Un diagramma di fase è un grafico comunemente usato nelle scienze, in particolare in chimica, per visualizzare le condizioni in cui una sostanza esiste in una data fase e cambia in un’altra fase. Le fasi indirizzate da un diagramma di fase sono tipicamente le fasi solida, liquida e gassosa. I diagrammi sono impostati come grafici con pressione sull’asse verticale e temperatura sull’asse orizzontale. Le curve sul diagramma rappresentano i punti in cui le diverse fasi sono in uno stato di equilibrio e gli spazi aperti rappresentano fasi distinte. Da tale diagramma possono essere raccolte molte informazioni preziose, come il punto di ebollizione e il punto di congelamento di una sostanza a una data pressione.
Il tipico diagramma di fase inizia a temperatura e pressione molto basse e inizia con una sola curva. Sopra la curva c’è la fase solida e sotto c’è la fase gassosa. La curva stessa rappresenta l’equilibrio tra solido e gas; in condizioni di pressione molto bassa, il liquido raramente esiste. Questo equilibrio viene anche chiamato punto di sublimazione. Alla fine, ad una determinata temperatura e pressione, la curva si dirama in due curve distinte, e lo spazio tra le due rappresenta la fase liquida.
Il punto in cui la curva si dirama in due curve è detto punto triplo. È importante perché rappresenta le condizioni specifiche di temperatura e pressione alle quali le fasi solida, liquida e gassosa si trovano tutte in uno stato di equilibrio. Ciò significa che la sostanza rappresentata dal grafico si sposta costantemente tra le fasi: tutte e tre sono presenti in un dato momento.
Ad una certa temperatura e pressione, la curva inferiore termina in un punto denominato punto critico. Questo di solito si verifica a pressione e temperatura relativamente elevate. In condizioni di pressione e temperatura superiori al punto critico, non c’è distinzione percettibile tra la fase liquida e la fase gassosa.
I diagrammi di fase sono utili e possono essere molto importanti per i chimici. La curva sul diagramma di fase che divide liquido e gas, ad esempio, rappresenta le condizioni in cui i due saranno all’equilibrio. In altre parole, la curva rappresenta il punto di ebollizione della sostanza.