La sublimation est le terme pour quand matière subit une transition de phase directement d'un solide à forme gazeuse, ou vapeur, sans passer par la phase liquide la plus commune entre les deux. Il s'agit d'un cas spécifique de vaporisation. La sublimation fait référence aux changements physiques de transition, et non aux cas où les solides se transforment en gaz en raison d'une réaction chimique. Parce que le changement physique d'un solide en un gaz nécessite l'ajout d'énergie dans la substance, c'est un exemple de changement endothermique.
Comment fonctionne la sublimation
Les transitions de phase dépendent de la température et de la pression du matériau en question. Dans des conditions normales, comme décrit généralement par théorie cinétique, l'ajout de chaleur fait que les atomes d'un solide gagnent de l'énergie et deviennent moins étroitement liés les uns aux autres. Selon la structure physique, cela fait généralement fondre le solide sous forme liquide.
Si vous regardez le diagrammes de phases
, qui est un graphique qui représente les états de la matière pour différentes pressions et volumes. Le "point triple" sur ce diagramme représente la pression minimale pour laquelle la substance peut prendre la phase liquide. En dessous de cette pression, lorsque la température descend en dessous du niveau de la phase solide, elle passe directement en phase gazeuse.La conséquence en est que si le point triple est à haute pression, comme dans le cas du dioxyde de carbone solide (ou glace carbonique), la sublimation est en fait plus facile que la fusion de la substance, car les pressions élevées nécessaires pour les transformer en liquides sont généralement difficiles à créer.
Utilisations pour la sublimation
Une façon de penser à cela est que si vous voulez avoir une sublimation, vous devez placer la substance sous le point triple en abaissant la pression. Une méthode que les chimistes utilisent souvent consiste à placer la substance sous vide et à appliquer de la chaleur, dans un appareil appelé appareil de sublimation. Le vide signifie que la pression est très faible, donc même une substance qui fond généralement sous forme liquide se sublimera directement en vapeur avec l'ajout de chaleur.
Il s'agit d'une méthode utilisée par les chimistes pour purifier les composés et a été développée à l'époque préchimique de l'alchimie comme moyen de créer des vapeurs d'éléments purifiées. Ces gaz purifiés peuvent ensuite subir un processus de condensation, le résultat final étant un solide purifié, car soit la température de sublimation ou la température de condensation serait différente pour les impuretés que pour la température souhaitée solide.
Une note de considération sur ce que j'ai décrit ci-dessus: la condensation emmènerait en fait le gaz dans un liquide, qui gèlerait ensuite en solide. Il serait également possible de réduire la température tout en conservant la basse pression, en gardant l'ensemble du système sous le point triple, ce qui provoquerait une transition directement du gaz au solide. Ce processus est appelé déposition.