Sublimation

Sublimation ist der Begriff, wenn Materie einen Phasenübergang direkt von einer festen zu einer gasförmigen Form oder einem Dampf durchläuft, ohne die üblichere flüssige Phase zwischen den beiden zu durchlaufen. Es ist ein spezieller Fall von Verdampfung. Sublimation bezieht sich auf physikalische Änderungen des Übergangs und nicht auf Fälle, in denen Feststoffe aufgrund einer chemischen Reaktion in Gas umgewandelt werden. Da die physikalische Veränderung von einem Feststoff in ein Gas die Hinzufügung von Energie in die Substanz erfordert, ist dies ein Beispiel für eine endotherme Veränderung.

So funktioniert Sublimation

Phasenübergänge sind abhängig von der Temperatur und dem Druck des jeweiligen Materials. Unter normalen Bedingungen, wie allgemein durch die kinetische Theorie beschrieben, bewirkt das Hinzufügen von Wärme, dass die Atome in einem Feststoff Energie gewinnen und weniger eng aneinander gebunden werden. Je nach physikalischer Struktur schmilzt der Feststoff dadurch in flüssiger Form.

Wenn Sie sich die Phasendiagramme ansehen, handelt es sich um ein Diagramm, das die Materiezustände für verschiedene Drücke und Volumina darstellt. Der "Tripelpunkt" in diesem Diagramm gibt den Mindestdruck an, für den die Substanz die flüssige Phase annehmen kann. Unterhalb dieses Drucks geht die Temperatur, wenn sie unter das Niveau der festen Phase fällt, direkt in die Gasphase über.

Dies hat zur Folge, dass, wenn der Tripelpunkt wie im Fall von festem Kohlendioxid (oder Trockeneis) auf hohem Druck liegt, die Sublimation tatsächlich einfacher ist als das Schmelzen der Substanz, da die hohen Drücke, die erforderlich sind, um sie in Flüssigkeiten umzuwandeln, typischerweise sind eine Herausforderung zu schaffen.

Verwendet für die Sublimation

Eine Möglichkeit, darüber nachzudenken, besteht darin, dass Sie, wenn Sie Sublimation wünschen, die Substanz durch Verringern des Drucks unter den Tripelpunkt bringen müssen. Eine Methode, die Chemiker häufig anwenden, besteht darin, die Substanz in ein Vakuum zu setzen und Wärme in einem Gerät, das als Sublimationsapparat bezeichnet wird, anzuwenden. Das Vakuum bedeutet, dass der Druck sehr niedrig ist, so dass selbst eine Substanz, die normalerweise in flüssiger Form schmilzt, unter Wärmezufuhr direkt zu Dampf sublimiert.

Dies ist eine Methode, die von Chemikern zur Reinigung von Verbindungen verwendet wird und in den Tagen vor der Chemie der Alchemie entwickelt wurde, um gereinigte Dämpfe von Elementen zu erzeugen. Diese gereinigten Gase können dann einen Kondensationsprozess durchlaufen, wobei das Endergebnis ein gereinigter Feststoff ist, da entweder die Temperatur der Sublimation oder die Temperatur der Kondensation für die Verunreinigungen anders wäre als für den gewünschten Feststoff.

Ein Hinweis zu dem, was ich oben beschrieben habe: Kondensation würde das Gas tatsächlich in eine Flüssigkeit umwandeln, die dann wieder zu einem Feststoff gefrieren würde. Es wäre auch möglich, die Temperatur unter Beibehaltung des niedrigen Drucks zu senken und das gesamte System unterhalb des Tripelpunkts zu halten. Dies würde einen direkten Übergang von Gas zu Feststoff bewirken. Diesen Vorgang nennt man Abscheidung.