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que relacionan las reglas de fases de Tema 8
Equilibrio de Fases II. Sistemas Binarios. Sistemas de dos componentes. Obtención de datos experimentales. Diagramas binarios isobáricos sin solución sólida. Punto eutéctico. Diagramas binarios isobáricos con solución sólida completa y parcial. Diagramas binarios isobáricos con formación de compuesto intermedio con punto de fusión congruente eincongruente. Punto peritéctico. Aplicaciones a la fusión y cristalización en sistemas geoquímicos reales.

Introducción

Los sistemas binarios son aquellos que están compuestos de 2 componentes (C = 2). En Geología, estos sistemas son los más pedagógicos y diagnósticos para expresar el comportamiento de:

• sistemas fundidos sometidos a cristalización (solidificación de un magma)
• sistemassólidos sometidos a fusión (fusión de rocas ígneas)

Debido a la presencia de 1 componente más, el sistema se transforma en una mezcla de dos entidades mínimas e independientes, que expresan la composición química total del sistema. Ya que la composición de la mezcla varía entre 2 extremos (2 componentes), debemos expresar gráficamente el sistema de la siguiente forma:

T[ºC]T[ºC] p[bar] p[bar]

p = cte T = cte




A XB B A XB B
XA XA

“Sistema binario isobárico” “Sistema binario isotérmico”
¡¡ más usado !!

Podemos apreciar que en ambos casos hemos sacrificado una variable intensiva (la presión o temperatura dejada constante) en pro de unavariable extensiva (la composición o fracción molar del nuevo componente)

Recordando la Regla de las Fases de Gibbs:

F + P = C + 2

Sin embargo, debemos restar 1 grado de libertad al sistema debido a la pérdida de la variable intensiva “presión”, con lo cual obtenemos la Regla Condensada de la Fases de Gibbs:
F + P = C + 1

En consecuencia, para sistemas binarios isobáricos el númerode fases presentes será:
P = 3 – F


Construcción Experimental

Los diagramas de fase binarios son el resultado de estudios experimentales de enfriamiento de fundidos silicatados artificiales de composición conocida. La técnica se denomina “quenching”, y corresponde al enfriamiento controlado del sistema a presión constante.. Consideremos el enfriamiento de once muestras de fundido decomposición de diferentes composiciones.

Enfriamiento rápido controlado (quenching) de la muestras en un horno (furnace)


Sistemas Binarios Isobáricos

Tipos de Sistemas


1. Sistemas Binarios sin solución sólida (Diagrama Eutéctico Simple)



2. Sistemas Binarios (SB) con solución sólida


SB con solución sólida completa SB con solución sólida parcial








•(ejs. Kfeld-Ab)








3. Sistemas Binarios con reacción (SBR) (o formación de compuesto intermedio)


• SBR con punto de fusión congruente



• SBR con punto de fusión incongruente: el Diagrama Peritéctico



1. Sistemas Binarios isobáricos
sin solución sólida

Utilizando la Regla de las Fases:
F= 3 – P

- campo del líquido: 1 sola fase, por ende es un campobivariante
- liquidus: al aparecer una fase sólida (P=2) tenemos F=1 línea univariante
- campo de líquido más sólido: tenemos 2 fases, F=1 campo univariante
- eutéctico: están en equilibrio 2 fases sólidas y la última gota de líquido, tenemos 3 fases y F=0 punto Invariante
- solidus: están en equilibrio 2 fases sólidas y la última gota de líquido, tenemos 3 fases y F=0 líneainvariante (temperatura eutéctica).
- campo de sólidos: 2 sólidos (P=2), F=1, campo univariante
2. Sistemas Binarios isobáricos con solución sólida

Isovalente
Completa
Sistemas con Solución Sólida Acoplada
Parcial

2.1 Solución Sólida Completa con Sustitución Isovalente

Tomemos como ejemplo el sistema Forsterita-Fayalita, que describe el...