Co to jest diagram fazowy?
Diagram fazowy jest wykresem powszechnie stosowanym w naukach, zwłaszcza w chemii, do wizualizacji warunków, w których substancja istnieje w danej fazie i przechodzi do innej fazy. Fazy omówione na schemacie fazowym to zazwyczaj fazy stałe, ciekłe i gazowe. Diagramy są ustawione jako wykresy z naciskiem na oś pionową i temperaturą na osi poziomej. Krzywe na schemacie reprezentują punkty, w których różne fazy są w stanie równowagi, a otwarte przestrzenie reprezentują odrębne fazy. Z takiego schematu można zebrać wiele cennych informacji, takich jak temperatura wrzenia i temperatura zamarzania substancji pod danym ciśnieniem.
Typowy schemat fazowy rozpoczyna się przy bardzo niskiej temperaturze i ciśnieniu i rozpoczyna się tylko jedną krzywą. Powyżej krzywej znajduje się faza stała, a poniżej faza gazowa. Sama krzywa przedstawia równowagę między ciałem stałym a gazem; w warunkach bardzo niskiego ciśnienia rzadko występuje ciecz. Ta równowaga jest również określana jako punkt sublimacji . Ostatecznie, przy określonej temperaturze i ciśnieniu, krzywa rozgałęzia się na dwie wyraźne krzywe, a przestrzeń między nimi reprezentuje fazę ciekłą.
Punkt, w którym krzywa rozgałęzia się na dwie krzywe, jest nazywany punktem potrójnym . Jest to ważne, ponieważ reprezentuje specyficzne warunki temperatury i ciśnienia, w których fazy stałe, ciekłe i gazowe znajdują się w stanie równowagi. Oznacza to, że substancja reprezentowana przez wykres ciągle przesuwa się między fazami - wszystkie trzy są obecne w danym momencie.
Przy pewnej temperaturze i ciśnieniu dolna krzywa kończy się w punkcie określanym jako punkt krytyczny . Zwykle dzieje się to przy stosunkowo wysokim ciśnieniu i temperaturze. W warunkach ciśnienia i temperatury wyższych niż punkt krytyczny nie ma dostrzegalnego rozróżnienia między fazą ciekłą a fazą gazową.
Diagramy fazowe są przydatne i mogą być bardzo ważne dla chemików. Na przykład krzywa na schemacie fazowym dzielącym ciecz i gaz przedstawia warunki, w których oba będą w równowadze. Innymi słowy, krzywa reprezentuje temperaturę wrzenia substancji.