© Mario Izquierdo
Se entiende por fases a la parte del sistema en estudio que es homogénea física y/o químicamente. El ejemplo siguiente, que pertenece a un diagrama de fases del agua, presenta 3 fases de igual composición (en geología se pueden presentar fases sólidas con distinta composición).
Nota.- P, T, X, representa la composición.
Un sistema es una parte del Universo aislada arbitrariamente para su estudio.
Los sistemas pueden ser:
Como los tipos pueden ser muchos, elegiremos el máximo número de componentes químicos necesarios para definir la fase del sistema.
Ejemplo 2:
SiAl2O5, este es el número ya que explica todas las fases del sistema.
Todos los diagramas de fases cumplen una serie de normas (la regla de las fases):
| Fases + Libertades = nº. componentes + 2 |
| P + F = C + 2 |
Tomando el ejemplo anterior para explicar que es cada componente:
· C sería SiAl2O5, en este caso 1, entonces tendríamos que:
1 + F = 1 + 2
de donde:
F = 2, con a, b, c, d, e son componentes divariantes.
· x, z serían:
2 + F = 2 +1
de donde:
F = 1, por tanto el dominio es univariante.
· x sería:
3 + F = 2 + 1
de donde:
F = 0, entonces la condición es invariante. En este caso no se puede decidir como hacer aparecer las 3 fases y las condiciones de P y T son únicas, es decir, si cambiamos la P ó la T desaparece una de las fases.
Los grados de libertad, son el mínimo número de variables para definir perfectamente las condiciones del sistema (P, T ó X).
Conociendo un grado de libertad se puede conocer el resto.
Cuantas más fases hay menos grados de libertad hay que definir.
Se empezó a trabajar con sistemas de 2 componentes para ver la cristalización de un magma. Se hace para resaltar uno de los componentes y se denomina binario por tener 2 componentes, se trata de diagramas isobáricos (Presión constante), donde se resalta la temperatura (T°) y la composición (X).
Pero en la naturaleza lo que realmente se da es que:
Los sólidos podrían no ser miscibles entre sí, pero los líquidos silicatados en su mayoría si. Si hay dos magmas en contacto tenemos lo siguiente:
T, es la temperatura eutéctica, a la que es el mínimo de temperatura de fusión de cristales del sistema A, B.
(1).- Por debajo de esta temperatura todo es sólido y se llama sólidus del sistema.
(2).- Es la curva líquidus, ya que a temperaturas superiores, todo es líquido.
Al intervalo entre las dos curvas hay sólido y líquido de A y B ó B y A.
(3).- Es el punto eutéctico y hay 3 fases: A, B y L(líquido).
Aplicando la regla de las fases al diagrama anterior obtenemos que:
P + F = C + 2
3 + F = 4
F = 1
ya que F es igual a 1, son condiciones univariantes, pero esta F, pertenece a una presión, que en este caso son 2 atms., e implica que para esa P el punto eutéctico está en (3).
Problemas de fusión y cristalización en sistemas binarios:
Se parte de un líquido, el cual se va a ir enfriando, y observamos que en el diagrama de fases:
T2 = Posee un 75% de A y un 25% de B. Este líquido empezaría a cristalizar cuando alcanzase la temperatura T1, el cristal que aparecería sería A y tendríamos un líquido de composición 25% de A y un 75% de B.
T3 = Ahora el sólido estable sería A y el líquido estable L2, que es diferente al líquido de partida, siendo mas rico en B. La composición a T3 sería un 54% de A, 43% de B y va a haber mayor cantidad de cristales de A.
Nota.- La proporción de cristales de viene determinada por la recta 'r'. La proporción de cristales de A al descender la temperatura sería:
El líquido que queda es estable hasta que alcanza la temperatura eutéctica (3), donde hay un 45% de A, 55% de B, siendo el resto líquido. Hay que descatar que si la temperatura a la que está este líquido bajase una milésima de grado, el líquido cristalizaría rápidamente, quedando cristales de A y B. La roca resultante tendría una composición del líquido de partida con un 75% de A y un 25% de B.
El mecanismo seguido es el inverso al anterior. Empezaría hasta la temperatura eutéctica, en ese punto es cuando empieza a formar líquido:
| Te = 100% R1 + Le (70%A+30%B) |
| | |
| un infinitésimo de líquido eutéctico |
| fundido Te = 62% B + 38% Le |
Según el siguiente gráfico, funde el 100% a 765° C (p. eutéctico). Una roca de composición pura iría a los 750° C. Una roca de composición S, fundiría:
 |
Roca : 99%A y 1%B |
7.3 / 3 = 2.5 1% n la recta A es 0.076
2.5·0.076 = 0.19 ----------> 19%
Una roca a distintas profundidades puede generar magmas diferentes. Los cristales poseen una densidad y tienden a separarse. La roca 1:
Los cristales de A, han desaparecido casi todos y también en gran proporción de B. Del 100%, queda un 63% de cristales de B puros. Se calientan y cambian de composición. El residuo sólido fundirá a TB y se generaría un líquido B:
| Fusión fraccionada |
| /\ |
| / \ |
| / \ |
| / \ |
| / \ |
| / \ |
| / \ |
| / \ |
| / \ |
| / \ |
| / Sólido 2 \ |
| Le LB |
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