Inleiding tot de chemie
Leerdoel
- Bespreek het proces van sublimatie.
Kernpunten
- Sublimatie is een endotherme faseovergang waarbij een vaste stof verdampt tot een gas.
- Soliën die sublimeren hebben zo’n hoge dampspanning dat verhitting tot een aanzienlijke verdamping leidt nog voordat het smeltpunt is bereikt.
- De enthalpie van sublimatie (ook wel warmte van sublimatie genoemd) kan worden berekend als de som van de enthalpie van smelting en de enthalpie van verdamping.
Termen
- depositieEen faseovergang waarbij een gas wordt omgezet in een vaste stof, zonder door een tussenliggende vloeibare fase te gaan. Het is het omgekeerde proces van sublimatie.
- drievoudig puntIn de thermodynamica is het drievoudig punt van een stof de temperatuur en druk waarbij de drie fasen (gas, vloeistof en vaste stof) in thermodynamisch evenwicht naast elkaar bestaan.
- sublimatieHet proces van transformatie direct van de vaste naar de gasvormige fase, zonder door een tussenliggende vloeibare fase te gaan.
Faseovergang: Solid to Gas
Sublimatie is het proces van transformatie direct van de vaste fase naar de gasvormige fase, zonder door een tussenliggende vloeibare fase te gaan. Het is een endotherme faseovergang die optreedt bij temperaturen en drukken beneden het tripelpunt van een stof (de temperatuur en druk waarbij alle drie fasen naast elkaar bestaan) in het fasediagram.
Bij een gegeven temperatuur kunnen de meeste chemische verbindingen en elementen bij verschillende drukken een van de drie verschillende toestanden van de materie bezitten. In deze gevallen is voor de overgang van de vaste naar de gasvormige toestand een tussenliggende vloeibare toestand nodig. Maar bij temperaturen beneden het tripelpunt zal een daling van de druk resulteren in een faseovergang rechtstreeks van de vaste naar de gasvormige toestand. Ook zal bij drukken onder die van het tripelpunt een temperatuursverhoging resulteren in een omzetting van een vaste stof in gas zonder door het vloeistofgebied te gaan.
Voor sommige stoffen, zoals koolstof en arseen, is sublimatie veel gemakkelijker dan verdamping. Dit komt doordat de druk van hun tripelpunt zeer hoog is en het moeilijk is ze als vloeistof te verkrijgen. De vaste stof heeft zo’n hoge dampdruk dat verhitting leidt tot een aanzienlijke hoeveelheid directe verdamping, nog voordat het smeltpunt is bereikt.
Het proces van sublimatie vereist extra energie en is daarom een endotherme verandering. De enthalpie van sublimatie (ook wel warmte van sublimatie genoemd) kan worden berekend als de som van de enthalpie van fusie en de enthalpie van verdamping.
Het omgekeerde proces van sublimatie is depositie (d.w.z. van gas naar vaste stof). Bijvoorbeeld, vast jodium, I2, wordt gemakkelijk gesublimeerd bij temperaturen rond 100°C. Zelfs ijs heeft een meetbare dampdruk nabij zijn vriespunt, zoals blijkt uit de neiging van sneeuw om te verdampen bij koud droog weer. Er zijn andere vaste stoffen waarvan de dampdruk die van de vloeistof overtreft voordat smelten kan plaatsvinden. Dergelijke stoffen sublimeren; een veel voorkomend voorbeeld is vast kooldioxide (droogijs) bij 1 atm atmosferische druk.
