Fase (stof)

Deel van een serie artikelen over Scheikunde
Instrumenten voor analytische chemie
Algemeen
Atoom · Binding · Element · Energie · Evenwicht · Ion · Reactie · Redox · Materie · Verbinding
Deelgebieden
Analytische chemie · Anorganische chemie · Biochemie · Fysische chemie · Industrie · Organische chemie · Theoretische chemie
Portaal    Scheikunde

Fase duidt in de scheikunde en de natuurkunde op de verschijningsvorm van een stof met macroscopisch gezien homogene chemische en fysische eigenschappen. Deze eigenschappen hebben het karakter van een statistisch gemiddelde. Bijgevolg is het begrip fase enkel gedefinieerd voor een hoeveelheid materie van voldoende grootte. Twee fasen worden van elkaar gescheiden door een scheidingsvlak; meer specifiek is de meniscus het scheidingsvlak tussen twee niet mengbare vloeistoffen, of tussen een vloeistof en een gas.

Klassiek onderkende men als macroscopische verschijningsvormen de aggregatietoestanden vast, vloeibaar en gasvormig. Later werden daaraan nog de aggregatietoestanden plasma en bose-einsteincondensaat toegevoegd. Met name binnen de vaste verschijningsvorm bestaan nog verschillen, zoals tussen grafiet en diamant, twee verschillende fasen van vaste koolstof.

De chemische thermodynamica houdt zich bezig met de studie van verschillende fasen en de overgangen daartussen, de faseovergangen, zoals smeltpunt en kookpunt.

De eenvoudigste faseovergangen zijn die tussen vaste stof, vloeistof en gasfase. Vaste stof komt voor als kristallijne, of als amorfe materie: glas, rubber, gel. Vloeistof is meestal isotroop, maar er bestaan ook anisotrope vloeistoffen (vloeibare kristallen).

Veel kristallijne vaste stoffen vertonen, afhankelijk van temperatuur en druk, chemisch identieke, maar fysisch onderling verschillende, kristallijne fasen; ijs komt bijvoorbeeld in ten minste vijftien verschillende fasen voor. Iedere kristallijne fase (polymorf) van een gegeven stof is stabiel bij een karakteristieke temperatuur en druk. Het voorkomen van een samengestelde, vaste stof in meer dan een kristalstructuur wordt polymorfie genoemd.

Het voorkomen van verschillende fysische verschijningsvormen van een enkelvoudige, vaste stof wordt allotropie genoemd. Diamant, een allotroop van koolstof, wordt diep in de aardkorst als stabiele fase van koolstof gevormd, onder enorm hoge druk en bij hoge temperatuur. Na delving blijven diamanten, onder lagere druk en temperatuur, als metastabiele fase van koolstof bestaan.

Bij extreem lage temperaturen zijn nog andere aggregatietoestanden mogelijk:

• bose-einsteincondensaat
• superfluïde fase (komt voor bij helium).
• supergeleidende fasen.

Daarnaast zijn er stoffen met een ferromagnetische fase en een paramagnetische fase. Een andere bekende fase is de glasfase. Bij zeer hoge temperaturen treedt de plasmafase op.