Фаза - бұл бір теңдеумен барлық құрам бөліктері түсіндірілетін зат немесе ерітінді.

Басқаша айтқанда, фаза – бірдей термодинамикалық құрамға ие тепе-тең жүйелердің бөлшегі. Егер жүйе бір фазадан тұрса, бір фазалы (гомогенді), ал егер бірнеше фазадан құралса, онда екі, үш немесе көп фазалы (гетерогенді) деп атайды. Жоғарыдағы мысалда (а) жүйе екі фазадан тұрады, сұйық (ерітінді) және газ тәріздес. Жүйе (б) үш фазадан тұрады, екі қатты (темір (ІІІ) оксиді Fe₂O₃ және темір (ІІ,ІІІ) оксиді Fe₃O₄) және газ тәріздес.

Термодинамикалық жүйе әдетте химиялық заттардан тұрады. Жүйенің кез келген фазасының қасиетін және құрамын анықтау үшін қажетті және жеткілікті заттарды компоненттер деп атайды.

Егер жүйеде химиялық реакция жүрмесе, онда компонент заттпен сәйкес келеді және барлық құраушы заттар компоненттер болып саналады. Сондай жүйеге (а) екі компонент кіреді (калий хлориді және су).

Егер жүйеде химиялықреакциялар жүрсе, онда фазаның сапалық және сандық құрамын анықтау үшін барлық құраушы бөлшектерді білу шарт емес, сондай-ақ химиялық тепе-теңдіктің шартын сипаттайтын және олардың термодинамикалық функциясымен байланысатын (мысалы, химиялық потенциалдар) теңдік болады. Жалпы жағдайда компоненттердің саны жүйеде орналасқан құраушы заттардың жалпы санын есептеумен анықталады, бұл сан жүріп жатқан химиялық реакцияға тәуелсіз. Жүйеде (б) үш химиялық зат бар - Fe₂O₃, Fe₃O₄ және оттегі, олар мынадай реакциямен байланысқан:

мұнда компоненттердің саны екіге тең. Компоненттерді таңдау ерікті (Fe₂O₃ және Fe₃O₄ немесе Fe₂O₃ және O₂ немесе Fe₃O₄ және O₂), ал олардың саны тепе-тең жүйеде тиянақталған (жоғарыдағы жағдайда - екеу).

Компоненттердің санына байланысты жүйе бір, екі, үш жәе т.б. компоненттер болып бөлінеді. Тепе-теңдікте орналасқан еркіндік дәрежесінің саны жүйедегі фаза және компоненттерге тәуелді болуы мүмкін емес, ол Гиббс фазасы ережесіне бағынады.

Егер тепе-тең жүйеге фаза Ф және компоненттер К қатысатын болса, онда еркіндік дәрежесінің саны мынадай теңдеумен анықталады:

(1.38)

Фазалар ережесі тәжірибе жасаушыларды қызықтыратын сұрақтарға жауап беруге көмектеседі. Мысалы, қанықпаған ерітіндінің сақталу шарттары туралы, яғни фазаның саны тұрақты болып қалатындай етіп температура мен концентрацияны өзгерту мүмкіндігін анықтау (яғни, еркіндік дәрежесінің санын анықтау). Калий хлориді ерітіндісімен болған жағдайда жүйе екі компонентті (KCl және H₂O) құрайды және осыған сай екі еркіндік дәрежесіне ие болады (C=К+2-Ф=2+2-2=3). Демек, калий хлориді ерітіндісі қанықпаған күйде қалатындай етіп температураныда, концентрацияныда кейбір жағдайларда өзгертуге болады.

Фазалар ережесінен шығатын қорытынды. 1.38-теңдеуді шығару үшін жүйе компоненттер мен фазадан тұрады деп қарастырамыз.

Әрбір фаза 1.37-жағдайдың теңдеуімен сипатталады:

Бұл теңдеу (К-1)+2 айнымалыны құрайды (Т, Р және n_i компонентердің мольдік үлесі тең), онда айнымалының саны барлық фазаларға тең Ф(К-1)+2. Тепе-тең жағдайларда әрбір компонент үшін химиялық потенциалдардың әрбір фазадағы теңдігі шартты орындалуы қажет:

жоғарыдағы индекстер фазаны көрсетеді. Әрбір компонент үшін (Ф-1), ал барлық компоненттер үшін К(Ф-1) теңдеуден орын алады.

С=Ф(K-1)+2-К(Ф-1)=К+2-Ф

Фазалар ережесі кеңірек ауқымда төмедігідей жазылады:

С= К+2-Ф-α

α-еркіндік дәрежесінің санына қолдануға болатын тежеу саны. Мысалы жүйеде азеотропты қоспа көрсететін HCl және H₂O болсын, онда қосымша шарттар болады: сұйық және газ фазаларының құрамдары бірдей х(ж)= х(г) (ерітіндідегі сутек хлоридінің концентрациясы газ фазасындағы сутек хлоридінің концентрациясымен бірдей). Көрніп тұрғандай α=1 және еркіндік дәрежесінің саны басқа кез келген фазамен салыстырғанда 1-ге кем (С=2+2-2-1=1).

Фазалар ережесі, егер температураны өзгерткен жағдайда, оттегінің фиксирленген қысымында қатты оксидтердің механикалық қоспасын Fe₂O₃ және Fe₃O₄ тепе-теңдікте сақтауға болама деген сұраққа да жауап береді. Жүйеде екі компонент және үш фаза делік, фазалар ережесіне сәйкес жүйеде бір ғана еркіндік дәрежесі болады (С=К+2-Ф=2+2-3=1). Сондықтан, жүйкеде тепе-теңдік орнауы үшін әрбір оттегі жұбының қысымының мәніне тұрақты анықталған температура сәйкес келуі керек.