Sublimación (transición de fase)
La sublimación es la transición de una sustancia directamente del estado sólido al estado gaseoso , [1] sin pasar por el estado líquido. [2] La sublimación es un proceso endotérmico que ocurre a temperaturas y presiones por debajo del punto triple de una sustancia en su diagrama de fase , que corresponde a la presión más baja a la que la sustancia puede existir como líquido. El proceso inverso de la sublimación es la deposición o desublimación, en el que una sustancia pasa directamente de una fase gaseosa a una sólida. [3]La sublimación también se ha utilizado como término genérico para describir una transición de sólido a gas (sublimación) seguida de una transición de gas a sólido ( deposición ). [4] Si bien la vaporización de líquido a gas ocurre como evaporación desde la superficie si ocurre por debajo del punto de ebullición del líquido, y como ebullición con formación de burbujas en el interior del líquido si ocurre en el punto de ebullición, no hay tal distinción para la transición de sólido a gas que siempre ocurre como sublimación desde la superficie.
A presiones normales , la mayoría de los compuestos y elementos químicos poseen tres estados diferentes a diferentes temperaturas . En estos casos, la transición del estado sólido al gaseoso requiere un estado líquido intermedio. La presión a la que se hace referencia es la presión parcial de la sustancia, no la presión total (por ejemplo, la atmosférica) de todo el sistema. Por lo tanto, todos los sólidos que poseen una presión de vapor apreciable a cierta temperatura generalmente pueden sublimar en el aire (por ejemplo, hielo de agua justo por debajo de 0 °C). Para algunas sustancias, como el carbono y el arsénico , la sublimación es mucho más fácil queevaporación del fundido, porque la presión de su punto triple es muy alta, y es difícil obtenerlos en estado líquido.
El término sublimación se refiere a un cambio físico de estado y no se usa para describir la transformación de un sólido a un gas en una reacción química. Por ejemplo, la disociación al calentar el cloruro de amonio sólido en cloruro de hidrógeno y amoníaco no es una sublimación sino una reacción química. De manera similar, la combustión de velas que contienen cera de parafina en dióxido de carbono y vapor de agua no es sublimación sino una reacción química con oxígeno.
La sublimación es causada por la absorción de calor que proporciona suficiente energía para que algunas moléculas superen las fuerzas de atracción de sus vecinas y escapen a la fase de vapor. Dado que el proceso requiere energía adicional, es un cambio endotérmico . La entalpía de sublimación (también llamada calor de sublimación) se puede calcular sumando la entalpía de fusión y la entalpía de vaporización .
El dióxido de carbono sólido ( hielo seco ) se sublima en todas partes a lo largo de la línea debajo del punto triple (p. ej., a la temperatura de −78,5 °C (194,65 K, −109,30 °F) a presión atmosférica , mientras que su fusión en CO 2 líquido puede ocurrir a lo largo de la línea sólido-líquido a presiones y temperaturas por encima del punto triple (es decir, 5,1 atm, −56,6 °C).
La nieve y el hielo se subliman, aunque más lentamente, a temperaturas por debajo de la línea de temperatura del punto de congelación/fusión a 0 °C para presiones parciales por debajo de la presión del punto triple de 612 Pa (0,00604 atm). [5] En la liofilización , el material a deshidratar se congela y su agua se deja sublimar bajo presión reducida o vacío. La pérdida de nieve de un campo de nieve durante una ola de frío a menudo se debe a que la luz del sol actúa directamente sobre las capas superiores de la nieve. La ablación es un proceso que incluye la sublimación y el desgaste erosivo del hielo glaciar . [ cita requerida ]
