Sublimering

Øyeblikkelig/Getty Images

Sublimering er betegnelsen på når saken gjennomgår en faseovergang direkte fra fast til gassform , eller damp, uten å passere gjennom den mer vanlige væskefasen mellom de to. Det er et spesifikt tilfelle av fordampning. Sublimering refererer til fysiske overgangsendringer, og ikke til tilfeller der faste stoffer omdannes til gass på grunn av en kjemisk reaksjon. Fordi den fysiske endringen fra et fast stoff til en gass krever tilsetning av energi til stoffet, er det et eksempel på en endoterm endring.

Hvordan sublimering fungerer

Faseoverganger er avhengig av temperaturen og trykket til det aktuelle materialet. Under normale forhold, som generelt beskrevet av kinetisk teori Tilsetning av varme fører til at atomene i et fast stoff får energi og blir mindre tett bundet til hverandre. Avhengig av den fysiske strukturen fører dette vanligvis til at faststoffet smelter til flytende form.

Hvis du ser på fasediagrammer , som er en graf som viser materiens tilstander for ulike trykk og volumer. 'Trippelpunktet' på dette diagrammet representerer minimumstrykket som stoffet kan ta på væskefasen for. Under det trykket, når temperaturen faller under nivået til den faste fasen, går den direkte over i gassfasen.

Konsekvensen av dette er at hvis trippelpunktet er ved høyt trykk, som i tilfellet med fast karbondioksid (eller tørris ), så er sublimering faktisk enklere enn å smelte stoffet siden de høye trykket som trengs for å gjøre dem om til væsker vanligvis er en utfordring å lage.

Brukes for sublimering

En måte å tenke på dette på er at hvis du vil ha sublimering, må du få stoffet under trippelpunktet ved å senke trykket. En metode som kjemikere ofte bruker er å plassere stoffet i et vakuum og påføre varme, i en enhet som kalles et sublimeringsapparat. Vakuumet gjør at trykket er svært lavt, så selv et stoff som vanligvis smelter til flytende form vil sublimere direkte til damp ved tilførsel av varmen.

Dette er en metode som brukes av kjemikere for å rense forbindelser og ble utviklet i alkymiens pre-kjemidager som et middel til å lage rensede damper av grunnstoffer. Disse rensede gassene kan deretter gå gjennom en kondensasjonsprosess, med sluttresultatet et renset fast stoff, siden enten sublimeringstemperaturen eller kondensasjonstemperaturen vil være annerledes for urenhetene enn for det ønskede faste stoffet.

En merknad av hensyn til det jeg beskrev ovenfor: kondensering ville faktisk ta gassen inn i en væske, som deretter ville fryse tilbake til et fast stoff. Det ville også være mulig å redusere temperaturen samtidig som det lave trykket beholdes, og holde hele systemet under trippelpunktet, og dette ville føre til en overgang direkte fra gass til fast stoff. Denne prosessen kalles avsetning .