Sublimación (transición de fase)

Cristales de color verdes oscuro de nickelocene, sublimado desde el matraz de fondo redondo y recién depositado en un dedo frío

Sublimación es la transición de una sustancia directamente en la sólido a la gas fase sin pasar por el intermedio líquido fase. La sublimación es un endotérmico transición de fase se produce a temperaturas y presiones por debajo de una sustancia punto triple en su diagrama de fase. El proceso inverso de la sublimación es desublimation o deposición, en que una sustancia pasa directamente de un gas a una fase sólida. La sublimación también se ha utilizado como término genérico para describir los cambios de fase entre sólido y gas que evite la líquido estado sin especificar la dirección de la transición.

En presiones normales, la mayoría compuestos químicos y elementos poseen tres Estados diferentes en diferentes temperaturas. En estos casos, la transición de sólido a estado gaseoso requiere un estado líquido intermedio. Es la presión que se refiere el presión parcial de de la sustancia, no la total presión (p. ej. atmósfera) de todo el sistema. Así, todos los sólidos que poseen una apreciable presión de vapor a una cierta temperatura generalmente puede sublime en el aire (p. ej., hielo de agua justo por debajo de 0 ° C). Para algunas sustancias, tales como carbón y arsénico, la sublimación es mucho más fácil que evaporación de la fusión, porque la presión de sus punto triple es muy alto, y es difícil de obtener como líquidos.

La sublimación requiere energía adicional y es un endotérmico cambio. El Entalpia de la sublimación (también llamado calor de la sublimación) puede ser calculada como la entalpía de fusión Además de la entalpía de vaporización.

Ejemplos

Comparación de diagramas de fases del dióxido de carbono (en rojo) y punto de sublimación del agua (azul) que el dióxido de carbono (centro-izquierda) a 1 atmósfera. Como el hielo seco se calienta, cruza este punto a lo largo de la línea horizontal de la fase sólida directamente en la fase gaseosa. Agua, por otro lado, pasa por una fase líquida.

Dióxido de carbono

Pequeñas bolitas de hielo seco sublimando en el aire

Sólido dióxido de carbono (hielo seco) sublimes por todas partes a lo largo de la línea por debajo del punto triple (por ejemplo, a la temperatura de −78.5 ° C (194,65 K, −104.2 ° F) en presión atmosférica), mientras que su fusión en líquido CO₂ puede ocurrir sólo a lo largo de la línea de presiones y temperaturas por encima del punto triple (es decir, 5,2 atm, −56.4 ° C).

Agua

Nieve y hielo sublime, aunque más lentamente, a temperaturas por debajo de la congelación /punto de fusión línea de temperatura a 0 ° C para presiones de la mayoría; ver línea por debajo del punto triple. En la liofilización, se congela el material a ser deshidratados y su agua está permitido sublime bajo presión reducida o vacío. La pérdida de nieve de un nevero durante una ola de frío a menudo es causada por el sol actúa directamente sobre las capas superiores de la nieve. Ablación es un proceso que incluye la sublimación y el desgaste erosivo de hielo de glaciar.

Otras sustancias

Alcanfor sublimando en un dedo frío. El producto crudo en el fondo es marrón oscuro; el producto purificado blanco en la parte inferior del dedo frío arriba es difícil ver contra el fondo claro.

Yodo produce humos en la calefacción apacible. Es posible obtener yodo líquido a presión atmosférica controlando la temperatura justo por encima del punto de fusión del yodo. En ciencia forense, vapor de yodo puede revelar latente huellas dactilares sobre el papel.

Naftaleno, un ingrediente común en bolas de naftalina, también sublimes fácilmente. Arsénico puede también sublime en las temperaturas altas.

El término sublimación se refiere a un física el cambio de estado y no se utiliza para describir la transformación de un sólido a un gas en una reacción química. Por ejemplo, la disociación en la calefacción de sólidos cloruro de amonio en el cloruro de hidrógeno y amoníaco es no sublimación sino más bien una reacción química. Del mismo modo la combustión de las velas, cera de parafina, dióxido de carbono y vapor de agua es no sublimación sino más bien una reacción química con el oxígeno.

Purificación de la sublimación

Cristales de ferroceno después de la purificación por sublimación vacío

La sublimación es una técnica utilizada por químicos para purificar compuestos. Un sólido se coloca típicamente en un aparato de la sublimación y se calienta bajo vacío. En este reducido presión, el sólido volatiliza y se condensa como un compuesto purificado en una refrescada (superficiededo frío), dejando un residuo no volátil de impurezas detrás. Una vez retirada la calefacción cesa y el vacío, el compuesto purificado se puede recoger de la superficie de enfriamiento. Para mayor eficiencia de purificación un gradiente de temperatura se aplica, que también permite la separación de diferentes fracciones. Configuraciones típicas utilizan un tubo de cristal evacuado que gradualmente se calienta de forma controlada. El flujo material es desde el extremo caliente, donde se coloca el material inicial, a fin de frío que está conectado a un soporte de la bomba. Mediante el control de temperaturas a lo largo de la longitud del tubo el operador puede controlar las zonas de recondensación, con compuestos volátiles muy bombeados totalmente fuera del sistema (o atrapado por separado trampa de frío), recondensating moderadamente volátiles a lo largo del tubo según sus diferentes volatilidades y compuestos no volátiles quedan en el extremo caliente. La sublimación vacío de este tipo también es el método de elección para la purificación de compuestos orgánicos para el uso en la industria de la electrónica orgánica, donde purezas muy altas (a menudo > 99,99%) son necesarias para satisfacer los estándares para electrónica de consumo y otras aplicaciones.

Uso histórico

En las antiguas Alquimia, protoscience que contribuyeron al desarrollo de la química moderna y la medicina, alquimistas desarrollaron una estructura de técnicas de laboratorio básicas, teoría, terminología y método experimental, algunos de los cuales todavía están en uso hoy en día, sublimación fue usado para referirse al proceso en el cual una sustancia se calienta a vapor, luego inmediatamente recoge como sedimento en la parte superior y el cuello del medio de calefacción (típicamente un la réplica o alambique), pero también puede ser utilizado para describir otras transiciones similares de fuera del laboratorio. Es mencionada por autores alquímicos como Basilio Valentín y George Ripleyy en la Rosarium philosophorum, como un proceso necesario para la terminación de la magnum opus. Aquí, la palabra sublimación se utiliza para describir un intercambio de "cuerpos" y "espíritus" similares a la transición de la fase de laboratorio entre sólidos y gases. San Valentín, en su Carro triunfal del antimonio (publicado 1678) hace una comparación al Espagiria en el que una sublimación vegetal puede utilizarse para separar los espíritus de vino y cerveza. Ripley utiliza lenguaje más indicativo de las implicaciones místicas de la sublimación, lo que indica que el proceso tiene un doble aspecto en la espiritualización del cuerpo y la corporalizing del espíritu. Escribe:

Y sublimaciones por tres causas,
La primera causa es que el cuerpo espiritual.
La segunda es que el espíritu puede ser corpóreo,
Y se fija con ella y consubstancial.
La tercera causa es de su original sucio.
Puede ser purificado y su salinidad sulphurious
Puede ser disminuida, que es contagioso.

Predicciones de la sublimación

Comúnmente se ha previsto la entalpia de la sublimación mediante el Teorema de equipartición. Si el energía del enrejado se supone que aproximadamente la mitad del embalaje de energía, entonces pueden aplicar las siguientes correcciones termodinámicas para predecir la entalpia de la sublimación. Suponiendo un 1 molar gas ideal proporciona una corrección para el medio ambiente termodinámico (presión y volumen) en que pV = RT, por lo tanto, una corrección de 1RT. correcciones adicionales para la vibraciones, rotaciones de y traducción y necesidad de ser aplicado. Desde el teorema de equipartición gaseoso rotación y traslación contribuyan 1.5RT al estado final, por lo tanto un + corrección 3RT. Rotaciones y vibraciones cristalinas contribuyen 3RT al estado inicial, por lo tanto, −6RT. Sumando las correcciones de RT; −6RT 3RT + RT = −2RT. Esto conduce a la entalpia de la sublimación aproximada siguiente. Se puede encontrar una aproximación similar para la entropía término si se asumen los cuerpos rígidos.

$\Delta H_{sublimation} = -U_{lattice~energy} - 2RT$

Véase también

• Ablación
• Impresora de la teñir-sublimación, Quemadura de congelador – procesos comunes de la sublimación
• Entalpia de la sublimación
• Diagrama de fase

		To
		Sólido	Líquido	Gas	Plasma
De	Sólido	Transformación de sólido-sólido	Fusión	Sublimación	—
	Líquido	Congelación	—	Punto de ebullición/evaporación	—
	Gas	Deposición	Condensación de	—	Ionización
	Plasma	—	—	Recombinación/ desionización	—

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