Mgła powstająca w wyniku sublimacji suchego lodu
Prosty aparat do sublimacji. Woda, zwykle chłodzona, krąży we wkładzie, co pozwala sublimowanej substancji osadzać się na nim po ochłodzeniu.
1 Dopływ wody chłodzącej
2 Odpływ wody chłodzącej
3 Połączenie z pompą próżniową
4 Komora sublimacyjna
5 Zestalona substancja
6 Sublimowana substancja
7 Zewnętrzne źródło ciepła
Przykładowy wykres stanów równowagi. S - sublimacja.
Sublimacja –
przemiana fazowa
bezpośredniego przejścia ze
stanu stałego
w
stan gazowy
z pominięciem
stanu ciekłego
. Zjawisko odwrotne do sublimacji to
resublimacja
.
Po raz pierwszy najdokładniej proces ten opisał nieznany alchemik średniowieczny zwany pseudo-Geberem (XII w.). W następnych wiekach sublimacja stała się procesem powszechnie stosowanym w laboratoriach chemicznych. Sublimację wyzyskuje się w laboratoriach i w przemyśle do oczyszczania względnie wydzielania z mieszanin substancji takich jak jod, kamfora, salmiak, naftalen, antracen i in.
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 często wykorzystywana do oczyszczania
związków chemicznych
, które mają 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.