Sublimācija ir termiņš, kad matērija iziet fāzes pāreju tieši no cietas uz gāzveida formavai tvaiku, neizlaižot biežāko šķidruma fāzi starp abām. Tas ir īpašs iztvaikošanas gadījums. Sublimācija attiecas uz pārejas fizikālām izmaiņām, nevis uz gadījumiem, kad cietās vielas ķīmiskas reakcijas dēļ pārvēršas gāzē. Tā kā fiziskai maiņai no cietas vielas uz gāzi ir jāpievieno enerģijai viela, tas ir endotermisku pārmaiņu piemērs.
Kā darbojas sublimācija
Fāžu pārejas ir atkarīgas no attiecīgā materiāla temperatūras un spiediena. Normālos apstākļos, kā parasti apraksta kinētiskā teorija, pievienojot siltumu, cietā atomi iegūst enerģiju un kļūst mazāk cieši saistīti viens ar otru. Atkarībā no fizikālās struktūras tas parasti izraisa cietās vielas izkausēšanu šķidrā veidā.
Ja paskatās fāžu diagrammas, kas ir grafiks, kas attēlo matērijas stāvokļus dažādiem spiedieniem un apjomiem. "Trīskāršais punkts" šajā diagrammā apzīmē minimālo spiedienu, kādu viela var uzņemt šķidrā fāzē. Zem šī spiediena, kad temperatūra nokrītas zem cietās fāzes līmeņa, tā pāriet tieši gāzes fāzē.
Tā rezultātā trīskāršajam punktam ir augsts spiediens, piemēram, cietā oglekļa dioksīda gadījumā (vai sausais ledus), tad sublimēt faktiski ir vieglāk nekā vielas kausēšanu, jo parasti ir grūti radīt lielu spiedienu, lai tos pārvērstu šķidrumos.
Lietojumi sublimācijai
Viens veids, kā par to domāt, ir tāds, ka, ja vēlaties sublimāciju, viela jāiegūst zem trīskāršā punkta, pazeminot spiedienu. Ķīmiķu bieži izmantotā metode ir vielas ievietošana vakuumā un siltuma uzklāšana ierīcē, ko sauc par sublimācijas aparātu. Vakuums nozīmē, ka spiediens ir ļoti zems, tāpēc pat viela, kas parasti kūst šķidrā formā, pievienojot siltumu, sublimējas tieši tvaikos.
Šī ir metode, ko ķīmiķi izmanto, lai attīrītu savienojumus, un tā tika izstrādāta alķīmijas pirmsķīmijas dienās kā līdzeklis attīrītu elementu tvaiku radīšanai. Šīs attīrītās gāzes pēc tam var iziet kondensācijas procesā, un galarezultāts ir attīrīta cieta viela sublimācijas vai kondensācijas temperatūra piemaisījumiem atšķiras no vēlamajiem ciets.
Viena apsvēruma piezīme par to, ko es aprakstīju iepriekš: kondensāts faktiski gāzi pārņem šķidrumā, kas pēc tam atkal sasalst cietā stāvoklī. Būtu arī iespējams samazināt temperatūru, saglabājot zemu spiedienu, visu sistēmu noturot zem trīskāršā punkta, un tas izraisītu pāreju tieši no gāzes uz cietu. Šis process tiek saukts nogulsnēšanās.