Сублимация это термин, когда иметь значение претерпевает фазовый переход непосредственно из твердого тела в газообразная формаили пара, не проходя через более распространенную жидкую фазу между ними. Это частный случай испарения. Сублимация относится к физическим изменениям перехода, а не к случаям, когда твердые вещества превращаются в газ в результате химической реакции. Поскольку физическое изменение из твердого состояния в газ требует добавления энергии в вещество, это пример эндотермического изменения.
Как работает сублимация
Фазовые переходы зависят от температуры и давления рассматриваемого материала. В нормальных условиях, как обычно кинетическая теориядобавление тепла приводит к тому, что атомы внутри твердого тела приобретают энергию и становятся менее тесно связанными друг с другом. В зависимости от физической структуры это обычно вызывает плавление твердого вещества в жидкую форму.
Если вы посмотрите на фазовые диаграммы, который представляет собой график, который отображает состояния вещества для различных давлений и объемов. «Тройная точка» на этой диаграмме представляет минимальное давление, при котором вещество может принимать жидкую фазу. Ниже этого давления, когда температура падает ниже уровня твердой фазы, она переходит непосредственно в газовую фазу.
Следствием этого является то, что если тройная точка находится под высоким давлением, как в случае твердого диоксида углерода (или сухой лед), тогда сублимация на самом деле легче, чем плавление вещества, так как создание высоких давлений, необходимых для превращения их в жидкости, обычно является проблемой.
Использует для сублимации
Один из способов думать об этом заключается в том, что если вы хотите получить сублимацию, вам нужно подвести вещество ниже тройной точки, снизив давление. Метод, который часто используют химики, - это помещение вещества в вакуум и подача тепла в устройство, называемое сублимационным аппаратом. Вакуум означает, что давление очень низкое, поэтому даже вещество, которое обычно плавится в жидкой форме, будет сублимировать непосредственно в пар с добавлением тепла.
Этот метод используется химиками для очистки соединений и был разработан в дохимические дни алхимии как средство создания очищенных паров элементов. Эти очищенные газы могут затем проходить процесс конденсации с конечным результатом в виде очищенного твердого вещества, так как либо температура сублимации или температура конденсации будет отличаться для примесей, чем для желаемого твердое вещество.
Одно замечание по поводу того, что я описал выше: конденсация фактически приведет газ к жидкости, которая затем замерзнет обратно в твердое вещество. Также было бы возможно снизить температуру, сохраняя при этом низкое давление, удерживая всю систему ниже тройной точки, и это вызвало бы переход непосредственно из газа в твердое тело. Этот процесс называется отложение.