Un diagramme de phases est un graphique couramment utilisé dans les sciences, en particulier la chimie, pour visualiser les conditions dans lesquelles une substance existe dans une phase donnée et passe à une autre phase. Les phases abordées par un diagramme de phases sont typiquement les phases solide, liquide et gazeuse. Les diagrammes sont mis en place sous forme de graphiques avec la pression sur l’axe vertical et la température sur l’axe horizontal. Les courbes sur le diagramme représentent les points auxquels différentes phases sont à un état d’équilibre, et les espaces ouverts représentent des phases distinctes. Un grand nombre d’informations précieuses, telles que le point d’ébullition et le point de congélation d’une substance à une pression donnée, peuvent être recueillies à partir d’un tel diagramme.
Le diagramme de phase typique commencera à très basse température et pression et commencera par une seule courbe. Au-dessus de la courbe se trouve la phase solide et en dessous se trouve la phase gazeuse. La courbe elle-même représente l’équilibre entre le solide et le gaz ; dans des conditions de très basse pression, le liquide existe rarement. Cet équilibre est également appelé point de sublimation. Finalement, à une température et une pression spécifiques, la courbe se divise en deux courbes distinctes, et l’espace entre les deux représente la phase liquide.
Le point auquel la courbe se divise en deux courbes est appelé point triple. Il est important car il représente les conditions spécifiques de température et de pression auxquelles les phases solide, liquide et gazeuse sont toutes en état d’équilibre. Cela signifie que la substance représentée par le graphique se déplace constamment entre les phases – toutes les trois sont présentes à un moment donné.
À une certaine température et pression, la courbe inférieure se termine à un point appelé point critique. Cela se produit généralement à une pression et une température relativement élevées. Dans des conditions de pression et de température supérieures au point critique, il n’y a pas de distinction discernable entre la phase liquide et la phase gazeuse.
Les diagrammes de phases sont utiles et peuvent être très importants pour les chimistes. La courbe sur le diagramme de phase divisant le liquide et le gaz, par exemple, représente les conditions dans lesquelles les deux seront à l’équilibre. En d’autres termes, la courbe représente le point d’ébullition de la substance.