sublimering

Sublimatie is de term voor wanneer materie een fase-overgang direct van een vaste naar gasvormige vorm of damp ondergaat, zonder door de meer gebruikelijke vloeibare fase 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 dit een voorbeeld van een endotherme verandering.

Hoe werkt sublimatie?

Fase-overgangen zijn afhankelijk van de temperatuur en druk van het betreffende materiaal. Onder normale omstandigheden, zoals in het algemeen beschreven door de kinetische theorie, zorgt toevoeging van warmte ervoor dat de atomen in een vaste stof energie winnen en minder strak aan elkaar worden gebonden. Afhankelijk van de fysieke structuur, veroorzaakt dit meestal dat de vaste stof in vloeibare vorm smelt.

Als je kijkt naar de fasediagrammen, wat een grafiek is die de toestanden van materie voor verschillende drukken en volumes weergeeft. 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 daalt, 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), sublimatie eigenlijk gemakkelijker is dan het smelten van de stof, omdat de hoge drukken die nodig zijn om ze in vloeistoffen om te zetten typisch zijn een uitdaging om te creëren.

Gebruik voor sublimatie

Een manier om hierover na te denken is dat als je sublimatie wilt, je de stof onder het drievoudige punt moet krijgen door de druk te verlagen. Een methode die chemici vaak gebruiken, is de stof in een vacuüm plaatsen en warmte toedienen, in een apparaat dat een sublimatie-apparaat wordt genoemd. Het vacuüm betekent dat de druk erg laag is, dus zelfs een substantie die meestal in vloeibare vorm smelt, sublimeert direct in damp met de toevoeging van de warmte.

Dit is een methode die door chemici wordt gebruikt om verbindingen te zuiveren en werd ontwikkeld in de pre-chemiedagen van alchemie als een middel om gezuiverde dampen van elementen te creëren. Deze gezuiverde gassen kunnen dan een condensatieproces ondergaan, met als eindresultaat een gezuiverde vaste stof, omdat de sublimatietemperatuur of de condensatietemperatuur voor de onzuiverheden anders zou zijn dan voor de gewenste vaste stof.

Een opmerking ter overweging over wat ik hierboven heb beschreven: condensatie zou het gas in feite in een vloeistof brengen, die vervolgens weer in een vaste stof zou bevriezen. Het zou ook mogelijk zijn om de temperatuur te verlagen terwijl de lage druk behouden blijft, waardoor het hele systeem onder het drievoudige punt blijft, en dit zou een overgang direct van gas naar vaste stof veroorzaken. Dit proces wordt depositie genoemd.