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Sublimación


La sublimación de un elemento o compuesto es una transición de la fase gas a la fase sólida sin pasar por una etapa líquida intermedia. La sublimación es una transición de fase que ocurre a temperaturas y presiones por debajo del punto triple.

A presiones normales, la mayor parte de compuestos químicos y elementos poseen tres estados diferentes a temperaturas distintas. En estos casos, la transición del sólido al estado gaseoso requiere un estado líquido intermedio. Sin embargo, para algunos elementos o sustancias, a determinadas presiones, el material puede pasar directamente de sólido al estado gaseoso. Esto puede ocurrir si la presión atmosférica ejercida en la sustancia es demasiado baja para evitar que las moléculas escapen del estado sólido.

Lo opuesto a la sublimación es la deposición. La formación de heladas es un ejemplo de deposición meteorológica.

Algunas sustancias (como el zinc y el cadmio) se subliman a presiones bajas, y pueden ser un problema en aplicaciones de alto vacío.

El dióxido de carbono es un ejemplo común de compuesto químico que se sublima a la presión atmosférica. Un bloque de CO2 sólido (hielo seco), a temperatura ambiente y a la presión atmosférica, se convertirá en gas sin hacerse líquido. El yodo es otro ejemplo de sustancia que produce vapores con calentamiento suave. En contraste con el CO2, sin embargo, es posible obtener yodo líquido a la presión atmosférica controlando la temperatura justo por encima del punto de fusión del yodo. La nieve y otras aguas heladas también se subliman, aunque más despacio, a temperaturas bajo cero. Este fenómeno permite que la ropa mojada se pueda colgar al aire libre con tiempo glacial y sea recuperada más tarde en estado seco (aunque se requiera que la luz del sol sea fuerte). La naftalina, un ingrediente común de las bolas antipolillas, también se sublima fácilmente. El arsénico se sublima a temperaturas altas. La sublimación requiere energía adicional y un cambio endotérmico. La entalpía de sublimación puede ser calculada como entalpía de fusión más entalpía de vaporización.

Otras sustancias, como el cloruro de amonio, se subliman debido a reacciones químicas. Cuando se calienta, el cloruro de amonio se descompone en cloruro de hidrógeno y amoníaco en una reacción reversible:

NH4Cl → HCl + NH3

Purificación por sublimación


La sublimación es una técnica usada por los químicos para purificar compuestos. Se coloca un sólido en una vasija, y se calienta en condiciones de vacío. Bajo esta presión reducida, el sólido se volatiliza y se condensa como un compuesto purificado en una superficie fría, dejando las impurezas como residuos no volátiles. Esta superficie fría a menudo tiene forma de dedo. Una vez que el calentamiento cesa y se liberal del vacío, el compuesto purificado puede recogerse de la superficie fría. Por lo general, esto se hace usando un aparato de sublimación.

Usos


Los congeladores sin hielo funcionan mediante un ventilador y circulación de aire dentro del congelador. La temperatura bajo cero, junto con la circulación de aire, conserva la sequedad del aire y acelera considerablemente el proceso de sublimación. Esto mantiene sin hielo las paredes del congelador y los compartimentos, aunque los cubitos de hielo sublimen continuamente.

La sublimación de tinte también se usa a menudo en la impresión a color sobre una variedad de sustratos, incluido el papel. Se usa un pequeño calentador para vaporizar el material de tinte sólido, que se solidifica sobre el papel. Cuando este tipo de impresora permite un control muy fino de las proporciones de color primarias es posible obtener una foto de buena calidad incluso con una resolución de impresora relativamente baja, comparando con otros tipos de impresoras de resolución similar. Las impresoras láser en blanco y negro estándares son capaces de imprimir en papel normal usando un "tóner de transferencia especial" que contiene tintas de sublimación que pueden ser transferidas permanentemente por calor a camisetas, sombreros, tazas, metales, rompecabezas y otras superficies.

La sublimación también se usa para crear sustancias deshidratadas por congelación, como por ejemplo té, sopa o medicamentos, en un proceso llamado liofilización, que consiste en congelar una solución o suspensión y calentarla muy despacio en condiciones de medio a alto vacío (a una presión más baja que la presión de vapor del solvente en su punto de fusión). El resultado sólido es, por lo general, mucho más fácil de disolver o suspender de nuevo que uno que haya sido producido a partir de un sistema líquido, y las temperaturas bajas causan menos daño a las sustancias sensibles o reactivas.