Сублимацията е терминът за кога въпрос претърпява фазов преход директно от твърдо вещество към газообразна формаили пари, без да преминават през по-обичайната течна фаза между двете. Това е специфичен случай на изпаряване. Сублимацията се отнася до физически промени в прехода, а не до случаите, когато твърдите вещества се превръщат в газ поради химическа реакция. Тъй като физическата промяна от твърдо вещество в газ изисква добавяне на енергия в веществото, това е пример за ендотермична промяна.
Как работи сублимацията
Фазовите преходи зависят от температурата и налягането на въпросния материал. При нормални условия, както обикновено са описани от кинетична теория, добавянето на топлина кара атомите в твърдото вещество да печелят енергия и да стават по-малко плътно свързани един с друг. В зависимост от физическата структура това обикновено кара твърдото вещество да се разтопи в течна форма.
Ако погледнете фазови диаграми, представляваща графика, която изобразява състоянията на материята за различни налягания и обеми. "Тройната точка" на тази диаграма представлява минималното налягане, за което веществото може да поеме течната фаза. Под това налягане, когато температурата падне под нивото на твърдата фаза, тя преминава директно в газовата фаза.
Последствието от това е, че ако тройната точка е при високо налягане, както в случая на твърд въглероден диоксид (или сух лед), тогава сублимацията всъщност е по-лесна от разтопяването на веществото, тъй като високите налягания, необходими за превръщането им в течности, обикновено са предизвикателство.
Използва се за сублимация
Един от начините да мислите за това е, че ако искате да имате сублимация, трябва да получите веществото под тройната точка, като понижите налягането. Метод, който химиците често използват, е поставянето на веществото във вакуум и прилагането на топлина в устройство, наречено устройство за сублимация. Вакуумът означава, че налягането е много ниско, така че дори вещество, което обикновено се разтопява в течна форма, се сублимира директно в пари с добавянето на топлина.
Това е метод, използван от химиците за пречистване на съединенията и е разработен в предхимичните дни на алхимията като средство за създаване на пречистени пари от елементи. След това тези пречистени газове могат да преминат през процес на кондензация, като крайният резултат е пречистено твърдо вещество, тъй като и двете температурата на сублимацията или температурата на кондензацията би била различна за примесите, отколкото за желаната солидна.
Една забележка относно това, което описах по-горе: кондензацията всъщност отвежда газа в течност, която след това ще замръзне обратно в твърдо вещество. Също така би било възможно да се намали температурата, като се запази ниското налягане, като се поддържа цялата система под тройната точка и това би довело до преход директно от газ в твърдо вещество. Този процес се нарича отлагане.