INTRODUZIONE E DIAGRAMMI DI STATO

1. INTRODUZIONE e ​RIPASSO: Legami, strutture, ...

2. DIAGRAMMI DI STATO BINARI E TERNARI

Diagrammi con 1 componente e con 1 fase:

Diagrammi con 1 componente e con 2 fase:

2.1 Diagrammi binari omogenei

Miscela ideale: versione approssimata per descrivere fenomeni reali. Per i conti considero di avere 1 mole di sostanza e XA+XB=1.

POTENZIALE CHIMICO

Analogo al potenziale elettrico, tende a minimizzare l'energia.

Regola di Gibbs o delle fasi

V = C + N - F

Varianza (n. gradi di libertà): parametri modificabili senza modificare il numero di fasi

F = numero di fasi

C = numero di componenti

N = parametri fisici (p, T) che influiscono sullo stato del sistema (qui +1)

ATTIVITA'

Corregge l'errore della frazione molare, per miscele reali

2.2 Diagrammi binari eterogenei

Nei sistemi eterogenei è possibile più di una fase. Una curva di energia libera può essere calcolata e rappresentata per ogni possibile fase. Coesistono due fasi diverse per composizioni comprese tra le composizioni αe e βe, corrispondenti ai punti di tangenza tra la curva di energia libera di ciascuna fase e la tangente comune alle curve.

Effetti superficiali: bisogna considerare l'energia libera dell'interfaccia e la dimensione della particella.

La fase alfa,  a causa di B che si forma, è piccola e quindi ha un potenziale alto e quindi alfa è più stabile di quanto ci aspettassimo.

La volontà del sistema di evolversi è inversamente proporzionale alla dimensione e questo apre la strada alle nanotecnologie.

Per essere stabile deve avrei le dimensioni di almeno 1nm, raggio critico, Cluster. Lo spostamento dei limiti di solubilità, effetto dimensione e interfacce, si collega alle cinematiche e meno alla termodinamica.

Per quanto riguarda una superficie ruvida si sa che gli atomi stanno meglio in una superficie concava e inoltre: 

• In presenza di una diffusione elevata delle particelle sulla superficie, queste possono muoversi e riorganizzarsi, formando asperità o rientranze sulla superficie, in modo tale da minimizzare l'energia della superficie stessa. In questo caso, le particelle possono accumularsi in alcune zone della superficie, formando zone di maggiore altezza rispetto alle zone circostanti, generando una superficie più rugosa.

• Al contrario, in assenza di una diffusione elevata delle particelle, queste non possono muoversi facilmente sulla superficie e, quindi, non possono riorganizzarsi per formare asperità o rientranze. In questo caso, le particelle sulla superficie rimangono distribuite in modo più uniforme, generando una superficie più appiattita.

Tuttavia, la conformazione delle superfici a livello microscopico non dipende solo dalla diffusione delle particelle, ma anche da molti altri fattori, come la presenza di forze di adesione e coesione tra le particelle, la presenza di sostanze corrosive o abrasive e le condizioni ambientali. Questo argomento verrà approfondito in seguito.

2.3 Diagrammi ternari

Un diagramma ternario è una rappresentazione, fissata una temperatura, su un triangolo equilatero di un sistema costituito da 3 variabili la cui somma è costante. La somma delle composizioni relative a ciascun componente è costante, ad esempio:

• nel caso in cui la composizione sia indicata come frazione molare, la somma di tutte le frazioni molari di un sistema è pari a 1;

• se la composizione viene espressa come percentuale la somma delle composizioni dei 3 componenti è pari a 100.

Regola della leva inversa

• Rapporto tra segmenti

• Rapporto tra distanze

• Diagrammi di stato suddivisi a triangolini

Le frecce indicano il percorso di raffreddamento / pendenza dell'energia , le altre linee sono isoterme. 

Questo caso può sembrare più compresso, basta dividere il diagramma in due e far valere le stesse leggi. La fase w+x è intermetallica che è molto stabile.