Sublimacja (fizyka)

Z Wikipedii

Ten artykuł dotyczy pojęcia z dziedziny fizyki. Zobacz też: inne znaczenia tego słowa.

Prosty aparat do sublimacji. Woda, zwykle chłodzona, krąży we wkładzie, co pozwala sublimowanej substancji osadzać się na nim po ochłodzeniu.
1 Dopływ włody chłodzącej
2 Odpływ wody chłodzącej
3 Połączenie z pompą próżniową
4 Komora sublimacyjna
5 Zestalona substancja
6 Sublimowana substancja
7 Zewnętrzne źródło ciepła

Sublimacja - przemiana fazowa bezpośredniego przejścia ze stanu stałego w stan gazowy z pominięciem stanu ciekłego. Zjawisko odwrotne do sublimacji to resublimacja.

Przykładowy wykres stanów równowagi. S - sublimacja.

Większość związków chemicznych nie sublimuje w temperaturze i przy ciśnieniu zbliżonym do warunków normalnych. Dla danej substancji sublimacja zachodzi w takich warunkach termodynamicznych (ciśnienie i temperatura), w których nie może ona istnieć w formie ciekłej. Warunki te określa ciśnienie punktu potrójnego dla tej substancji. Aby zachodziła sublimacja ciśnienie parcjalne bezpośrednio nad powierzchnią sublimującego ciała musi być niższe od ciśnienia równowagi dla danej temperatury ciała. Dla ciśnień powyżej ciśnienia równowagi zachodzi resublimacja. Dla temperatur poniżej punktu potrójnego stan równowagi wyznacza zależność ciśnienia sublimacji od temperatury. Ze wzrostem ciśnienia wzrasta temperatura sublimacji, jednak jest ona zawsze niższa od temperatury punktu potrójnego.

Przykładem ciała sublimującego w warunkach normalnych jest suchy lód czyli zestalony dwutlenek węgla. Jego punkt potrójny wypada przy ciśnieniu 5,1 atm i temperaturze - 56,6 °C, zatem blok zamrożonego dwutlenku węgla wystawiony do pomieszczenia, w którym panuje typowe ciśnienie atmosferyczne (ok. 1 atm) i temperatura ok 20 °C będzie sublimował a nie topił się. Temperatura sublimacji suchego lodu przy ciśnieniu normalnym jest równa -78 °C. Uzyskanie równowagi między cieczą a gazem dla dwutlenku węgla wymaga uzyskania ciśnienia powyżej 5,1 atm.

Sublimacja jest procesem często wykorzystywanym do oczyszczania związków chemicznych, które posiadają na tyle wysoką temperaturę wrzenia, że ich destylowanie byłoby bardzo kłopotliwe. Ze względu na to, że większość związków organicznych ma punkt potrójny przy ciśnieniu znacznie niższym od ciśnienia atmosferycznego, sublimacja wymaga zwykle stosowania aparatury próżniowej.