Potencial químico y diagramas de fase: teoría y ejemplos

Potencial químico

Potencial químico: es como una presión química que hace que un componente tienda a irse de una fase a otra. Los componentes de un mineral se desestabilizan al cambiar las condiciones y se van a otro mineral en el que estén estables, por lo que el movimiento se da desde sistemas de alto potencial a bajo potencial, habiendo una disminución de energía.

Potencial iónico: relación entre la carga y el radio de un elemento que influye en el comportamiento de los elementos en un medio exógeno. Hay 3 campos de comportamiento.

Sistema en equilibrio termodinámico: cuando la P, T y los potenciales químicos de todos los elementos son homogéneos.

Entalpía: variación de calor de un sistema con respecto a su entorno en intercambios de calor.

Capacidad calorífica: cantidad de calor que hay que aplicar para elevar la T 1 °C.

Reacción sólido-sólido: no hay fase fluida; son comunes en metamorfismo.

Regla de las fases: nos dice el número de fases máximo que pueden coexistir en un sistema en condiciones de equilibrio: F + L = C + 2, siendo L los grados de libertad.

Punto triple: la máxima cantidad de fases es 3 cuando L = 0.

Sistema: conjunto de materiales encerrado en un determinado volumen.

Fase: componente de los sistemas. Es una parte diferenciada del sistema, homogénea química y físicamente según sus propiedades.

Componente: es el menor número de constituyentes químicos que podemos encontrar para explicar la composición de las fases de un sistema.

Parámetros del sistema: intensivos y extensivos.

Diagramas de fase

Se usan para representar los campos de estabilidad de los minerales y así obtener información para determinar las condiciones de formación.

Sistema binario: tiene 2 componentes. Puede haber un máximo de 4 fases sin ningún grado de libertad, o un mínimo de 1 fase y 3 grados de libertad. En este último caso, 2 grados serán P y T, y el tercero la variación composicional.

Diagrama eutéctico: las fases implicadas no forman solución sólida.

Punto eutéctico: representa la T más baja de fusión del sistema y tiene para una P determinada una composición y T fijas.

Liquidus: líneas que unen el punto eutéctico con las T de fusión de las fases. Sobre esas líneas el sistema está totalmente fundido.

Solidus: abarca la parte debajo de la línea del punto eutéctico, donde el sistema está totalmente solidificado.

Punto de reacción: divide el sistema en 2 partes de distinto comportamiento.

Sistemas ternarios (C = 3): mínimo una fase y L = grados de libertad = 4. Se fija P y se utiliza para el diagrama la T y la variación composicional ABC. Sobre el espacio triangular se trazan las isotermas.

Efecto del agua: tiene la capacidad de bajar el punto de fusión, de modo que hace descender la T de cristalización y los minerales funden a T más bajas que las que salen en los diagramas. Puede desplazar los puntos eutécticos y alterar las secuencias de composición. También permite la formación de minerales hidratados o con grupos OH⁻.

Paragénesis mineral: indica el orden cronológico en el que se han formado un conjunto de minerales en un mismo proceso geológico.

Series de Bowen: secuencias que describen el orden de cristalización de los minerales silicatados al enfriarse un magma.

Discontinua: el orden de cristalización es Ol, Px, Anf, Biot.

Continua: la plagioclasa va haciéndose cada vez más rica en Ca a más sódica: Anortita (rica en Ca) → Albita (rica en Na).