Solidificación

La solidificación (o congelación) se define como la transición de fase determinada por el paso de una sustancia del estado líquido al estado sólido. La IUPAC adopta oficialmente el término inglés "solidificación" para indicar el estado de transición entre la fase gaseosa y el sólido (que comúnmente se llama "desublimazione" o "sublimación" inversa ", como el proceso inverso de sublimación, o punto de congelación), mientras que el término" congelación " se refiere solo al paso del estado entre la fase líquida a la fase sólida.

Generalmente, el proceso ocurre cuando la temperatura cae por debajo de una temperatura característica, que varía de sustancia a sustancia, llamada temperatura de fusión, ya que coincide con la temperatura a la que el fenómeno de solidificación o fusión. En algunas circunstancias, es posible enfriar un líquido a una temperatura más baja, sin causar su solidificación: tal fenómeno se conoce como "abrumador" . La solidificación también se puede lograr por variación de presión, o por una combinación de variación de presión con enfriamiento. En el caso de que el proceso de solidificación conduce a la formación de una estructura cristalina, en particular, se habla de cristalización. En general, sin embargo, la solidificación puede conducir a la formación de un sólido amorfo (si la velocidad de enfriamiento es alta), un sólido cristalino (si la velocidad de enfriamiento es baja), o un sólido con áreas de cristalinidad diferente (este último caso es común en el caso de los polímeros). En la naturaleza se encuentran grandes cantidades de agua sólida en los glaciares. El agua también puede solidificarse durante la precipitación, en forma de nieve o granizo. El agua solidificada siempre se compone a nivel microscópico de hielo, que es un sólido cristalino, que puede ocurrir en 15 formas alotrópicas diferentes, incluyendo hielo i h, que tiene una estructura cristalina hexagonal, y hielo I c, que tiene una estructura cristalina cúbica. El punto de solidificación del agua pura a la presión de 1 atmósfera es igual a 0 °c, pero esta temperatura generalmente es ligeramente inferior debido a las sales disueltas naturalmente en el agua (hablamos en este sentido de reducción crioscópica). Además, el agua puede solidificarse a temperaturas por debajo de su punto de fusión para el llamado proceso de sobrefusión. A presión atmosférica, los metales y sus aleaciones generalmente tienen temperaturas de fusión muy altas: por ejemplo, la temperatura de fusión del oro es de 1064 °C, mientras que la temperatura del punto de fusión del acero es de alrededor de 1370÷1530°C; una excepción es el mercurio, que tiene una temperatura de fusión cercana a - 39°C. Por esta razón, casi todos los metales se encuentran en la naturaleza en estado sólido, por lo que el proceso de solidificación de metales generalmente tiene lugar en la industria metalúrgica, donde los metales se solidifican primero en forma de lingotes o productos semiacabados. Los materiales movilizados durante la actividad eruptiva pueden enfriarse en un corto o muy largo tiempo; para los materiales que entran en erupción en el fondo del Océano, las condiciones son más rápidas. Luego pasa de unos pocos minutos de erupciones submarinas, a meses tal vez años de batolitos. No importa cuánto tiempo tome, el magma ascendente se enfría gradualmente. Antes de solidificar los minerales a una temperatura de cristalización más alta; las partes sólidas, que son más pesadas, se hunden en el magma, mientras que las sustancias volátiles, para leer, se acumulan en la parte superior de la cámara de magma hasta que la presión alcanza valores tales como para determinar la erupción. Los modos de la erupción dependen de la diferente viscosidad del magma y la abundancia de vapor de agua. El petrografo americano Bowen, estudiando en el laboratorio el fenómeno del enfriamiento, observa dos conjuntos de reacciones posibles, independientes entre sí excepto a bajas temperaturas. En la primera serie, llamada la discontinua, se forman minerales ricos en hierro y magnesio (olivino, piroxeno, anfiboles, etc) y cada paso de la serie se distingue del otro; en la serie en curso (uno de los plagioclasi), observamos una transición gradual de mineral rico en calcio y minerales ricos en sodio y potasio, con la formación de todas las mezclas intermedias. Los minerales que se solidifican primero y forman cristales bien formados y grandes se denominan idiomorfos, los que cristalizan últimos ocupan los intersticios disponibles y tienen dimensiones pequeñas y formas irregulares. La emisión de gases y vapores es decisiva para la cristalización de minerales de baja fusión como el azufre. En estos casos los minerales se forman por sublimación, es decir, por paso directo del estado gaseoso al sólido. Más importantes son los procesos asociados con la solidificación del magma. En general, el magma puede considerarse una masa de fusión natural, de origen profundo, que consiste en materiales líquidos, sólidos y gaseosos, en estado de solución viscosa y composición predominantemente silicática. A medida que asciende a la superficie, se encuentra con diferentes condiciones químico-físicas que determinan el paso de los componentes del estado líquido al sólido; este paso tiene lugar en diferentes momentos y temperaturas. El Magma cambia de composición y eventualmente es más rico en componentes gaseosos que pueden cristalizarse por sublimación.

Transiciones de fase

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Física de la materia condensada

Diagramas termodinámicos

Metalúrgica

Diagrama

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