Los Los elementos quimicoselementos quimicos y las y las sustancias formadas por ellos salvo sustancias formadas por ellos salvo algunas excepciones, pueden existir en algunas excepciones, pueden existir en tres estados diferentes: sólido, líquido y tres estados diferentes: sólido, líquido y gaseoso en dependencia de las gaseoso en dependencia de las condiciones de presión y temperatura condiciones de presión y temperatura en las que se encuentren. El diagrama en las que se encuentren. El diagrama que representa el tránsito entre estos que representa el tránsito entre estos estados, se conoce como diagrama de estados, se conoce como diagrama de fasesfases..

DIAGRAMA DE FASES.DIAGRAMA DE FASES.

En termodinamica y ciencia de materiales se En termodinamica y ciencia de materiales se le denomina a la representación gráfica de le denomina a la representación gráfica de las fronteras entre diferentes estados de la las fronteras entre diferentes estados de la materia de un sistema, en función de materia de un sistema, en función de variables elegidas para facilitar el estudio variables elegidas para facilitar el estudio del mismo.del mismo.

DIAGRAMA DE FASES.DIAGRAMA DE FASES.

Elementos Químicos.Elementos Químicos. Todas las cosas que nos rodean está Todas las cosas que nos rodean está

formadas en su constitución química por formadas en su constitución química por una cantidad de elementos básicos una cantidad de elementos básicos conocidos como "elementos químicos", conocidos como "elementos químicos", aunque se han podido aislar mas de 100, aunque se han podido aislar mas de 100, solo unos pocos tienen abundancia relativa, solo unos pocos tienen abundancia relativa, y son los "ladrillos" con lo que está y son los "ladrillos" con lo que está construido lo que nos rodea, otros aunque construido lo que nos rodea, otros aunque escasos son aislados y concentrados por el escasos son aislados y concentrados por el hombre para usarlos en aplicaciones hombre para usarlos en aplicaciones comunes que podemos tener en nuestras comunes que podemos tener en nuestras casas y otros son también aislados y casas y otros son también aislados y concentrados para uso industrial como en concentrados para uso industrial como en la generación de energía atómica. Una la generación de energía atómica. Una parte de los elementos químicos conocidos parte de los elementos químicos conocidos tienen una vida tan efímera que solo son tienen una vida tan efímera que solo son de interés académico. de interés académico.

DIAGRAMA DE FASES.DIAGRAMA DE FASES.

DIAGRAMA DE FASES DIAGRAMA DE FASES HIERRO-CARBONO.HIERRO-CARBONO.

REGLA DE LA PALANCA REGLA DE LA PALANCA INVERSA.INVERSA.

Es un concepto comúnmente Es un concepto comúnmente utilizado en la determinación de la utilizado en la determinación de la composición química “real” de una composición química “real” de una aleación en equilibrio a cualquier aleación en equilibrio a cualquier temperatura en una temperatura en una región región bifásicabifásica. Consideremos el siguiente . Consideremos el siguiente diagrama bifásico: diagrama bifásico:

REGLA DE LA PALANCA REGLA DE LA PALANCA INVERSA.INVERSA.

EXPLICACION.EXPLICACION.Si como en el ejemplo del diagrama estamos a una temperatura T1 y con una Si como en el ejemplo del diagrama estamos a una temperatura T1 y con una

composición del sistema X1% de B tendremos una mezcla de dos fases, L y S composición 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 (líquido y sólido), determinaremos la composición química de cada una y sus cantidades relativas. Así:cantidades relativas. Así:

  - Habrá en la fase L a T1, un X2% en peso de B y ( 1- X2 )% de A.- Habrá en la fase L a T1, un X2% en peso de B y ( 1- X2 )% de A.  - La composición de la fase S a T1 será de un X3% de B y un ( 1 – X3 )% de A.- La composición de la fase S a T1 será de un X3% de B y un ( 1 – X3 )% de A.     Para determinar las cantidades relativas de L y S que hay a una temperatura y Para determinar las cantidades relativas de L y S que hay a una temperatura y

composición prefijadas usaremos la regla de la palanca: composición prefijadas usaremos la regla de la palanca:    % de líquido = % de líquido = = =   

% de sólido = ________________________________________ = __________% de sólido = ________________________________________ = __________     

  

X3-X2

X3-X1

Longitud de la isoterma opuesta al liquidoLongitud total de la isoterma

Longitud de la isoterma opuesta al solido

Longitud total de la isoterma

X1-X2X3-X2

Evidentemente el % de L + el % de S = 100% para cualquier composicion y temperatura.

EJEMPLO:EJEMPLO:Una aleación de cobre - níquel contiene 47% en peso de Cu y 53% de Ni y está a 1.300 °C. Utilizando la siguiente figura responder lo siguiente:Una aleación de cobre - níquel contiene 47% en peso de Cu y 53% de Ni y está a 1.300 °C. Utilizando la siguiente figura responder lo siguiente:¿Cuál es el porcentaje en peso de cobre en las fases sólida y líquida a esta temperatura?¿Cuál es el porcentaje en peso de cobre en las fases sólida y líquida a esta temperatura?¿Qué porcentaje en peso de la aleación es líquida, y qué porcentaje es sólida?¿Qué porcentaje en peso de la aleación es líquida, y qué porcentaje es sólida?

Solución: Solución: a)a) % Cu en fase líquida:% Cu en fase líquida: 55% Cu 55% Cu

        % Cu en fase sólida:% Cu en fase sólida: 42% Cu 42% Cu    Xs = ( wO – wl ) / ( ws – wl )Xs = ( wO – wl ) / ( ws – wl )b)b)Para el Niquel: wo = 53%Para el Niquel: wo = 53% wl = 45%wl = 45% ws = 58% ws = 58%

Xs = ( 53 – 45 ) / ( 58 – 45 ) = 0,62Xs = ( 53 – 45 ) / ( 58 – 45 ) = 0,62 Xl = ( ws – w0 ) / ( ws – wl ) = ( 58 – 53 ) / ( 58 – 45 ) = 0,38 Xl = ( ws – w0 ) / ( ws – wl ) = ( 58 – 53 ) / ( 58 – 45 ) = 0,38