Sublimacija yra terminas, kada materija vyksta fazinis perėjimas tiesiai iš kietojo į dujinė formaarba garų, nepraeinant per dažnesnę skysčio fazę tarp dviejų. Tai yra specifinis garinimo atvejis. Sublimacija reiškia fizikinius perėjimo pokyčius, o ne tuos atvejus, kai kietos medžiagos dėl cheminės reakcijos virsta dujomis. Kadangi fiziniam pakeitimui iš kietos medžiagos į dujas reikia į medžiagą įpilti energijos, tai yra endoterminio pokyčio pavyzdys.
Kaip veikia sublimacija
Fazių perėjimai priklauso nuo atitinkamos medžiagos temperatūros ir slėgio. Normaliomis sąlygomis, kaip paprastai apibūdina kinetinė teorija, pridedant šilumos, kietojo kūno atomai įgyja energijos ir tampa mažiau tvirtai sujungti vienas su kitu. Atsižvelgiant į fizinę struktūrą, kietosios medžiagos paprastai ištirpsta į skystą pavidalą.
Jei pažvelgsite į fazių diagramos, kuris yra grafikas, vaizduojantis įvairaus slėgio ir tūrio materijos būsenas. „Trigubas taškas“ šioje diagramoje parodo mažiausią slėgį, kurį cheminė medžiaga gali įgyti skystoje fazėje. Žemiau šio slėgio, kai temperatūra nukrenta žemiau kietosios fazės lygio, ji pereina tiesiai į dujų fazę.
To pasekmė yra tai, kad jei trigubas taškas yra aukštas slėgis, kaip kietojo anglies dioksido atveju (arba sausas ledas), tada sublimuoti iš tikrųjų yra lengviau nei išlydyti medžiagą, nes paprastai kyla didelis slėgis, reikalingas norint jas paversti skysčiais.
Panaudojimas sublimacijai
Vienas iš būdų galvoti apie tai yra tai, kad jei norite sublimacijos, medžiagą turite gauti žemiau trigubo taško, sumažindami slėgį. Metodas, kurį dažnai naudoja chemikai, yra medžiagos įdėjimas į vakuumą ir šilumos įleidimas į prietaisą, vadinamą sublimacijos aparatu. Vakuumas reiškia, kad slėgis yra labai mažas, todėl net ir medžiaga, kuri paprastai ištirpsta skystoje formoje, sublimavus tiesiai į garus, pridedant šilumos.
Tai metodas, kurį chemikai naudoja junginiams gryninti. Jis buvo sukurtas priešchemijos alchemijos dienomis kaip priemonė išgrynintiems elementų garams sukurti. Tada šios išgrynintos dujos gali kondensuotis, o galutinis rezultatas yra išgryninta kieta medžiaga, nes bet kuri iš jų priemaišų sublimacijos arba kondensacijos temperatūra būtų kitokia nei norimų kietas.
Viena pastaba apie tai, ką aš aprašiau aukščiau: kondensatas iš tikrųjų paimtų dujas į skystį, kuris vėliau užšaltų atgal į kietą medžiagą. Taip pat būtų galima sumažinti temperatūrą išlaikant žemą slėgį, visą sistemą laikant žemiau trigubo taško, ir tai leistų pereiti tiesiai iš dujų į kietas. Šis procesas vadinamas nusėdimas.