Soluzioni solide limitate

discussioni circa il forum e circa i minerali in genere
Rispondi
Velvet994
Messaggi: 2
Iscritto il: ven 18 lug, 2014 22:26

Soluzioni solide limitate

Messaggio da Velvet994 » ven 18 lug, 2014 22:43

Salve a tutti!Sono una nuova iscritta e avrei bisogno dell'aiuto di qualche esperto in mineralogia perchè a breve dovrò sostenere un esame e ancora non mi è chiaro un argomento relativo ai silicati. La mia domanda riguarda, nello specifico, a cosa sia dovuta l'impossibilità di una soluzione solida estesa tra i granati della serie dell'Ungrandite e quelli della serie della Piralspite. Studiando dalle slides fornite dal professore, la mia attenzione è ricaduta su questo problema, allegato al quale si è detto, inoltre, che è necessario ricorrere all'introduzione di un ''TERMINE DI ECCESSO per H e V''. Le mie domande sono:
1) C'è una spiegazione chimica per la quale la soluzione solida sia limitata?
2) Introducendo questo 'eccesso', la questione viene risolta?
3) Cosa rappresentano i termini H e V?
4) Cosa sono i parametri di Margule e cosa rappresenta l'equazione mostrata in figura?
Grazie in anticipo a tutti!Immagine

Avatar utente
TOSATO FABIO
Messaggi: 6747
Iscritto il: ven 13 gen, 2006 11:39
Località: via A.Cantele n.15 35129 PADOVA

Re: Soluzioni solide limitate

Messaggio da TOSATO FABIO » sab 19 lug, 2014 8:18

BENVENUTA NEL FORUM: aspetta e vedrai che qualche esperto ti darà una risposta.
Tosato Fabio
"Il vero viaggio di scoperta non consiste nel cercare nuove terre, ma nell'avere nuovi occhi." M. Proust
Noi siamo anche quello che non siamo riusciti ad essere.
Sic transit gloria mundi.

Velvet994
Messaggi: 2
Iscritto il: ven 18 lug, 2014 22:26

Re: Soluzioni solide limitate

Messaggio da Velvet994 » mar 29 lug, 2014 14:02

Alla fine sono riuscita a risolvere :wink: grazie comunque!^^

donato
Messaggi: 81
Iscritto il: ven 19 mag, 2006 19:12
Località: Genova

Re: Soluzioni solide limitate

Messaggio da donato » mar 29 lug, 2014 19:04

Cara velvet994, immagino tu abbia superato il tuo esame :cheers: . Provo comunque a darti qualche dritta, in modo tale che tu possa eventualmente approfondire in futuro i quesiti che hai avanzato in questo topic. Nelle domande che poni entrano in gioco alcuni concetti fondamentali di termodinamica dei minerali, riguardanti le cosiddette miscele solide (altrimente dette soluzioni solide; dal punto di vista termodinamico sarebbe più corretto utilizzare il termine "miscele solide"). Nei due diagrammi ternari che mostri (dove li hai presi?), i campi in nero indicano un campo di miscibilità completa allo stato solido tra i componenti in miscela (indicati ai tre vertici dei triangoli), quelli bianchi un campo di immiscibilità allo stato solido tra i componenti in miscela. Questo vuol dire, ad esempio, che se prendiamo in considerazione il diagramma in alto, i componenti Piropo e Almandino saranno miscibili tra loro in tutte le proporzioni e, quindi, una qualsiasi miscela solida in questo join sarà termodinamicamente stabile a quelle particolari condizioni di T e P (che immagino corrispondere alle condizioni ambientali, cioè 25°C e 1 bar), indipendentemente dalla quantità di Piropo e Almandino presente in miscela. Così un granato costuito dall'85% di Piropo e dal 15% di Almandino è teoricamente stabile dal punto di vista termodinamico e lo stesso vale per un granato 50%Piropo-50%Almandino. Lo stesso identico discorso vale per una miscela Almandino-Spessartina (il lato di base del diagramma ternario). Se, al contrario, consideriamo una miscela Piropo-Spessartina con una composizione Piropo50%-Spessartina50% (siamo a metà del lato di destra del triangolo in alto), dal punto di vista termodinamico succede una cosa apparentemente strana. E cioè che l'esistenza di un'unico granato costituito da Piropo50%-Spessartina50% è meno probabile (perchè energeticamente sfavorevole) dell'esistenza di due granati, uno ricco in Piropo e l'altro ricco in Spessartina. Ecco perchè si parla di campi di immiscibilità allo stato solido (i campi bianchi): perchè i componenti Piropo e Spessartina non sono miscibili tra loro in tutte le proporzioni e l'esistenza di DUE fasi (un granato ricco in Piropo e uno ricco in Spessartina, ai due estremi del campo bianco a forma di campana, che prende il nome di solvus o lacuna di miscibilità) è più favorevole dal punto di vista energetico dell'esistenza di UNA sola fase costituta da una miscela solida 50%Piropo-50%Spessartina. E questo è il primo punto. Ora, se una miscela solida esiste (e siamo, cioè, all'interno dei campi neri), il suo comportamento può essere di due tipi: ideale e non ideale. Se una miscela ha un comportamento ideale, i componenti in miscela non interagiscono tra di loro e le proprietà termodinamiche della miscela possono essere definite in maniera relativamente semplice. Prendiamo ad esempio il volume di un granato 50%Piropo-50%Almandino. Se questa miscela fosse ideale (come da te indicato nel diagramma in alto), il volume del granato corrisponderebbe semplicemente al 50% del volume di un Piropo puro più il 50% del volume di un Almandino puro. Questo può accadere in molti minerali (non solo silicati). Ma può anche non accadere. Se, ad esempio, mischiamo 100 ml di etanolo con 100 ml di acqua, la soluzione risultante non avrà un volume di 100+100=200 ml come ci si potrebbe aspettare, bensì un volume di 193 ml. Questo vuol dire che il comportamento di mixing (per quel che riguarda il volume) non è ideale. Se il comportamento non è ideale, per descrivere le proprietà termodinamiche della mia miscela sono costretto a introdurre dei termini aggiuntivi di non-idealità (ecco che si parla allora di termini di mixing di eccesso). Nell’esempio precedente della miscela acqua+etanolo, il termine di mixing di eccesso per il volume sarà semplicemente -7 ml, per cui V(miscela acqua+etanolo) = Vacqua + Vetanolo + Vmixing di eccesso = 100 + 100 – 7 = 193 ml. Una cosa analoga vale per l’entalpia, per cui certi tipi di miscele non ideale hanno bisogno di un termine di eccesso sull’entalpia per poter essere descritte. Nel caso del granato Piropo-Grossularia che riporti, la miscela solida non è ideale e le sue proprietà di volume possono essere definite attraverso un volume di mixing di eccesso, espresso dall’equazione che hai in scritto. Nelle espressioni utilizzate per definire i termini di eccesso si fa spesso uso di costanti numeriche empiriche chiamate “parametri di Margules”, dal nome del matematico e chimico che per primo le ha definite. L’equazione da te riportata ha due parametri di Margules, un parametro W12 che descrive le interazioni del componente 1 (piropo) rispetto al componente 2 (grossularia) e un parametro W21 che, viceversa, descrive le interazioni del componente 2 (grossularia) rispetto al componente 1 (piropo). Parametri di Margules analoghi possono essere utilizzati per i termini di entalpia di eccesso.
Donato

donato
Messaggi: 81
Iscritto il: ven 19 mag, 2006 19:12
Località: Genova

Re: Soluzioni solide limitate

Messaggio da donato » mar 29 lug, 2014 19:14

Voelndo quindi rispondere sinteticamente alle tue domande:

1) C'è una spiegazione chimica per la quale la soluzione solida sia limitata?
Sì, e la spiegazione è di tipo termodinamico.

2) Introducendo questo 'eccesso', la questione viene risolta?
Non necessariamente. I termini di eccesso (sul volume e l'entalpia) vengono introdotti qualora la miscela solida esista e il suo comportamento non venga adeguatamente descritto da un modello di mixing ideale.

3) Cosa rappresentano i termini H e V?
Entalpia e Volume della miscela solida, che possono comprendere un contributo di mixing ideale e uno di mixing di eccesso.

4) Cosa sono i parametri di Margule e cosa rappresenta l'equazione mostrata in figura?
I parametri di Margules sono parametri numerici empirici che definiscono i contributi di mixing di eccesso di una miscela solida non-ideale (quali possono essere alcuni tipi di pirosseni, anfiboli, miche, etc.)

Infine, ti posso consigliare una lettura (disponibile in una qualsiasi biblioteca universitaria), nel caso tu voglia approfondire l'argomento:

Ottonello, G. (1991) Principi di Geochimica. Zanichelli, Bologna, 722 p.

Gran parte dei concetti esposti sono trattati nei Capitoli 2 e 3.

Un saluto, ti auguro un buon proseguimento dei tuoi studi.
Donato

Rispondi

Chi c’è in linea

Visitano il forum: Bing [Bot] e 6 ospiti