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Regla composición química de las fases

Regla de la palanca
Esta fórmula matemática consiste en encontrar las cantidades de % de sustancia en los diagramas de fases, Estas cantidades normalmente se expresan como porcentaje del peso (% peso), y es válida para cualquier diagrama de fase binario.
La regla de la palanca da a conocer la composición de las fases y es un concepto comúnmenteutilizado en la determinación de la composición química “real” de una aleación en equilibrio a cualquier temperatura en una región bifásica.
En regiones de una sola fase, la cantidad de la fase simple es 100%. En regiones bifásicas se deberá calcular la cantidad de cada fase. Y la técnica es hacer un balance de materiales.
Para calcular las cantidades de líquido y de sólido, se construye unapalanca sobre la isoterma con su punto de apoyo en la composición original de la aleación (punto dado). El brazo de la palanca, opuesto a la composición de la fase cuya cantidad se calcula se divide por la longitud total de la palanca, para obtener la cantidad de dicha fase.
Consideremos el siguiente diagrama bifásico:Líquido
Temperatura


(ºC)


L+S



T1 •••Sólido



A X2 X1 X3 B

Porcentaje en peso de B





Si como en el ejemplo del diagrama estamos a una temperatura T1 y con unacomposición del sistema X1% de B tendremos una mezcla de dos fases, L y S (líquido y sólido), determinaremos la composición química de cada una y sus cantidades relativas.




Así:

• Habrá en la fase L (líquido) a T1, un X2% en peso de B y (1- X2 ) % de A.

• La composición de la fase S (sólido) a T1 será de un X3% de B y un (1 – X3) % de A.

Para determinar las cantidadesrelativas de L (líquido) y S (sólido) que hay a una temperatura y composición prefijadas usaremos la regla de la palanca:


Longitud de la isoterma opuesta al líquido X3 – X1
% de líquido = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ =¾¾¾¾¾
Longitud total de la isoterma X3 – X2

Para cualquier composición y temperatura

Longitud de la isoterma opuestaal sólido X1 – X2
% de sólido = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾
Longitud total de la isoterma X3 – X2
Evidentemente:

% de L + % de S = 100%
Nota importante:
Se puede utilizar la regla de la palanca en cualquier región bifásica de un diagrama de fases. En regiones de una fase no se usa el cálculo de la regla de la palancapuesto que la respuesta seria obvia ya que sería existente un 100% de dicha fase presente.
Regla de fases de Gibbs
A partir de consideraciones termodinámicas, J. W. Gibbs obtuvo una ecuación que permitía calcular el número de fases que pueden coexistir en equilibrio en cualquier sistema. Esta ecuación llamada regla de las fases de Gibbs, es P + F = C + 2
Donde,
P = número de fases que puedencoexistir en el sistema
C = número de componentes en el sistema
F = grados de libertad
Usualmente, un componente C es un componente, un compuesto o una solución en el sistema. F son los grados de libertad, es decir número de variables como (presión, temperatura y composición) que se pueden cambiar independientemente sin variar el número de fases en equilibrio en el sistema.
Considere la...