Regola delle fasi

Regola delle fasi In chimica fisica, espressione matematica che descrive il comportamento dei sistemi chimici all'equilibrio, formulata dal fisico statunitense Josiah Willard Gibbs. I componenti di un sistema chimico possono trovarsi in una o più fasi come gas, liquidi o solidi; in particolare può essere presente un numero qualsiasi di fasi liquide o solide mentre, a causa della miscibilità dei gas, non possono coesistere due fasi gassose. Una lega di rame e nichel, ad esempio, contiene due fasi solide; analogamente due liquidi immiscibili come l'acqua e il tetracloruro di carbonio, rappresentano due fasi liquide. Una soluzione salina in equilibrio con il sale e con il vapore acqueo comprende invece tre fasi: una solida (il sale), una liquida (la soluzione salina) e una gassosa (il vapore acqueo).

La regola delle fasi consente di calcolare la varianza, ossia il numero di variabili (come temperatura, pressione o composizione) che possono essere variate senza alterare il numero e il tipo delle fasi presenti in un sistema eterogeneo. Essa è espressa dalla relazione F = C - P + 2, in cui F rappresenta la varianza, C il numero di componenti chimici indipendenti e P il numero di fasi presenti. Una semplice applicazione della regola delle fasi si ha nel caso di un sistema costituito da una sola sostanza (C = 1) per il quale si richieda la presenza contemporanea delle tre fasi, solida, liquida e gassosa (P = 3) in equilibrio; in questo caso la varianza del sistema è nulla: esiste cioè solo una combinazione di temperatura e di pressione (detta punto triplo), tipica per ogni sostanza, che corrisponde alle condizioni specificate. La regola delle fasi permette sia di interpretare i risultati sperimentali, sia di fare previsioni sul comportamento dei sistemi chimici; trova inoltre applicazione in tutti i campi di studio dei sistemi eterogenei all'equilibrio: ad esempio in geologia, controlla la formazione e la modificazione di minerali e rocce, in metallurgia, la produzione delle leghe metalliche.