Un diagrama de fase es un gráfico que se usa comúnmente en las ciencias, especialmente en la química, para visualizar las condiciones bajo las cuales una sustancia existe en una fase determinada y cambia a otra fase. Las fases abordadas por un diagrama de fases son típicamente las fases sólida, líquida y gaseosa. Los diagramas se configuran como gráficos con presión en el eje vertical y temperatura en el eje horizontal. Las curvas del diagrama representan puntos en los que las diferentes fases se encuentran en un estado de equilibrio y los espacios abiertos representan fases distintas. Se puede obtener una gran cantidad de información valiosa, como el punto de ebullición y el punto de congelación de una sustancia a una presión determinada, a partir de dicho diagrama.
El diagrama de fase típico comenzará a muy baja temperatura y presión y comienza con una sola curva. Por encima de la curva está la fase sólida y debajo está la fase gaseosa. La curva en sí representa el equilibrio entre el sólido y el gas; en condiciones de muy baja presión, el líquido rara vez existe. Este equilibrio también se conoce como punto de sublimación. Finalmente, a una temperatura y presión específicas, la curva se ramifica en dos curvas distintas, y el espacio entre las dos representa la fase líquida.
El punto en el que la curva se ramifica en dos curvas se denomina punto triple. Es importante porque representa las condiciones específicas de temperatura y presión en las que las fases sólida, líquida y gaseosa están todas en equilibrio. Esto significa que la sustancia representada por el gráfico cambia constantemente entre las fases; las tres están presentes en un momento dado.
A cierta temperatura y presión, la curva inferior termina en un punto denominado punto crítico. Esto suele ocurrir a una presión y temperatura relativamente altas. En condiciones de presión y temperatura superiores al punto crítico, no existe una distinción discernible entre la fase líquida y la fase gaseosa.
Los diagramas de fase son útiles y pueden ser muy importantes para los químicos. La curva en el diagrama de fases que divide el líquido y el gas, por ejemplo, representa las condiciones bajo las cuales los dos estarán en equilibrio. En otras palabras, la curva representa el punto de ebullición de la sustancia.