Généralités
En dessous du point critique, toute entité atomique, moléculaire, inorganique ou organique, peut exister en fonction du domaine de température absolue \(T\) (en degré Kelvin) et de pression \(P\) (en Pascal par exemple) sous trois aspects différents nommés phases qui sont :
la phase solide ;
la phase liquide ou fondue ;
la phase gazeuse ou vapeur.
Remarque : uniformité
Une phase est définie comme une partie d'un système physiquement et chimiquement uniforme dans son ensemble. On peut noter au passage que cette définition implique, sans le dire, la notion d'observation d'un système à l'aide d'un instrument caractérisé par une limite de détection.
Remarque : conditions supercritiques
Dans un but de simplification nous ne mentionnons pas ici les conditions supercritiques, c'est-à-dire telles que \(T > T_{c}\) et \(P > P_{c}\), \(T_{c}\) et \(P_{c}\) étant respectivement la température critique et la pression critique du corps pur.
Ces différents domaines d'existence se traduisent sous forme d'un diagramme de phase, dit du corps pur ou diagramme unaire.
Les lignes de partage des domaines d'existence des phases représentent les lieux géométriques d'équilibre entre phases dont les équations sont régies par la formule de Clapeyron correspondante :
la courbe \({P\left(T\right)}_{\textrm{solide-vapeur}}\) correspond à la sublimation ;
la courbe \({P\left(T\right)}_{\textrm{solide –liquide}}\) correspond à la fusion ;
la courbe \({P\left(T\right)}_{\textrm{liquide-vapeur}}\) correspond à l'évaporation. Cette courbe se termine à un point C au-delà duquel démarre la phase supercritique.
Ces trois courbes se coupent en un point commun dit point triple défini par une pression et une température bien déterminées caractéristiques de l'entité étudiée.
Les états liquide et encore plus gazeux d'une entité atomique ou moléculaire peuvent être considérés comme uniques eu égard à la mobilité de celle-ci. Les atomes et molécules ne présentent pas une organisation répétitive dans l'espace (il conviendrait de pondérer cette affirmation pour l'état liquide en particulier lorsque l'on approche la zone de fusion –cristallisation mais ce n'est pas le but ici de rentrer dans ces aspects).
A contrario une entité atomique ou moléculaire peut très souvent adopter à l'état solide plusieurs organisations spatiales différentes caractérisées par ordre spatial s'étendant sur de longues distances (\(>1000\, Å\)) et correspondant à la répétition dans les trois directions de l'espace d'un motif de base appelé la maille élémentaire à l'origine de la notion de réseau. C'est cette aptitude d'une entité à exister à l'état solide sous divers réseaux cristallins différents que l'on nomme polymorphisme cristallin. Une entité atomique ou moléculaire peut également exister à l'état solide sans présenter d'ordre à grande distance, tout au plus un ordre local (\(<100\, Å\)). On parle alors de phase amorphe caractérisée en général par une température de transition vitreuse.