Faasimuodot

Faasimuodot ovat aineen erilaisia rakenteellisia tiloja tai tilamuotoja, joita aine voi esiintyä tietyissä lämpötilan ja paineen oloissa. Ne kattavat muun muassa polymorfiset rakenteet, allotrooppiset muodonmuutokset sekä kiinteän aineen, nesteen ja amorfisen tilan erilaisia järjestäytymismuotoja sekä nestemäisen ja kiinteän tilan rajaseudun tiloja kuten nestemäisiä kristallisia faaseja.

Faasimuotojen esiintymistä ohjaavat termodynamiikka ja faasien tasapainot. Kun olosuhteet muuttuvat, aine siirtyy toiseen faasiin, jos uusi faasi minimoi Gibbsin vapaan energian kyseisissä oloissa. Faa­sipuolosuhteista muodostuvat faasidiagrammit, jotka näyttävät, mitkä faasit ovat tasapainossa eri lämpötiloissa ja paineissa. Joillakin aineilla on useita vakaita faaseja, toisilla on metastabiileja faaseja, jotka voivat muuttua ulkoisten ärsykkeiden tai ajan vaikutuksesta.

Esimerkkejä faasimuodoista ovat veden eri tilat: kiinteä jää (esimerkiksi jää Ih, II tai VI), nestemäinen vesi ja mahdolliset nestemäiset järjestelmät. Toisina tunnettuina esimerkkeinä ovat hiili:grafiitti ja timantti, kalsiumkarbonaatti: kalkiitti ja aragoniiitti sekä piidioksidi: α- ja β-quarts. Amorfiset muodot, kuten lasit, ovat toisinaan myös merkittäviä faasimuotoja.

Tutkimuksessa faasimuotoja kartoitetaan esimerkiksi röntgendiffraatiolla (XRD), differentiaaliskalorimetriolla (DSC) ja mikroskopian keinoin. Faa­simuotojen ymmärtäminen on tärkeää muun muassa lääketeollisuudessa, jossa polymorfiset muodot voivat vaikuttaa liukoisuuteen, biosaatavuuteen ja vakauteen sekä materiaaleissa, joissa faasit määrittävät ominaisuudet kuten kestävyyden ja suorituskyvyn.