Sublimatie is de term voor wanneer er toe doen ondergaat direct een faseovergang van een vaste stof naar gasvormige vormof damp, zonder door de meer gebruikelijke vloeistoffase tussen de twee te gaan. Het is een specifiek geval van verdamping. Sublimatie verwijst naar fysieke overgangsveranderingen en niet naar gevallen waarin vaste stoffen door een chemische reactie in gas worden omgezet. Omdat de fysieke verandering van een vaste stof in een gas de toevoeging van energie aan de stof vereist, is het een voorbeeld van een endotherme verandering.
Hoe sublimatie werkt
Faseovergangen zijn afhankelijk van de temperatuur en druk van het betreffende materiaal. Onder normale omstandigheden, zoals algemeen beschreven door kinetische theorieDoor warmte toe te voegen, krijgen de atomen in een vaste stof energie en worden ze minder stevig aan elkaar gebonden. Afhankelijk van de fysieke structuur zorgt dit er meestal voor dat de vaste stof in vloeibare vorm smelt.
Als je kijkt naar de fase diagrammen
, wat een grafiek is die de toestanden van materie weergeeft voor verschillende drukken en volumes. Het "drievoudige punt" in dit diagram vertegenwoordigt de minimale druk waarvoor de stof de vloeibare fase kan aannemen. Onder die druk, wanneer de temperatuur onder het niveau van de vaste fase zakt, gaat deze direct over in de gasfase.Het gevolg hiervan is dat als het drievoudige punt onder hoge druk staat, zoals in het geval van vast kooldioxide (of droog ijs), dan is sublimatie eigenlijk gemakkelijker dan het smelten van de stof, aangezien de hoge drukken die nodig zijn om ze in vloeistoffen te veranderen, typisch een uitdaging zijn om te creëren.
Gebruikt voor sublimatie
Een manier om hierover na te denken, is dat als je sublimatie wilt hebben, je de stof onder het drievoudige punt moet krijgen door de druk te verlagen. Een methode die chemici vaak gebruiken, is om de stof in een vacuüm te plaatsen en warmte toe te dienen, in een apparaat dat een sublimatie-apparaat wordt genoemd. Het vacuüm betekent dat de druk erg laag is, dus zelfs een stof die gewoonlijk in vloeibare vorm smelt, zal met toevoeging van warmte direct in damp sublimeren.
Dit is een methode die door chemici wordt gebruikt om verbindingen te zuiveren en werd ontwikkeld in de pre-chemie dagen van de alchemie als een middel om gezuiverde dampen van elementen te creëren. Deze gezuiverde gassen kunnen dan door een condensatieproces gaan, met als eindresultaat een gezuiverde vaste stof, omdat beide de temperatuur van sublimatie of de temperatuur van condensatie zou anders zijn voor de onzuiverheden dan voor de gewenste solide.
Een opmerking over wat ik hierboven heb beschreven: condensatie zou het gas in feite in een vloeistof brengen, die dan weer in een vaste stof zou bevriezen. Het zou ook mogelijk zijn om de temperatuur te verlagen met behoud van de lage druk, waarbij het hele systeem onder het drievoudige punt blijft, en dit zou een directe overgang van gas naar vast materiaal veroorzaken. Dit proces wordt genoemd afzetting.