Aula 4
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- Words: 1,772
- Pages: 35
60
A=B*0.05+C*0.95
50
A=B*0.2+C*0.8
B (olivina)
MgO
40 30 20
A (liquido inicial) C (liquido final 5% FC)
10
C (liquido final 20% FC)
0 40
45
50
55 SiO2
60
65
70
Diagrama de fase: diagrama que mostra qual fase, o conjunto de fases, es estavel em determinadas condições de P, T o outras variáveis.
FASE: É A PORÇÃO HOMOGÊNEA DE UM SISTEMA QUE TEM CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E QUÍMICAS DEFINIDAS
Grau de liberdade, o Variância, de um sistema representa o numero de parâmetros de um sistema que podemos variar independentemente sem variar o numero das fases presentes no sistema.
Regra das Fases o de Gibbs
V = C+2-F Onde V= graus de liberdades, o Variância C= Componentes F= Fases 2= representa o número de variáveis intensivas (T e P) que influenciam o equilibrio do sistema
No caso dos diagramas de estado T-X, que mostram a variação da composição (X) com a temperatura (T), e que se referem a pressão (P) costante, a Regra das Fases muda a
V = C+1-F Onde V= graus de liberdades, o Variância C= Componentes F= Fases 1= representa o número de variáveis intensivas (nesse caso T) que influenciam o equilíbrio do sistema
Construção experimental dos diagramas de fases a P=1atm.
Liquidus - The line separating the field of all liquid from that of liquid plus crystals. Solidus - The line separating the field of all solid from that of liquid plus crystals. Eutectic point - the point on a phase diagram where the maximum number of allowable phases are in equilibrium. When this point is reached, the temperature must remain constant until one of the phases disappears. A eutectic is an invariant point. Peritectic point - The point on a phase diagram where a reaction takes place between a previously precipitated phase and the liquid to produce a new solid phase. When this point is reached, the temperature must remain constant until the reaction has run to completion. A peritectic is also an invariant point. Intermediate compound - A phase that has a composition intermediate between two other phases. Congruent melting - melting wherein a phase melts to a liquid with the same composition as the solid. Incongruent melting - melting wherein a phase melts to a liquid with a composition different from the solid and produces a solid of different composition to the original solid.
Eutético vem do grego Eutektos e significa “de fusão mais facil” Ponto eutético: ponto invariante, no qual coexistem dois sólidos e um líquido e representa o ponto de fusão de mais baixa temperatura (temperatura eutética)
REAÇÃO PERITÉTICA: Envolve três fases em equilíbrio A + Líquido
B
Uma fase sólida mais uma fase líquida transforma-se numa outra fase sólida
No processo de cristalização e de fusão parcial em equilíbrio em um sistema fechado, a composição final do sistema será a mesma da composição inicial do sistema.
T > T1 all liquid T1 - TE liquid + A at TE liquid + A + B T < TE A + B all solid
V = C +1 - F
Processo de cristalização congruente
T2 % crystals of A = b/(a + b) x 100 % liquid = a/(a + b) x 100 T3 % crystals of A = d/(d + c) x 100 % liquid = c/(c + d) x 100
V = C +1 - F
Processo de fusão congruente
< TE -- all solid A + B at TE -- Liquid + A + B TE - T1 -- Liquid + A T > T1 -- all Liquid
O sistema Di-An aproxima a composição do manto 1. A composição X esfria para chegar ao liquidus, onde começa a cristalizar An 2. A cristalização de An continua e muda a composição do liquido para o Di 3. Quando T=1274 °C, o liquido tem composição eutética; Di começa a cristalizar. No há mudança de temperatura o composição das 3 fases até o liquido cristalizar completamente. 4. Às Temperaturas < 1274 °C, só os cristais de An e Di são presentes X
Processo de cristalização incongruente em equilíbrio
Cristalização da composição X
at 1700oC %Fo crystals = [b/(a + b)] x 100 %liquid = [a/(a + b)] x 100 A Temperatura peritética (Tp=1580o C) as três fases são em equilíbrio, Forsterita (Fo), liquido, e enstatita (En). Em esse ponto Fo reage com o líquido e produzi En: Mg2SiO4 + SiO2 = 2MgSiO3 Depois o líquido acabar o sistema è frmado por Fo+En %Fo crystals = [d/(c + d)] x 100 %En crystals = [c/(c + d)] x 100
Cristalização da composição Y
A T=1650oC começa a cristalizar Fo, até a composição do líquido chegar no ponto peritéctico P (Tp=1580oC). A Tp o líquido vai reagir com a Fo precedentemente cristalizada para produzir En. Quando a reação acabar a única fases è Enstatita.
A enstatita funde de forma incongruente, gerando Forsterita + liquido
Cristalização da composição Z
A T de aproximadamante 1600oC começa a cristalizar Fo. O líquido muda composição até chegar ao peritético P, onde o mesmo líquido começaa reagir com Fo. Quando a reação acabar, ainda fica disponível líquido. Diminuindo a T começa a cristalizar Em, o líquido muda composição até chegar ao ponto eutético E. Aqui começa a cristalizar Qz junto com Em até líquido acabar.
Processo de cristalização fraccionada Um líquido de composição X cristaliza Fo. Os cristais de Fo são afastado do sístema, assim que a composição do sistema è igual à composição do líquido. Nesse caso, quando o sistema chega a Tp=1580oC, não hà Fo disponivel para reagir com o líquido. O líquido (e o sistema) de composição P continua a esfriar com a cristalização de En até chegar ao eutético E, onde começa a cristalizar Qz. O produto final consiste de Qz e Em.
1. Cool liquid X to liquidus; En begins to crystallize
P = 1 atm
2. Liquid changes composition as En is removed; liquid cools to eutectic, E; silica crystallizes.
Liquid
3. Temperature remains constant until liquid is completely crystallized
X
Temperature
4. Crystalline En + silica cool Forsterite + Liquid
P E
Enstatite + Liquid Forsterite + Enstatite
Fo
Enstatite + Silica
En
SiO2
1. Cool Y to liquidus; Fo crystallizes 2. Removal of Fo causes L to change composition
P = 1 atm Y Liquid
3. L reaches peritectic, P; Fo reacts with L to form En 4. Fo is consumed in reaction
Temperature
5. En crystallizes as L moves to eutectic composition, E Forsterite + Liquid
E
6. En + silica crystallize at eutectic until L is consumed 7. Crystalline En + silica cool
Enstatite + Liquid
Forsterite + Enstatite
Fo
P
Enstatite + Silica
En
SiO2
1. Cool Z to liquidus; Fo crystallizes
Z P = 1 atm Liquid
2. Removal of Fo causes L to change composition
Temperature
3. L reaches peritectic, P; Fo reacts with L to form En Forsterite + Liquid
P E
4. L is consumed in reaction Enstatite + Liquid
5. Fo + En cool Forsterite + Enstatite
Fo
Enstatite + Silica
En
SiO2
Soluções sólidas Albita pura funde (o cristaliza) a 1118oC Anortita pura funde (o cristaliza) a 1500oC Um líquido de composição Ab50An50 começa a cristalizar a 1410oC e será cristalizado completamente a 1220oC O primeiro cristal a se formar tem a composição B Ab10An90 A aproximadamente 1220oC o líquido acaba (ponto E) e o produto cristalino final (ponto F) tem uma composição Ab50An50 igual ao sistema inicial.
Soluções sólidas
T=1395oC % solid (with composition D) = [x/(x + y)] x 100 % liquid (with composition C) = [y/(x + y)] x 100
Cristalização em equilíbrio das plagioclasas 1. Líquido de composição X (An61) esfria até o líquidus 2. Começam a se formar cristais de composição aproximadamente An87 3. Cristais têm Ca/Na mais grande que o líquido; precipitação dos cristais muda a composição do líquido para termos mais ricos em Na (mais sódicos) 4. relação Ca/Na nos cristais e no líquido diminui com diminuir a temperatura; a proporção de cristais aumenta com diminuir o líquido.
P=1 atm
X
5. Cristais de An61 esfriam sem mudar mais a composição. Composição do ultimo cristal PowerPoint® presentation by Kenneth E. Windom
Composição do ultimo liquido
Composição do primero cristal
Plagioclaso zonado
Exolução nos feldspatos A temperaturas <650oC, em correspondência da línea de solvus, a solução sólida no è estável. Nesse caso acontece o processo de exolução que è uma reação sub-solidus. O feldspato alcalino X, a T=750oC, tem uma composição X de 70% ortooclasio e 30% albite (Or70Ab30). A T=590oC esse feldspato não è mais estável e começa a exolver em dois fases diferentes: um feldspato de composição do ponto B (Or32Ab68) que coexiste com o feldspato de composição do ponto A (Or70Ab30).
A imagem (ca de 5mm) mostra a estrutura de pertita, resultado da imiscibilidade dos dois feldspatos em baixas temperaturas
Este sistema aproxima a composição do manto O ponto eutético tem composição An43Fo10Di47
1. For bulk composition X, liquid cools to liquidus at 1600°C 2. Fo begins to crystallize
P = 1 atm
3. Liquid composition moves directly away from Fo 4. Liquid composition reaches cotectic; Di begins to crystallize with Fo
X
1. For bulk composition X, liquid cools to liquidus at 1600°C 2. Fo begins to crystallize
P = 1 atm
3. Liquid composition moves directly away from Fo 4. Liquid composition reaches cotectic; Di begins to crystallize with Fo 5. Co-precipitation of Fo + Di causes liquid composition to move down cotectic curve
X
1. For bulk composition X, liquid cools to liquidus at 1600°C 2. Fo begins to crystallize
P = 1 atm
3. Liquid composition moves directly away from Fo 4. Liquid composition reaches cotectic; Di begins to crystallize with Fo 5. Co-precipitation of Fo + Di causes liquid composition to move down cotectic curve
X
1. For bulk composition X, liquid cools to liquidus at 1600°C 2. Fo begins to crystallize
P = 1 atm
3. Liquid composition moves directly away from Fo 4. Liquid composition reaches cotectic; Di begins to crystallize with Fo 5. Co-precipitation of Fo + Di causes liquid composition to move down cotectic curve
X
1. For bulk composition X, liquid cools to liquidus at 1600°C 2. Fo begins to crystallize
P = 1 atm
3. Liquid composition moves directly away from Fo 4. Liquid composition reaches cotectic; Di begins to crystallize with Fo 5. Co-precipitation of Fo + Di causes liquid composition to move down cotectic curve 6. Liquid composition reaches ternary eutectic at 1270°C; An begins to crystallize with Di + Fo 7. Liquid is consumed; An + Di + Fo cool below 1270°C X
Sistema granítico
A=B*0.05+C*0.95
50
A=B*0.2+C*0.8
B (olivina)
MgO
40 30 20
A (liquido inicial) C (liquido final 5% FC)
10
C (liquido final 20% FC)
0 40
45
50
55 SiO2
60
65
70
Diagrama de fase: diagrama que mostra qual fase, o conjunto de fases, es estavel em determinadas condições de P, T o outras variáveis.
FASE: É A PORÇÃO HOMOGÊNEA DE UM SISTEMA QUE TEM CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E QUÍMICAS DEFINIDAS
Grau de liberdade, o Variância, de um sistema representa o numero de parâmetros de um sistema que podemos variar independentemente sem variar o numero das fases presentes no sistema.
Regra das Fases o de Gibbs
V = C+2-F Onde V= graus de liberdades, o Variância C= Componentes F= Fases 2= representa o número de variáveis intensivas (T e P) que influenciam o equilibrio do sistema
No caso dos diagramas de estado T-X, que mostram a variação da composição (X) com a temperatura (T), e que se referem a pressão (P) costante, a Regra das Fases muda a
V = C+1-F Onde V= graus de liberdades, o Variância C= Componentes F= Fases 1= representa o número de variáveis intensivas (nesse caso T) que influenciam o equilíbrio do sistema
Construção experimental dos diagramas de fases a P=1atm.
Liquidus - The line separating the field of all liquid from that of liquid plus crystals. Solidus - The line separating the field of all solid from that of liquid plus crystals. Eutectic point - the point on a phase diagram where the maximum number of allowable phases are in equilibrium. When this point is reached, the temperature must remain constant until one of the phases disappears. A eutectic is an invariant point. Peritectic point - The point on a phase diagram where a reaction takes place between a previously precipitated phase and the liquid to produce a new solid phase. When this point is reached, the temperature must remain constant until the reaction has run to completion. A peritectic is also an invariant point. Intermediate compound - A phase that has a composition intermediate between two other phases. Congruent melting - melting wherein a phase melts to a liquid with the same composition as the solid. Incongruent melting - melting wherein a phase melts to a liquid with a composition different from the solid and produces a solid of different composition to the original solid.
Eutético vem do grego Eutektos e significa “de fusão mais facil” Ponto eutético: ponto invariante, no qual coexistem dois sólidos e um líquido e representa o ponto de fusão de mais baixa temperatura (temperatura eutética)
REAÇÃO PERITÉTICA: Envolve três fases em equilíbrio A + Líquido
B
Uma fase sólida mais uma fase líquida transforma-se numa outra fase sólida
No processo de cristalização e de fusão parcial em equilíbrio em um sistema fechado, a composição final do sistema será a mesma da composição inicial do sistema.
T > T1 all liquid T1 - TE liquid + A at TE liquid + A + B T < TE A + B all solid
V = C +1 - F
Processo de cristalização congruente
T2 % crystals of A = b/(a + b) x 100 % liquid = a/(a + b) x 100 T3 % crystals of A = d/(d + c) x 100 % liquid = c/(c + d) x 100
V = C +1 - F
Processo de fusão congruente
< TE -- all solid A + B at TE -- Liquid + A + B TE - T1 -- Liquid + A T > T1 -- all Liquid
O sistema Di-An aproxima a composição do manto 1. A composição X esfria para chegar ao liquidus, onde começa a cristalizar An 2. A cristalização de An continua e muda a composição do liquido para o Di 3. Quando T=1274 °C, o liquido tem composição eutética; Di começa a cristalizar. No há mudança de temperatura o composição das 3 fases até o liquido cristalizar completamente. 4. Às Temperaturas < 1274 °C, só os cristais de An e Di são presentes X
Processo de cristalização incongruente em equilíbrio
Cristalização da composição X
at 1700oC %Fo crystals = [b/(a + b)] x 100 %liquid = [a/(a + b)] x 100 A Temperatura peritética (Tp=1580o C) as três fases são em equilíbrio, Forsterita (Fo), liquido, e enstatita (En). Em esse ponto Fo reage com o líquido e produzi En: Mg2SiO4 + SiO2 = 2MgSiO3 Depois o líquido acabar o sistema è frmado por Fo+En %Fo crystals = [d/(c + d)] x 100 %En crystals = [c/(c + d)] x 100
Cristalização da composição Y
A T=1650oC começa a cristalizar Fo, até a composição do líquido chegar no ponto peritéctico P (Tp=1580oC). A Tp o líquido vai reagir com a Fo precedentemente cristalizada para produzir En. Quando a reação acabar a única fases è Enstatita.
A enstatita funde de forma incongruente, gerando Forsterita + liquido
Cristalização da composição Z
A T de aproximadamante 1600oC começa a cristalizar Fo. O líquido muda composição até chegar ao peritético P, onde o mesmo líquido começaa reagir com Fo. Quando a reação acabar, ainda fica disponível líquido. Diminuindo a T começa a cristalizar Em, o líquido muda composição até chegar ao ponto eutético E. Aqui começa a cristalizar Qz junto com Em até líquido acabar.
Processo de cristalização fraccionada Um líquido de composição X cristaliza Fo. Os cristais de Fo são afastado do sístema, assim que a composição do sistema è igual à composição do líquido. Nesse caso, quando o sistema chega a Tp=1580oC, não hà Fo disponivel para reagir com o líquido. O líquido (e o sistema) de composição P continua a esfriar com a cristalização de En até chegar ao eutético E, onde começa a cristalizar Qz. O produto final consiste de Qz e Em.
1. Cool liquid X to liquidus; En begins to crystallize
P = 1 atm
2. Liquid changes composition as En is removed; liquid cools to eutectic, E; silica crystallizes.
Liquid
3. Temperature remains constant until liquid is completely crystallized
X
Temperature
4. Crystalline En + silica cool Forsterite + Liquid
P E
Enstatite + Liquid Forsterite + Enstatite
Fo
Enstatite + Silica
En
SiO2
1. Cool Y to liquidus; Fo crystallizes 2. Removal of Fo causes L to change composition
P = 1 atm Y Liquid
3. L reaches peritectic, P; Fo reacts with L to form En 4. Fo is consumed in reaction
Temperature
5. En crystallizes as L moves to eutectic composition, E Forsterite + Liquid
E
6. En + silica crystallize at eutectic until L is consumed 7. Crystalline En + silica cool
Enstatite + Liquid
Forsterite + Enstatite
Fo
P
Enstatite + Silica
En
SiO2
1. Cool Z to liquidus; Fo crystallizes
Z P = 1 atm Liquid
2. Removal of Fo causes L to change composition
Temperature
3. L reaches peritectic, P; Fo reacts with L to form En Forsterite + Liquid
P E
4. L is consumed in reaction Enstatite + Liquid
5. Fo + En cool Forsterite + Enstatite
Fo
Enstatite + Silica
En
SiO2
Soluções sólidas Albita pura funde (o cristaliza) a 1118oC Anortita pura funde (o cristaliza) a 1500oC Um líquido de composição Ab50An50 começa a cristalizar a 1410oC e será cristalizado completamente a 1220oC O primeiro cristal a se formar tem a composição B Ab10An90 A aproximadamente 1220oC o líquido acaba (ponto E) e o produto cristalino final (ponto F) tem uma composição Ab50An50 igual ao sistema inicial.
Soluções sólidas
T=1395oC % solid (with composition D) = [x/(x + y)] x 100 % liquid (with composition C) = [y/(x + y)] x 100
Cristalização em equilíbrio das plagioclasas 1. Líquido de composição X (An61) esfria até o líquidus 2. Começam a se formar cristais de composição aproximadamente An87 3. Cristais têm Ca/Na mais grande que o líquido; precipitação dos cristais muda a composição do líquido para termos mais ricos em Na (mais sódicos) 4. relação Ca/Na nos cristais e no líquido diminui com diminuir a temperatura; a proporção de cristais aumenta com diminuir o líquido.
P=1 atm
X
5. Cristais de An61 esfriam sem mudar mais a composição. Composição do ultimo cristal PowerPoint® presentation by Kenneth E. Windom
Composição do ultimo liquido
Composição do primero cristal
Plagioclaso zonado
Exolução nos feldspatos A temperaturas <650oC, em correspondência da línea de solvus, a solução sólida no è estável. Nesse caso acontece o processo de exolução que è uma reação sub-solidus. O feldspato alcalino X, a T=750oC, tem uma composição X de 70% ortooclasio e 30% albite (Or70Ab30). A T=590oC esse feldspato não è mais estável e começa a exolver em dois fases diferentes: um feldspato de composição do ponto B (Or32Ab68) que coexiste com o feldspato de composição do ponto A (Or70Ab30).
A imagem (ca de 5mm) mostra a estrutura de pertita, resultado da imiscibilidade dos dois feldspatos em baixas temperaturas
Este sistema aproxima a composição do manto O ponto eutético tem composição An43Fo10Di47
1. For bulk composition X, liquid cools to liquidus at 1600°C 2. Fo begins to crystallize
P = 1 atm
3. Liquid composition moves directly away from Fo 4. Liquid composition reaches cotectic; Di begins to crystallize with Fo
X
1. For bulk composition X, liquid cools to liquidus at 1600°C 2. Fo begins to crystallize
P = 1 atm
3. Liquid composition moves directly away from Fo 4. Liquid composition reaches cotectic; Di begins to crystallize with Fo 5. Co-precipitation of Fo + Di causes liquid composition to move down cotectic curve
X
1. For bulk composition X, liquid cools to liquidus at 1600°C 2. Fo begins to crystallize
P = 1 atm
3. Liquid composition moves directly away from Fo 4. Liquid composition reaches cotectic; Di begins to crystallize with Fo 5. Co-precipitation of Fo + Di causes liquid composition to move down cotectic curve
X
1. For bulk composition X, liquid cools to liquidus at 1600°C 2. Fo begins to crystallize
P = 1 atm
3. Liquid composition moves directly away from Fo 4. Liquid composition reaches cotectic; Di begins to crystallize with Fo 5. Co-precipitation of Fo + Di causes liquid composition to move down cotectic curve
X
1. For bulk composition X, liquid cools to liquidus at 1600°C 2. Fo begins to crystallize
P = 1 atm
3. Liquid composition moves directly away from Fo 4. Liquid composition reaches cotectic; Di begins to crystallize with Fo 5. Co-precipitation of Fo + Di causes liquid composition to move down cotectic curve 6. Liquid composition reaches ternary eutectic at 1270°C; An begins to crystallize with Di + Fo 7. Liquid is consumed; An + Di + Fo cool below 1270°C X
Sistema granítico
