Introduction
Soit une solution contenant un soluté appelé \[i\].
La cristallisation à partir d'une solution correspond à un changement de phase (liquide solide) et donc à un transfert de matière entre la solution et les cristaux. Il y a transfert de matière, car il existe un écart de potentiel chimique entre la solution et les cristaux : le potentiel chimique du soluté en solution \[{\mu }_{i}^{L}\] est supérieur au potentiel chimique du cristallisé \[{\mu }_{i}^{S}\].
Or le potentiel chimique d'un soluté i en phase solide (de composition fixe) est égal au potentiel chimique de i en solution saturée \[{\mu }_{i}^{L,\mathrm{eq}}\] : \[{\mu }_{i}^{L,\mathrm{eq}}\left(T,P\right)={\mu }_{i}^{S}\left(T,P\right)\].
Définition : sursaturation
La force motrice de la cristallisation[1] ou sursaturation[2] \[\Delta {\mu }_{i}\] est définie comme la différence entre des potentiels chimiques des espèces (molécules, ions) constituant la substance à cristalliser, dans la solution saturée \[{\mu }_{i}^{L,\mathrm{eq}}\] et dans la solution \[{\mu }_{i}^{L}\] :
La cristallisation (apparition du solide) est spontanée quand : \[\Delta {\mu }_{i}>0\].
Le système tend à un état d'équilibre lorsque \[\Delta {\mu }_{i}=0\].
Le potentiel chimique peut être relié aux activités, aux concentrations... en fonction du choix de représentation des potentiels chimiques.