فاز (ماده)
هر فاز را می توان بخشی از ماده در نظر گرفت که تمام خواص آن از نظر ترکیب (شیمیایی و خواص فیزیکی) یکسان باشد . فاز بخشی از سامانه است که خواص شدتی آن در تمامی نقاط یکسان است. مثل آب در یک لیوان که بو ،طعم ، چگالی ، ضریب شکست ، ظرفیت گرمایی و... در همه جای آن یکسان است.واگر نصف آب را خالی کنیم سامانه دو فازی خواهد شد، یک فاز آب و یک فاز گاز و هوا. تغییر فاز همان تغییر فیزیکی است و بهتر است برای یک نواختی سامانه واژه فاز بکار رود.
برای شناسایی راحت تر فاز ها می توان دو ویژگی را آزمود: ۱- آیا دو ماده با حالت فیزیکی متفاوت غیر محلول داریم؟(مثل آب و یخ که مخلوط دو فاز هستند.) ۲- آیا دو ماده نامحلول داریم؟(مثل آب و روغن که مخلوط دو فاز هستند.)
اگر پاسخ هر دو خیر شد، تک فاز ولی اگر حتی یکی از جواب "بله" شد دو فاز میباشد.
اختلاف خواص در فازها
[ویرایش]فازهای مختلف از لحاظ ترکیب شیمیایی، ساختار بلوری یا حالت ماده با یکدیگر اختلاف دارند.
انواع فاز
[ویرایش]
فازهای متمایز به صورت حالتهای مختلف ماده مانند، گاز، مایع، جامد، پلاسما یا چگالش بوز-انیشتن توصیف شوند. مزوفازهای کاربردی بین جامد و مایع نیز حالتهای دیگر ماده را تشکیل میدهند.
فازهای متمایز نیز ممکن است در یک حالت معین از ماده وجود داشته باشند. همانطور که در نمودار فازی آهن-کربن نشان داده شده، چندین فاز برای هر دو حالت جامد و مایع وجود دارد. فازها از لحاظ حلالیت (مانند قطبی یا غیر قطبی) نیز با هم متفاوت هستند. مخلوطی از آب که یک مایع قطبی است با روغن که مایع غیرقطبی است خود به خود به دو فاز تبدیل میشود. آب در روغن حلالیت بسیار کمی دارد و نامحلول است و روغن حلایلت کمی در آب دارد. حلالیت، حداکثر مقدار مادۀ حلشدهای است که میتواند قبل از متوقف شدن املاح و باقیماندن آنها در فاز جداگانه در یک حلال حل شود. یک مخلوط میتواند به بیش از دو فاز مایع جدا شود و مفهوم جداسازی فاز به جامدات نیز گسترش مییابد. به عنوان مثال، جامدات میتوانند محلول های جامد را تشکیل دهند یا به فازهای کریستالی متمایز متبلور شوند. برخی جفتهای فلزی که متقابلاً محلول هستند آلیاژ ایجاد میکنند، درحالی که جفتهای فلزی متقابلاً نامحلول نمیتوانند.
تعادل فاز
[ویرایش]
به موازات تعادل، بسیاری از ترکیبات یک فاز منفرد یکنواخت را تشکیل میدهند، اما بسته به دما و فشار، یک ماده واحد نیز میتواند به دو یا چند فاز مجزا تقسیم شود. در هر فاز خواص ماده یکسان است اما میان دو فاز مجزا خواص متفاوت است.
تعداد فازها
[ویرایش]
برای یک ترکیب معین، فقط فازهای خاصی در دما و فشار معین امکانپذیر است. پیشبینی تعداد و نوع فازهای تشکیل شده دشوار است و معمولاً با آزمایش تعیین میشود. نتایج چنین آزمایشهایی را میتوان در نمودارهای فازی رسم کرد.
پدیدههای سطحی
[ویرایش]بین دو فاز در حالت تعادل، یک منطقه باریک وجود دارد که خواص آن جزو هیچ کدام از دو فاز نیست. اگرچه این ناحیه بسیار نازک است اما اثرات قابل توجه و به راحتی قابل شهود دارد، مانند ایجاد کشش سطحی در مایع.
فازهای کریستالی
[ویرایش]یک مادۀ واحد ممکن است چندین حالت جامد متمایز داشته باشد که قادر به تشکیل فازهای جداگانه باشد. آب نمونهای شناختهشده از چنین موادی است.