓGICAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

LÍQUIDOLÍQUIDO--SÓLIDO SÓLIDO
QUI 116 QUI 116 –– Turma 11Turma 11

Data: 28/09/2010

A Regra da Alavanca também pode ser aplicada quando não se conhece a massa

total ou o número de mols total do sistema

Nesse caso, obtém-se as quantidades relativas dos componentes em cada fase,

em termos da porcentagem

100100% x
XX

XX
x

ba

bc
L

BB
vapor

−

−
==

α

α

Quantidades relativas de L (líquido) e
de αααα (vapor):

XXba
L

BB −
α

100100% x
XX

XX
x

ba

ca
L

BB

L

BB
L

−

−
==

α

Equilíbrio Sólido-Líquido
Considerando um sistema binário, em determinadas temperaturas, as fases sólida

e líquida podem estar presentes em equilíbrio.

a1 = solução líquida (1 fase)

a1 →→→→ a2 = solução líquida entra em
equilíbrio com os primeiros traços do sólido

B puro (2 fases)

a →→→→ a = Mais sólido é formado, e as

Considerando o resfriamento da solução
líquida:

a2 →→→→ a3 = Mais sólido é formado, e as
quantidades relativas do sólido B puro e da

solução líquida são dadas pela regra da

alavanca. A fase líquida é mais rica no

componente A do que a solução inicial

a3 →→→→ a4 = Existem 3 fases em equilíbrio, o
sólido B puro, o sólido A puro e o líquido

com composição e (ponto eutético)

Abaixo de a5 = formação de 2 fases
sólidas, A e B, cujas quantidades relativas

são dadas pela regra da alavanca

Eutético
A composição eutética é a mistura com a menor temperatura de fusão

Composição
eutética

Na composição eutética, a mistura binária funde-se ou solidifica-se sem

alteração da composição.

Exemplo de um eutético com aplicação tecnológica:

Solda (liga de Sn e Pb):
Sn (Tf: 232 °C)

Pb (Tf: 326 °C)

Liga: 67 % de Sn e 33 % de Pb →→→→ funde a 183 oC

Diagrama de fases Pb-Sn

Sn

Quando a solda é resfriada, forma-se um sólido com uma mistura muito homogênea

de microcristais

Quando a solução líquida de Pb-Sn possui uma composição diferente da eutética,

quando a mesma é resfriada, forma-se um sólido com microestrutura cristalina

heterogênea.

Outro exemplo de formação de eutético

Solução de NaCl 23 % / H2O 77 % ���� Tf: - 21 oC

Solução

Solução +

NaCl(s)

T ºC

Sal adicionado ao gelo em
condições isotérmicas:
a mistura funde se a temperatura
está acima de -21 ºC

Condição adiabática:
a temperatura do sistema cai e se
suficiente sal é adicionado a

0 -

-21 -

% NaCl (m/m) 1000

Gelo + NaCl(s)

Solução

+ Gelo

Curva do ponto de

congelamento da água

suficiente sal é adicionado a
temperatura cai à do eutético

Sistemas que Formam Compostos
Misturas binárias podem reagir e formar compostos

Exemplo: Semicondutor Ga /As forma o composto GaAs:

Ga + As ↔↔↔↔ GaAs
A + B ↔↔↔↔ C

Região com
excesso de B

Região com
excesso de A

Forma-se o composto C a partir da reação

entre A e B

Aparência de dois diagramas eutéticos

superpostos

Partindo de uma composição a1:
Durante o resfriamento é formado o sólido

C puro, e a solução torna-se cada vez

mais saturada do componente B

Atinge-se a composição eutética em a4

superpostos

Fusão Congruente: a composição do
líquido que se funde é igual à composição

do composto C sólido

Fusão Incongruente e Peritético

O composto C não é estável como líquido
Ex. Liga Na2K (sólido)

- a1 resfriado até a2
algum Na sólido é depositado (contaminado

levemente com K) e o líquido remanescente é

rico em K

- Abaixo de a3 (Na sólido + Na2K sólido)

-b1 resfriado até b2-b1 resfriado até b2
Na sólido é depositado

-b3 a reação ocorre e forma Na2K (peritético)

Na(s) + líquido →→→→ Na2K(s)
mistura líquida Na/K está em equilíbrio com Na2K

sólido, mas não tem Na2K líquido

Fusão Incongruente: a fusão do composto é
acompanhada pela sua decomposição, de modo

que o mesmo não existe na forma líquida

Diagrama Ferro-Carbono

Aço Ferro Fundido

Ligas acima
de 6,7 % de C

não tem valor
comercial

Austenita (Ferro γγγγ)

Solução sólida de C no Ferro γ, que possui estrutura cúbica de

face centrada (cfc)

Solução intersticial – a estrutura cristalina do Ferro γ não é alterada

Propriedades:
Material dúctil, grãos grandes, estável a altas temperaturas, alta

solubilidade de C (até 2,14 %).

Ferrita (Ferro αααα)
Ferro passa da estrutura cfc para a estrutura cúbica de corpo

centrado (ccc) – novamente forma uma solução intersticial do C na

estrutura cristalina do Fe

Propriedades: Material dúctil, grãos pequenos, estável a baixas
temperaturas, baixa solubilidade de C (até 0,022 %).

Eutetóide

Formação da Perlita – estrutura lamelar de ferrita e cementita

Formada como produto da transformação eutetóide da austenita

A perlita possui boa resistência mecânica

Referências Bibliográficas

1. G. Castellan, Fundamentos de Físico Química, LTC Editora, Rio de Janeiro,
1991.

2. P. W. Atkins, J. Paula, Físico-Química Vol. 1, LTC Editora, Oitava Edição, Rio
de Janeiro, 2008.

3. W. D. Callister Jr., Materials Science and Engineering, An Introduction, John

Wiley & Sons, Quinta Edição, Nova Iorque, 2000.