Diagrama de Fases: o que é e exemplos

Podemos dizer que o diagrama de fases é o gráfico característico de cada substância. Assim, ele nos dá informações sobre o estado físico e as mudanças de estado em determinadas condições de pressão e temperatura.

Essencialmente, trabalhamos com três estados físicos nesse diagrama: sólido, líquido e gasoso e as transições entre eles.

Regiões do Diagrama de Fases

No gráfico abaixo para uma substância qualquer, cada região corresponde à um estado físico da matéria. As regiões de alta pressão e baixa temperatura (A) correspondem ao estado sólido. A região de menor pressão e altas temperaturas (C) corresponde ao estado gasoso e a região intermediária (B) é o estado líquido.

As curvas que marcam as divisões entre as regiões do gráfico representam as mudanças de estado físico. Por exemplo, no ponto B, conforme aumentamos a temperatura, ocorre a mudança do estado líquido para gás na linha entre as duas regiões.

Mudanças de Estado no Diagrama

Cada linha que separa uma região dos diagramas de fases representa uma mudança de estado da substância.

Primeiramente, devemos ter em mente que o diagrama de fases é característico para cada substância. Então, podemos descobrir seus pontos de fusão e ebulição em qualquer condição de pressão!

Por exemplo, observe o diagrama de fases da água, representado abaixo. Vamos fixar a pressão em 1 atm.

• Partindo do ponto A, perceba que a temperatura está abaixo de 0. Portanto, a água está no estado sólido.

• Se começarmos, na linha B-A, a aquecer (ainda em 1 atm), a amostra de água aquece, mas permanece no estado sólido, até chegar no ponto B.

• Neste ponto (B) ocorre a mudança de fase, passando de sólido para líquido (fusão).

• Aqui (B-C), observamos que ainda estamos na região líquida do gráfico. Ou seja, a água está no estado líquido de 0 a 100 graus.

• O ponto C está sobre a curva que divide os estados líquido e gasoso. Assim, é onde começa a ocorrer a vaporização da água, através da ebulição.

Pontos Especiais do Diagrama de Fases

Para os vestibulares mais difíceis e especialmente das segundas fases, você precisa conhecer o Ponto Triplo e o Ponto Crítico no gráfico, representados abaixo.

O Ponto Triplo são as condições de pressão e temperatura onde os três estados coexistem! Aqui, uma substância pode estar sólida, líquida e gasosa ao mesmo tempo, passando por todas as transições de fase.

No vídeo abaixo, conseguimos ver o ponto triplo do Ciclohexano. Ao mesmo tempo que a substância entra em ebulição, ela também solidifica! Para esta substância, de fórmula C₆H₁₂, o ponto triplo acontece a 0,05 atm e 6°C.

Já o Ponto Crítico de uma substância é o ponto em que não conseguimos mais forçar a mudança de fase pelo aumento de pressão. Antes do ponto crítico, conseguimos passar do estado de vapor para o líquido com o aumento de pressão, a uma temperatura fixa.

Depois da Temperatura Crítica, a substância não volta mais para o estado líquido com o aumento de pressão. Para torná-la um líquido, é preciso mexer na temperatura. Assim, quando este é o caso, dizemos que a substância é um "gás verdadeiro". Antes disso, ela pode ser considerada um vapor.

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