Diagrama de fases

Un diagrama de fase, o diagrama d'equilibri, és la representació gràfica de les fronteres entre diferents estats d'agregació de la matèria d'un sistema, en funció de variables triades per a facilitar-ne l'estudi. És usat en termodinàmica i ciència de materials. Quan en una d'aquestes representacions totes les fases corresponen a estats d'agregació diferents se sol denominar diagrama de canvi d'estat. En ciència de materials s'utilitzen àmpliament els diagrames de fase binaris, mentre que en termodinàmica s'empren sobretot els diagrames de fase d'una substància pura.

La regla de les fases de Gibbs estableix que L = C + 2 − F, en què C indica el nombre de components (substàncies pures) del sistema, L és el nombre de graus de llibertat i F és el nombre de fases de la matèria. A partir d'aquesta regla els diagrames de fases de sistemes termodinàmics d'un sol component (C = 1) tenen L = 3 – F graus de llibertat, és a dir dos graus de llibertat, tenint en compte que F indica el nombre de fases del sistema termodinàmic. Poden coexistir com a màxim tres fases en equilibri, que donen lloc als punts triples i que no tenen cap grau de llibertat.^[1]

En un procés de destil·lació d'una mescla binària, en la qual les coordenades de cada punt de la corba són les composicions d'equilibri del líquid i del vapor en l'interval de coexistència d'ambdues fases a una pressió determinada, es prefereix la denominació diagrama d'equilibri, i aquest diagrama es pot deduir fàcilment si es coneix el diagrama de punt d'ebullició de la mescla. Generalment, se sol representar la composició del component més volàtil, de manera que per a una mescla que compleix la llei de Raoult s'obté una paràbola superior a la diagonal.