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).

Définitionsursaturation

La force motrice de la cristallisation ou sursaturation \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} :

\Delta {\mu }_{i}={\mu }_{i}^{L}-{\mu }_{i}^{L,\mathrm{eq}} = RT \ln \left( S_i \right)

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.