Faz Kararlılığı Bir maddenin katı, sıvı veya gaz hallerinden ikisi birbiri ile denge durumunda olduğunda maddenin kimyasal potansiyeli heriki fazda da birbirine eşittir. Bir saf maddenin iki farklı bölgesindeki kimyasal potansiyellerin birbirinden farklı \rm \mu _1 \; ve \; \mu _2 olduğunu varsayalım. 1 konumdaki dn kadar madde 2 konumdaki faza dönüşecek olursa 1. konumdaki Gibbs Serbest Enerjisindeki değişim \rm - \mu _1 dn kadar olurken, diğer konumdaki fazın serbest enerji değişimi \rm + \mu _2 dn kadar olacaktır. Böylece sistemin toplam serbest enerji değişimi için \rm dG=( \mu _2 - \mu _1) dn kadar olacaktır. Eğer 1. konumdaki kimyasal potansiyel 2. konumdaki kimyasal potansiyelden daha büyükse, bu değişim nedeni ile Gibbs Serbest Enerjisinde azalma meydana gelecektir. Bu olayın istemli olduğunu gösterir. Ancak iki noktadaki kimyasal potansiyellerde eşit olursa, dn lik değişim nedeni ile Gibbs Serbest Enerjisinde bir değişimlik meydana gelmeyecektir. Bu durumda da zaten sistem dengededir. Sonuç olarak ; Denge halindeki sistemlerde bir maddenin kimyasal potansiyeli her fazda aynıdır. Dengeyi bozmanın yollarından biri sistem üzerindeki sıcaklığı değiştirilerek gerçekleştirilebilir. Gibbs Serbest Enerjisinin sıcaklık ile değişimi için; \rm \Big( { \partial G \over \partial T }\Big)_P = -S olduğunu göstermiştik. Kimyasal potansiyelin sıcaklık ile değişimi için \rm \Big( { \partial \mu \over \partial T }\Big)_P = -S_m Burada \rm S_m; molar entropi değişimini göstermektedir. Sıcaklık yükseldikçe entropi artacağından ( \rm \; S_m \; >0 ) sıcaklık artışı ile kimyasal potansiyel azalmalıdır (Şekil 1). Şekilde de görüldüğü gibi T-G grafiğin eğimi negatiftir. Ayrıca gazların entropisi sıvı veya katılara göre daha büyük olduğundan T-G grafiklerindeki eğimininde sıvı ve katılara göre daha büyük olduğu görülüyor ( \rm S_{m(g)} > S_{m(s)} \; veya \; S_{m(g)} > S_{m(k)} ). Şekil de de görüldüğü gibi sıcaklık yükseltildiğinde sıvı fazın kimyasal potansiyeli katının altına düştüğünden bu sıcaklıklığı üzerinde katı erir. Sıcaklık daha arttırıldığında gaz fazın kimyasal potansiyeli sıvının altına düşer. Bu nedenle sıvı buharlaştır. Kısaca sıkaklık yeterince yükseltildiğinde gaz fazın kimyasal potansiyeli hem katı hemde sıvı fazdan daha düşük olduğu için madde gaz halinde bulunur. Dengeyi bozmanın diğer bir yolu sistem üzerindeki basıncı değiştirilerek gerçekleştirilebilir. Basınç artışı herhangi bir kimyasal maddenin potansiyelini arttırır. Çoğu zaman sıvının molar hacmi, katının molar hacminden daha büyüktür ( \rm V_{m(s)} > V_{m(k)} ). Bu durumda basınç artışı sıvı fazın kimyasal potansiyelini katı fazın kimyasal potansiyelinden daha fazla arttırır. Bu durumda basınç artışı ile maddenin donma sıcaklığı artış gösterir. Bazı maddeler için ise sıvının molar hacmi, katının molar hacminden küçük olabilir \rm V_{m(s)} < V_{m(k)} . Örneğin su için durum böyledir. Suyun molar hacmi buzun molar hacminden daha küçük olduğundan buz suyun üzerinde yüzer. Bu durumda basınç artışı katı fazın kimyasal potansiyelini sıvı fazın kimyasal potansiyelinden daha fazla arttırır. Bu durumda basınç artışı ile maddenin donma sıcaklığı düşme gösterir.