Equilibre solide-liquide des systèmes binaires

I. Introduction

La matière présente généralement trois états: solide, liquide et gazeux. Les phases et les structures sous lesquelles peuvent exister les matériaux sont définies par les lois de la thermodynamiques. Les équilibres entre les différentes phases dépendent de deux types de facteurs
Ceux qui sont liés à l'énergie ou variables d'action (P, T)
Ceux qui sont liés à la matière ou variables de position (fraction molaire, pourcentage massiques, fraction pondérales...)

II. Définitions

II.1. Constituants

Ce sont des espèces chimiques (atomes, molécules ou ions) réellement présents dans le système). Dans les règles des phases, on parle de constituants indépendants, qui peut être définit en soustrayant le nombre de relations existantes entre les constituants n = C- r
Exemple: N2 + 3H2  2NH3
Nous avons trois constituants dans le système (H2, N2 et NH3), mais, en réalité, nous n'avons que deux constituants indépendants puisque les trois constituants du départ sont en équilibre, donc n = 2.

II.2. Phases

Quand un métal fond, il passe de la phase solide à la phase liquide, on dit qu'il subit un changement de phase. Une phase  est une portion du système dont la composition chimique et les propriétés physico-chimiques sont les mêmes en tout points de la phase.

Dans les systèmes binaires

Plusieurs gaz forment une seule phase
Deux liquides forment deux phases différentes, sauf s'il sont miscibles
Deux solides forment toujours deux phases différentes, sauf s'ils forment une solution solide

II.3. Règles des phases

Pour un système donné, les équilibres entre les phases dépendent d'un certain nombre de variables qui ne peuvent être définis de manière aléatoire. IL importe de connaitre le nombre total de facteur qu'on peut modifier arbitrairement sans modifier l'état du système, c'est la règle des phases
V = n + 2 - 

N est le nombre de constituant indépendants
2 concerne les deux