Usado em várias áreas, sinaliza os pontos de mudanças dos estados físicos
O diagrama de fases é o modelo de gráfico usado para medir as mudanças das substâncias de acordo com os estados físicos da matéria. Esses estados são o sólido, líquido e gasoso.
O diagrama é usado em várias áreas de estudo, sendo algumas delas a físico-química, a geologia, a engenharia, a matemática, a física, a mineralogia e a ciência dos materiais. Em outros campos o diagrama pode ser chamado de carta termodinâmica.
O diagrama de fases
O diagrama de fases é composto por três partes. Cada uma delas divide os pontos onde podemos encontrar as substâncias nos estados físicos da matéria, que são o sólido, o líquido e o gasoso.
Na maioria das vezes, o diagrama possui dois eixos. Um deles, o eixo X, que fica no sentido horizontal, é responsável por medir a temperatura. Já o outro, o eixo Y, que fica no sentido vertical, mede a pressão.
O gráfico é composto ainda pelas curvas de fusão, vaporização e sublimação, e pelos pontos triplo e crítico. Vamos entender um pouco sobre esses pontos.
A curva de fusão é a que separa os pontos onde os elementos mudam do estado sólido para o estado líquido. Já a curva de vaporização é quem delimita os elementos que passam do estado líquido para o vapor.
Já a curva de sublimação separa as áreas onde os elementos passam da fase sólida para o vapor. O ponto triplo, outro dos pontos que compõem o diagrama de fases, é onde os três estados físicos coexistem ao mesmo tempo.
Por fim, o último dos pontos do diagrama de fases é o ponto crítico. Ele delimita o estado físico de vapor, onde, a partir dali, não é mais possível distinguir os estados líquidos e vapor. Ou seja, é o ponto em que as substâncias se transformam em gás.
O diagrama de fases permite que sejam analisados os pontos onde acontecem as mudanças dos estados físicos da matéria. Isso varia de acordo com pressão, temperatura e, em alguns casos, a interferências de outros fatores.
As mudanças dos estados físicos são a fusão, a solidificação, a vaporização, a condensação, a sublimação e a ressublimação.
A fusão é o ponto em que uma substância muda do estado sólido para o estado líquido, enquanto a solidificação é a mudança de uma substância do estado líquido para o estado sólido.
Já a vaporização é a passagem de um elemento que está em estado líquido para o estado gasoso e a condensação, por sua vez, é a mudança da substância em estado gasoso para o estado líquido.
É chamada de sublimação a mudança de um elemento em estado sólido para o estado líquido. Já a ressublimação é a passagem de uma substância em estado gasoso para o estado sólido.
Diagrama de fases bidimensional
Existem alguns modelos de diagramas de fases. Eles podem variar de acordo com os elementos que representam, ser vistos em formatos 3D e apresentar mais de um tipo de influências. No entanto, o mais comum é o diagrama de fases bidimensional.
Esse tipo representa os elementos mais simples, como a água, por exemplo. Nele, são apresentados apenas dois tipos de influências externas: pressão e temperatura. Cada uma dessas influências são colocadas em um eixo, que pode ser visto na vertical ou horizontal.
Modelo de diagrama de fases bidimensional. (Foto: Wikipédia)
Na imagem acima, vemos um modelo bidimensional. Podemos ver as linhas de equilíbrio, contornando os limites entre as fases da matéria (sólido, líquido e gasoso), e vemos que a linha que delimita a divisão entre o líquido e o gás termina em um ponto.
Esse posição é conhecida como ponto crítico. A partir do ponto crítico não é possível distinguir os materiais nas fases líquida e gasosa. Isso gera uma substância chamada de fluído supercrítico.
Diagramas podem ser vistos ainda em formados tridimensionais (3D). Nesses casos, podemos ver simultaneamente os três tipos de influências. Por exemplo, o diagrama conhecido como PVT, ou ainda P-V-T, mostra pressão, volume específico e temperatura (P, V e T).
Diagramas de fase podem ser usados ainda para medir os pontos de fusão de substâncias polimórficas e polimórficas. Um bom exemplo disso são os cristais.