TERMODINAMICA DE GASES

FISICOQUIMICAUNI-FIGMMDIAGRAMA DE FASES

[]

NOMBRE: MERE LEON MANFRED DUSTIN

CODIGO: 20121065K

ING. ARTURO LOBATO

2do LABORATORIO DIAGRAMA DE FASES

INTRODUCCIN

Como las propiedades de un material depende del tipo, nmero, cantidad y forma de las fases presentes, y pueden cambiarse alterando estas cantidades, es esencial conocer:

a) Las condiciones bajo las cuales existen estas fases y;

b) Las condiciones bajo las cuales ocurrir un cambio en la fase.

Se ha acumulado gran informacin respecto a los cambios de fase, en muchos sistemas de aleaciones, y la mejor manera de registrar estos casos es por medio de diagramas de fase, o tambin conocido como diagramas de equilibrio o constitucionales.

Para especificar el estado de equilibrio es necesario especificar 3 variables independientes, que pueden controlarse externamente, que son: temperatura, presin y composicin. Si se supone que la presin es constante con valor atmosfrico, entonces nos quedar en el diagrama temperatura y composicin. El diagrama es una representacin grfica de un sistema de aleacin.

Idealmente, el diagrama de fase deber mostrar las relaciones entre las fases bajo condiciones de equilibrio, o sea, bajo condiciones en las cuales no habr cambio con el tiempo. Las condiciones de equilibrio pueden ser aproximadas por medio de calentamiento y enfriamiento extremadamente lentos, de modo que se tenga tiempo si un cambio de fase est por ocurrir. En la prctica, los cambios de fase tienden a ocurrir a temperatura ligeramente mayores o menores, dependiendo de la rapidez a l que la aleacin se calienta o enfra. La rpida variacin en la temperatura, que puede impedir cambios de fase que normalmente ocurriran bajo condiciones de equilibrios, distorsionar y a veces limitar la aplicacin de estos diagramas.

Las ms importantes aleaciones binarias, las cuales pueden clasificarse como sigue son:

1. Componentes completamente solubles en estado lquido:

a. Completamente soluble en estado slido (tipo I)b. Insoluble en estado slido: la reaccin eutctica (tipo II)c. Parcialmente soluble en estado slido: la reaccin eutctica (tipo III)d. Formacin de una fase intermedia de fusin congruente (tipo IV) e. La reaccin peritctica (tipo V)

2. Componentes parcialmente solubles en estado lquido: la reaccin monotctica (tipo VI)

3. Componentes insolubles en estado lquido e insolubles en estado slido (tipo VII)

4. Transformaciones en estado slido:a. Cambio alotrpico b. Orden desordenc. La reaccin eutectoide, yd. La reaccin peritectoide.

OBJETIVOS

Mediante el anlisis trmico obtener curvas de enfriamiento de cierta mezcla de dos componentes, que nos permitan comprender el comportamiento de una aleacin a diferentes porcentajes de los respectivos componentes.

Conocer cmo construir un diagrama de fase, el punto eutctico, curva de solidus, liquidus, etc.

Trazar el diagrama de equilibrio del sistema plomo estao a partir de composiciones diferentes en peso. Se utilizar el mtodo del anlisis trmico.

Reconocer las variables independientes de la ecuacin de la regla de fases(concentracin, temperatura y la presin)

FUNDAMENTO TERICO

Aleacin:

Es una sustancia que tiene propiedades metlicas y est constituido por dos o ms elementos qumicos, de los cuales por lo menos uno es metal. Un sistema de aleacin contiene todas las aleaciones que pueden formarse por varios elementos combinados en todas las proporciones posibles.

Las aleaciones pueden clasificarse de acuerdo a su estructura, en tanto que los sistemas de aleacin completos pueden clasificarse segn el tipo de su equilibrio o de diagrama de fase.Diagrama de fase:

El diagrama de fase es la representacin grfica del estado de una aleacin. Si vara la composicin de la aleacin, su temperatura, presin y el estado de la aleacin tambin cambia, esto se refleja grficamente en el diagrama de estado.

El diagrama de fases muestra los estados estables, es decir, los estados que en unas condiciones dadas poseen el mnimo de energa libre. Por esto el diagrama de fases tambin puede llamarse diagrama de equilibrio, ya que indica las fases en equilibrio que existen en unas condiciones dadas. De acuerdo con esto, los cambios de estado reflejados en el diagrama tambin se refieren a las condiciones de equilibrio, es decir, en ausencia de sobrecalentamiento o subenfriamiento. Sin embargo, las transformaciones en equilibrio, es decir, las transformaciones en ausencia de subenfriamiento o sobrecalentamiento, no pueden realizarse en realidad, por lo cual el diagrama de fases representa un caso terico y en la prctica se utiliza para estudiar las transformaciones a pequeas velocidades de calentamiento o enfriamiento.

Las regularidades generales de la existencia de las fases estables que responden a las condiciones tericas del equilibrio pueden expresarse en forma matemtica por medio de la llamada regla de las fases o ley de Gibbs. La regla de las fases es la expresin matemtica de las condiciones de equilibrio del sistema, es decir, la ecuacin de la regla de las fases indica la dependencia cuantitativa entre el nmero de grados de libertad del sistema c y el nmero de componentes k y de fases f: c = k f + 2

La regla de las fases, como se dijo anteriormente, da la dependencia cuantitativa entre el grado de libertad del sistema y el nmero de fases y componentes. Las palabras "fase" y "componente" se utilizan, al estudiar la regla de las fases, hay que definir estos conceptos de un modo ms exacto.

Se llama fase la parte homognea de un sistema separada de las dems partes del mismo (fases) por una superficie de separacin, al pasar la cual la composicin qumica o la estructura de la sustancia varia bruscamente.

Por consiguiente, un lquido homogneo ser un sistema de una fase, y una mezcla mecnica de dos tipos de cristales, un sistema de dos fases, puesto que cada cristal se diferencia del otro por su composicin o por su estructura y estn separados el uno del otro por una superficie de separacin.

Se llaman componentes las sustancias que forman el sistema. Por lo tanto, un metal puro ser un sistema de un solo componente, una aleacin de dos metales, ser un sistema binario o de dos componentes. Los compuestos qumicos slo pueden considerarse como componentes si no se disocian en las partes que los componen en los intervalos de temperatura que se analizan.

Por nmero de grados de libertad de un sistema se entiende el nmero de factores externos internos (temperatura, presin y concentracin) que pueden cambiarse sin que vare el nmero de fases del sistema.

Si el nmero de grados de libertad es igual a cero (sistema invariante), es evidente que ser imposible cambiar los factores externos o internos del sistema (temperatura, presin o concentracin) sin que esto provoque una variacin del nmero de fases.

Hablaremos sobre el diagrama de estado de las aleaciones con solubilidad parcial en estado slido, es decir el TIPO III, ya que este es el obtenido en esta prctica de laboratorio.

Diagrama de Estado de las aleaciones con solubilidad parcial en estado slido(TIPO III)

En diagramas de este tipo, ambos componentes son solubles totalmente en estado lquido, parcialmente en estado slido y no forman compuestos qumicos. Componentes: A y B. Fases: L, y .

En las aleaciones de este tipo es posible la existencia de: Fase lquida, solucin slida del componente B en el A, que llamaremos solucin , y solucin slida del componente A en B, que llamaremos . En estas aleaciones es posible el equilibrio invariante cuando existen al mismo tiempo las tres fases: L, y . En dependencia de qu reaccin se desarrolla en las condiciones de existencia de las tres fases, puede haber dos tipos de diagramas: Un diagrama con eutctica y otro con peritctica.

Detallaremos el diagrama obtenido en esta prctica de laboratorio, segn la aleacin usada. Este es el diagrama con eutctica.

Diagrama TIPO III con eutctica

Temperatura

TETA

A 10 20 30 40 50 60 70 80 95 B

+ (2 fases)

Solidus

(1 fase)

Lquido + (2 fases)

Punto Eutctico

Lquido(1 fase)

Diagrama de Fase con eutctica

TB

Lquidus

Lquido+

(1 fases)

Solidus

Composicin porcentaje en peso de B

En el diagrama de fase de este tipo, los puntos de fusin de los 2 metales puros se indican como TA y TB respectivamente. La lnea liquidus es TAETB y la lnea solidus es TAFETB. Las reas de fases nicas deben marcarse primero. Por encima de la lnea lquidus hay solo una solucin lquida de fase nica.

En las aleaciones en este sistema, los cristales de A o B puro nunca solidifican, sino que siempre solidifican una aleacin o una mezcla de aleaciones. Luego se marcan las reas de la fase nica alfa y la solucin slida beta. Como estas soluciones slidas estn prximas a los ejes, se conocen como soluciones slidas terminales. Las reas restantes de dos fases pueden marcarse como lquido ms alfa, lquido ms beta y alfa ms beta.

En T la solucin slida alfa disuelve un mximo de 20% de beta, como se muestra en el punto F, y la solucin slida beta un mximo de 10% de A, como se aprecia en el punto G. con la disminucin de la temperatura, la cantidad mxima de soluto que puede disolverse disminuye, como lo indican las lneas FH y GJ, las cuales se llaman lneas solidus e indican la solubilidad mxima (solucin saturada) de B en la solucin alfa o de A en B (solucin beta) como funcin de la temperatura. El punto E, donde se intersecan en un mnimo de lneas liquidus, se conoce como punto eutctico.

Lquidus:

En un diagrama de fase es el lugar geomtrico de todos los puntos que representan las temperaturas a las cuales diversas composiciones terminan de congelar al enfriar o empiezan a fundir al calentar. La lnea Lquidus es la lnea superior, obtenida al unir los puntos que muestran el inicio de la solidificacin.

Solidus:

En un diagrama de fase de equilibrio, es el lugar geomtrico de todos los puntos que representan las temperaturas a las que diversas composiciones de las fases slidas coexisten con otras fases slidas, es decir, los lmites de solubilidad slida. La lnea solidus es la lnea inferior, obtenida al unir los puntos que muestran el final de la solidificacin.

Propiedades de los sistemas de aleacin eutctica:

En los sistemas se muestra que hay una relacin lineal entre los constituyentes que aparecen en la micro estructura y la composicin de la aleacin para un sistema eutctico. Esto parecera indicar que las propiedades fsicas y mecnicas de un sistema eutctico tambin deben mostrar una variacin lineal, en la prctica. Sin embargo, es raro encontrar este comportamiento ideal. Las propiedades de cualquier aleacin multifsica dependen de las caractersticas individuales de las fases y la forma en que estas ltimas se hallan distribuidas en la micro estructura. Esto es particularmente cierto para sistemas de aleacin eutctica. La resistencia, dureza y ductibilidad se relacionan con el tamao, nmero, distribucin y propiedades de los cristales de ambas fases.

El aumento de la rapidez de enfriamiento puede resultar una mezcla eutctica ms fina, mayor cantidad de mezcla eutctica y granos primarios ms pequeos, los que a su vez influirn.

Sistema Plomo Estao

En primer lugar, detallaremos las propiedades mecnicas de estos dos elementos:

Plomo: Entre las principales propiedades del plomo se encuentran peso elevado, alta densidad, suavidad, maleabilidad, bajo punto de fusin y baja resistencia mecnica, adems, tiene propiedades de lubricacin, baja conductividad elctrica, alto coeficiente de expansin y alta resistencia a la corrosin. Estao: Es un metal blanco y suave que tiene resistencia a la corrosin y buenas propiedades de lubricacin. Sufre una transformacin polimrfica desde la estructura normal tetragonal (estao blanco) hasta una forma cbica (estao gris) a una temperatura de 55.8F. Esta transformacin se acompaa de un cambio en densidad desde 7.30 hasta 5.75, y la expansin resultante da lugar a la desintegracin del metal a un polvo grueso; sin embargo la transformacin es muy lenta y se necesita un considerable subenfriamiento para iniciarla. Las impurezas comunes en el estao tienden a retrasar o inhibir el cambio, as que, en condiciones ordinarias, la transformacin no tiene importancia prctica.

Aleacin o sistema Plomo Estao

Es un sistema eutctico simple con el punto eutctico localizado en 61.9% de estao y 361F. Aunque las aleaciones plomo estao se utiliza ms por su caracterstica de fusin, como en soldadura, el estao tambin incrementa la dureza y la resistencia.

Las aleaciones que contienen 61.9% de Sn tiene la composicin eutctica. Por encima de 183C la aleacin es totalmente lquida y por ello debe contener 61.9% de Sn. Despus de que el lquido se enfra a 183C se inicia la reaccin eutctica. Se forman dos soluciones alfa y beta, durante las reacciones eutcticas las composiciones de las dos soluciones slidas estn representadas por los extremos de las lneas eutcticas.

Durante la solidificacin, el crecimiento del eutctico requiere tanto la remocin del calor latente de fusin como de la redistribucin de los dos tipos de tomo por difusin puesto que la solidificacin ocurre completamente a 183C, la curva de enfriamiento es similar a la de un metal puro, esto es una meseta trmica y ocurre a la temperatura eutctica. Para que los tomos se redistribuirn durante la solidificacin eutctica, se debe desarrollar una micro estructura caracterstica. En el sistema plomo estao, las fases slidas alfa y beta forman al lquido en un arreglo laminar o de plata. La estructura laminar permite a los tomos de Pb y Sn moverse a travs del lquido, en el cual es fcil la difusin, sin tener que desplazarse una fase considerable.

El producto de la reaccin es nica y caracterstica de las 2 fases slidas llamadas micro constituyentes eutcticas en la aleacin Pb 61.9% Sn. Se forma el 100% de micro constituyente eutctico puesto que todo lquido pasa a travs de la reaccin.

Cuando se enfra aleacin que contiene entre el 19.2% - 61.9% de Sn, el lquido se empieza a solidificar a la temperatura del lquido. Sin embargo la solidificacin se completa por medio de la reaccin eutctica. Esta secuencia de solidificacin ocurre cada vez que la lnea vertical correspondiente a la composicin original a la aleacin cruza tanto los lquidos como el eutctico.

Las aleaciones con composicin entre 19.2% - 61.9% de Sn, se denominan aleaciones hipoeutcticos o aleaciones que contienen menos de la cantidad eutctica de estao. Una aleacin a la derecha de la composicin eutctica entre el 61.9% y el 97.5% de Sn, es hipereutctica.

T (F)T (C)

Diagrama de fase del Pb - Sn

Algunas veces es deseable conocer la composicin qumica real y las cantidades relativos de las dos fases presentes. Para determinar esta informacin, es necesario aplicar dos reglas.

Regla I: Composicin Qumica de las fases. Para determinar la composicin qumica real de las fases de una aleacin, en equilibrio a cualquier temperatura especfica en una regin bifsica, se traza una lnea horizontal para la temperatura, llamada lnea vnculo, a las fronteras del campo. Estos puntos de interseccin se abaten a la lnea base y la composicin se lee directamente.

Regla II. Cantidades relativas de cada fase. Para determinar las cantidades relativas de las dos fases en equilibrio, a cualquier temperatura especfica en una regin bifsica, se traza una lnea vertical que representa la aleacin y una lnea horizontal (como la temperatura), a los lmites del campo. La lnea vertical divide a la horizontal en dos partes cuyas longitudes son inversamente proporcionales a la cantidad de fases presentes. Esta tambin se conoce como regla de la palanca. El punto donde la lnea vertical intersecta a la horizontal se considerar como el fulcro, o eje de oscilacin. Las longitudes relativas de los brazos de palanca multiplicadas por las cantidades de fases presentes deben balancearse.

MATERIALES

Un horno de laboratorio a gas Un crisol de grafito, carburo de silicio o porcelana de 50 ml de capacidad. Un termmetro de -10 a 420 C. Una pinza para sujetar el crisol Un reloj o cronmetro Cierta cantidad de Pb puro y de Sn puro (en este grupo se trabaj con la proporcin 85% Pb 15% Sn, lo que representa 20 gr. de Pb y 20 gr. de Sn) Un mechero de bunsen Una lingotera Una bagueta Soporte universal

PROCEDIMIENTO

1. Pesamos las cantidades de Plomo (Pb) y Estao (Sn) requeridas para elaborar la aleacin de los metales.

2. Armamos el equipo tal como se muestra en la imagen.

3. Colocamos le Crisol con el Sn y el Pb dentro del horno.

4. Prendemos el Mechero y lo colocamos debajo del crisol y esperamos a que los metales se licuen.

5. Agitamos la solucin con la bagueta para homogeneizarla y apagamos le mechero, introducimos el termmetro para medir la temperatura.

6. Una vez que la temperatura a llegado a su punto mximo y comienza el descenso comenzamos a tomar mediciones de la temperatura a intervalos de 15 segundos hasta que la solucin haya solidificado por completo.

7. Calentamos una vez ms hasta lograr retirar el termmetro y conseguir una solucin lquida.

8. Vertemos la solucin mientras se encuentra lquida en la lingotera que ha sido previamente calentada y conseguimos un lingote de forma cnica.

CUESTIONARIO

1.- Adjuntar los datos de los diferentes grupos de trabajo (temperatura vs. Tiempo).

Grupo N1 100%PbGrupo N2 85%PbGrupo N3 83.05% PbGrupo N4 81%PbGrupo N5 80%Pb

TCTiempoTCTiempoTCTiempoTCTiempoTCTiempo

3291033118029788032014903002090

3262032119029289031415002952100

3223031920028590030815102852110

317.54031221028091030115202772120

3125030622027492029615302752130

3066030023026993029015402692140

3017029424026394028515502642150

2958028925025695028015602592160

2909028526025096027415702552170

28710028327024697027015802492180

28511028028024198026515902442190

27912027629023899026116002402200

270130270300236100025716102362210

262140266310231101025416202322220

257150260320228102025016302282230

252160255330225103024716402242240

247170248340221104024416502202250

240180243350217105024016602182260

237360214106023716702142270

232370210107023216802122280

226380206108022816902102290

220390202109022417002072300

21540019811002201710204.52310

211410195111021617202012320

207420191112021317301992330

202430187113020817401962340

198440183114020517501932350

194450180115020117601902360

190460176116019817701882370

186470173117019417801842380

181480169118019217901822390

178490165119018818001792400

175500162120018518101772410

172510160121018118201752420

170520159122017918301712430

169530158123017618401692440

168540150124017418501672450

167550146125017318601652460

166560140126017118701612470

162570138127016918801602480

159580134128016718901602490

15559013212901641900159.52500

152600129130016119101592510

148610127131015919201582520

146620125132015619301572530

144630123133015419401562540

140640121134015119501542550

135650119135014919601552560

133660118136014719701502570

13067011613701451980147.52580

128680114138014319901452590

126690113139014020001432600

124700112140013820101412610

123710111141013620201392620

121720109142013420301372630

11973010814301322040

11774010714401312050

11475010614501292060

11276010414601272070

11077010314701262080

10978010114801242090

1077901001490

106800

104810

102820

Grupo N679%PbGrupo N750%PbGrupo N840%PbGrupo N9 38.1%PbGrupo N10 30%Pb

TCTiempoTCTiempoTCTiempoTCTiempoTCTiempo

29426302393230250384033043702804940

29026402363240245385032543802774950

28626502333250241386031943902704960

28126602313260237387031344002644970

27626702283270233388030744102584980

27326802253280228389030344202564990

26926902233290225390029744302505000

26527002193300222391029344402445010

26027102163310218392028744502385020

25627202143320215393028344602355030

25127302103330211394027844702325040

24727402063340208395027344802265050

24427502033350204396026844902255060

23927602003360201397026345002215070

23427701963370198398025745102185080

23227801943380195399025345202155090

22827901903390192400024945302125100

22528001873400189401024545402085110

22128101843410185402024045502025120

21828201803420183403023545602005130

21528301783430180404023145701985140

21128401743440177405022745801955150

20828501723450175406022345901915160

20528601693460173407022046001895170

20128701673470170408021646101855180

19828801653480169409021446201835190

19528901643490167410021346301825200

19129001623500166411021246401815210

18929101603510166412021246501805220

18629201583520166413021246601795230

18329301553530166414021246701785240

18029401533540166415021246801775250

17829501503550166416021246901765260

17429601483560166417021147001755270

17129701453570166418019847101735280

16929801433580166419019547201715290

16729901413590160420019247301705300

16530001393600160421019047401695310

16430101363610160422018747501685320

16330201343620160423018447601675330

16230301323630156424018247701655340

16030401303640154425017847801655350

15830501283650150426017547901645360

15530601263660149427017448001635370

15330701253670146428017348101625380

15030801233680143429017248201615390

14830901213690141430017048301605400

14731001203700139431016948401585410

14431101183710137432016748501535420

14231201163720135433016448601505430

1403130115373013343401624870

1383140113374013243501594880

1363150112375013043601574890

1343160110376012843701544900

132317010937701514910

130318010737801494920

129319010637901464930

127320010438001444940

12632101033810

12432201023820

2.- Graficar temperatura vs. Tiempo de todos los grupos hincando los cambios.2.- Grafico Temperatura Vs. Tiempo de todos los grupos indicando los cambios.

3.-Grafico del diagrama de fase del Pb Sn

3.- Graficar el diagrama de fase del plomo-estao experimental y compararlo con el terico.

Diagrama de fase terico:

4.- Aplicaciones del Pb, Sn y aleaciones.

Aplicaciones del estao:

El estao se utiliza en el revestimiento de acero para protegerlo de la corrosin. La hojalata, acero estaado, sigue siendo un material importante en la industria conserves y destino de aproximadamente la mitad del estao metlico producido en el mundo aunque est siendo desplazado por el aluminio. La segunda aplicacin en importancia es la soldadura blanda de tuberas y circuitos elctricos y electrnicos.

El estao tambin debido a su estabilidad y su falta de toxicidad se utiliza como recubrimiento de metales: recubrimiento de hierro (hojalata) para la industria conservera, lo que se hace por electrlisis o inmersin. Esto consume aproximadamente el 40% del estao.Con los metales forma aleaciones: bronces (cobre-estao), estao de soldar (64% estao, 36% plomo, punto de fusin 181C), metal de imprenta (hasta 15% de estao) y para fabricar cojinetes (30% estao, antimonio y cobre). Es interesante la aleacin de niobio-estao superconductora a muy bajas temperaturas. Esto puede ser importante en la construccin de imanes superconductores que generan fuerzas muy grandes con poca potencia: conectados a una pequea batera y con un peso de pocos kg, generan campos magnticos con una fuerza comparable a la de los electroimanes normales de 100 toneladas y, adems, stos ltimos tienen que estar conectados continuamente a una gran fuente de alimentacin.Entre los compuestos destaca el cloruro de estao (II), que se usa como agente reductor y como mordiente de telas calic.El hidruro de estao (IV) descompone por encima de los 150C y forma un espejo de estao en las paredes del recipiente.Las sales de estao pulverizadas sobre vidrio se utilizan para producir capas conductoras que se usan en paneles luminosos y calefaccin de cristales de coches. Pequeas cantidades de estao en los alimentos enlatados no es peligroso. Los compuestos trialquil y triaril estao se usan como biocidas y deben manejarse con cuidado. El hidruro de estao (IV) es un gas venenoso.

Aleacin del estaoAplicaciones del Plomo

El plomo es un metal pesado (densidad relativa, o gravedad especfica, de 11,4 a 16C), de color azuloso, que se empaa para adquirir un color gris mate. Es flexible, inelstico, se funde con facilidad, su fundicin se produce a 327,4C y hierve a 1725C. Es relativamente resistente al ataque de cido sulfrico y cido clorhdrico. Pero se disuelve con lentitud en cido ntrico. El plomo es anftero, ya que forma sales de plomo de los cidos, as como sales metlicas del cido plmbico. El plomo forma muchas sales, xidos y compuestos organometlicos.

Industrialmente, sus compuestos ms importantes son los xidos de plomo y el tetraetilo de plomo. El plomo forma aleaciones con muchos metales y, en general, se emplea en esta forma en la mayor parte de sus aplicaciones. Todas las aleaciones formadas con estao, cobre, arsnico, antimonio, bismuto, cadmio y sodio tienen importancia industrial.Los compuestos del plomo son txicos y han producido envenenamiento de trabajadores por su uso inadecuado y por una exposicin excesiva a los mismos. El mayor peligro proviene de la inhalacin de vapor o de polvo. En el caso de los compuestos rgano plmbicos, la absorcin a travs de la piel puede llegar a ser significativa. Algunos de los sntomas de envenenamiento por plomo son dolor de cabeza, vrtigo e insomnio. En los casos agudos, por lo comn se presenta estupor, el cual progresa hasta el coma y termina en la muerte.

El uso ms amplio del plomo, como tal, se encuentra en la fabricacin de acumuladores. Otras aplicaciones importantes son la fabricacin de tetraetilplomo, forros para cables, elementos de construccin, pigmentos, soldadura suave, municiones y plomadas para pesca.Merced a su excelente resistencia a la corrosin, el plomo encuentra un amplio uso en la construccin, en particular en la industria qumica. Es resistente al ataque por parte de muchos cidos, porque forma su propio revestimiento protector de xido. Como consecuencia de esta caracterstica ventajosa, el plomo se utiliza mucho en la fabricacin y el manejo del cido sulfrico.

Plomo para ser utilizado en la soldadura de componentes elctricos.

Los usos finales del plomo, es decir, su aplicacin prctica, han variado de forma drstica en lo que va de siglo. Usos clsicos, como la fontanera, la plancha para industrias qumicas y para la construccin, las pinturas y los pigmentos, los cables elctricos, etc., han retrocedido de forma sensible. En la gasolina la utilizacin del plomo tiende a desaparecer, obedeciendo a exigencias legales. Usos muy especiales del plomo, que le hacen indispensable o difcilmente sustituible son, entre otros: Bateras para automocin, traccin, industriales, servicios continuos y de seguridad, energa solar, etc. Proteccin contra radiaciones de todo tipo; Vidrios especiales, para aplicaciones tcnicas o artsticas. Proteccin contra la humedad, cubiertas y techumbres. Soldadura, revestimientos, proteccin de superficies, etc

5) Otros Mtodos experimentales para construir un diagrama de fases.

Los datos para construir diagramas de equilibrio o diagramas de fase se determinan experimentalmente por diversos mtodos, entre los cuales los ms comunes son:

A) Anlisis Trmico:

Este es el mtodo ms usado, cuando se hace un diagrama de temperatura contra tiempo, a composicin constante, la curva mostrar un cambio de pendiente cuando ocurre un cambio de fase. Este mtodo parece ser mejor para determinar la temperatura de solidificacin inicial y final.Este mtodo es el que se ha seguido en esta prctica de laboratorio, obteniendo los datos correspondientes para la elaboracin del diagrama de fases.

B) Mtodos Mtalo-grficos:

Estos consisten en calentar muestras de una aleacin a diferentes temperaturas, esperando que el equilibrio se establezca y entonces se enfran rpidamente para retener su estructura de alta temperatura, entonces las muestras se analizan al microscopio.Es complicado aplicar este mtodo a metales a altas temperaturas, ya que las muestras enfriadas rpidamente no siempre retienen su estructura de alta temperatura.

C) Difraccin de Rayos X:

Este mtodo mide las dimensiones de la red, indicada la aparicin de una nueva fase, ya sea por el cambio en las dimensiones de la red o por la aparicin de una nueva estructura cristalina.

6) Descripcin de los diagramas de fases

Los diagramas de fase o equilibrio son de diversos tipos dependiendo de la solubilidad de sus componentes. Esta clasificacin ya se seal en la primera parte de este informe, exactamente en la introduccin, y se cree conveniente describir dos tipos de esta clasificacin por considerarse ms importantes. Estos son el Tipo I y el tipo III, cuyas caractersticas se detallan:

A) Diagrama de estado de las aleaciones con disolubilidad total en estado slido (Tipo I)

En este diagrama se tiene que ambos componentes son completamente solubles en los estados lquido y slido y no forman compuestos qumicos, componentes: A y B.Si los dos componentes se disuelven totalmente en los estados slido y lquido, slo pueden existir dos fases: La solucin lquida L y la solucin slida a. Por consiguiente, no puede haber tres fases, la cristalizacin a temperatura constante no se observa y en el diagrama no hay lnea horizontal.

El diagrama que se representa consta de tres regiones: Lquido, lquido + solucin slida y solucin slida.

La lnea AmB es la de lquido, la AnB, la de slido. El proceso de cristalizacin se representa por medio de la curva de enfriamiento de la aleacin.

El punto 1 corresponde al principio de la cristalizacin y el 2, a su fin. Entre los puntos l y 2 (es decir, entre las lneas de lquido y de slido) la aleacin se halla en un estado de dos fases. Cuando los componentes son dos y las fases tambin dos, el sistema es monovariante (c = k f + 1 = 2 2 + 1 = 1), es decir, si la temperatura cambia, tambin cambia la concentracin de los componentes en las fases.

B) Diagrama de estado de las aleaciones con solubilidad parcial en estado slido (Tipo III)

En diagramas de este tipo, ambos componentes son solubles totalmente en estado lquido, parcialmente en estado slido y no forman compuestos qumicos. Componentes: A y B. Fases: L, y .

En las aleaciones de este tipo es posible la existencia de: Fase lquida, solucin slida del componente B en el A, que llamaremos solucin , y solucin slida del componente A en B, que llamaremos . En estas aleaciones es posible el equilibrio invariante cuando existen al mismo tiempo las tres fases: L, y . En dependencia de qu reaccin se desarrolla en las condiciones de existencia de las tres fases, puede haber dos tipos de diagramas: Un diagrama con eutctica y otro con peritctica.

El diagrama con eutctica se encuentra ya bien detallado en el fundamento terico, por lo cual pasaremos al diagrama con peritctica:

En la transformacin eutctica el lquido cristaliza formando dos fases slidas. Tambin es posible otro tipo de transformacin invariante (equilibrio de tres fases), en la cual el lquido reacciona con los cristales segregados antes y forma un nuevo tipo de cristales. La reaccin de este tipo se llama peritctica.

Un diagrama con transformacin peritctica se muestra arriba. En este diagrama pueden verse tres regiones de una fase: La del lquido L y las soluciones slidas y . La lnea ACB es la de lquido, la APDB, la de slido.

Cristalizacin de la aleacin 1: La cristalizacin comienza en el punto 1, cuando del lquido se desprenden cristales de solucin cuya composicin es la determinada por el punto b. Despus, a medida que desciende la temperatura, la concentracin del lquido vara siguiendo la lnea de lquido desde el punto 1 hasta el punto G, y la concentracin de los cristales S, siguiendo la lnea de slido desde el punto b hasta el punto D. Al llegar a la horizontal peritctica CPD, la composicin del lquido responder al punto C, y la composicin de los cristales, al punto D.

Estas dos fases reaccionan y dan la tercera fase , cuya concentracin la determina el punto P, tercero en la horizontal. La reaccin peritctica se representa del modo general: L +

CONCLUSIONES:

Se observa una diferencia entre el punto eutctico experimental con el terico, se debe a que los metales empleados tienen impurezas, y por descuido del operador que no toma los datos en su debido tiempo.

Ntese que sobre un amplio intervalo de composiciones, una porcin de la curva de enfriamiento que muestra el final de la solidificacin se presenta a una temperatura fija. Esta lnea horizontal ms baja es TE, se conoce como temperatura eutctica.

El diagrama de fase obtenido de la aleacin binaria Pb Sn se muestra como una placa superpuesta sobre el diagrama terico. En el diagrama experimental observamos que la lnea de liquidus est por debajo de la terica y que la lnea de solidus no es exactamente una recta.

Este sistema es la base de las aleaciones ms usadas para la soldadura.

El diagrama de fases muestra los estados estables, es decir los estados que en unas condiciones dadas poseen el mnimo de energa libre. De acuerdo a esto los cambios de estado reflejados en el diagrama tambin se refiere a las condiciones de equilibrio.

Los diagramas de fases constituyen un conveniente y conciso medio para representar las fases ms estables de una aleacin. En esta discusin se consideran los diagramas de fases binarios en los cuales la temperatura y la composicin son variables.

RECOMENDACIONES

De los resultados obtenidos en las grficas de las curvas de enfriamiento en algunas aleaciones no se pudo encontrar fcilmente los puntos que representa la temperatura en los cuales las diversas composiciones empiezan a congelar, es decir la lnea de liquidus. Esto se debi a la mala estabilizacin de la temperatura en el proceso de aleacin es por eso recomendable lograr una buena estabilizacin de la temperatura para que as el enfriamiento del sistema nos arroje buenos resultados.

Es recomendable tener la mayor cantidad de curvas de enfriamiento, para que se asemeje ms al diagrama de fases terico.

Calentar la lingotera antes de echar la solucin, porque de lo contrario chispear debido a la humedad del medio ambiente.

Es recomendable pesar la muestra despus de efectuada la aleacin y la respectiva solidificacin pues los metales utilizados en el experimento no son del todo puros y a la hora de enfriarlos adems de la aleacin se obtiene escoria.

BIBLIOGRAFIA

FISICOQUIMICA, Ira N. Levine, Mc Gaw-Will (1996)

INTRODUCCION A LA METALURGIA FISICA, Sydney H. Avner

THE ELEMENTS OF PHISICAL CHEMISTRY, P.W. Akins, Oxford University Press (1995)

MODERD PHYSICAL CHEMISTRY, G.F. Liptrot, J.,J. Thompson, G.R. Walker. Bell and Hyman Limited, London (1982ING LOBATO FLORES LABORATORIO N 2