Sublimation
Was ist das ?
Sublimation ist der direkte Übergang eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Zustand. Der Stoff wird dabei zwischendurch nicht flüssig.
Den umgekehrten Vorgang, wenn also ein Stoff vom gasförmigen direkt in den festen Zustand übergeht, nennt man oft Resublimation.
Wie kommt es dazu ?
Bild 1 : Phasendiagramm, idealisiert
Sehen wir uns einmal das Phasendiagramm (man nennt es auch Zustandsdiagramm) an. Bild 1 zeigt es.
Links unten im Diagramm ist ein Gebiet, in dem der Bereich der festen Phase direkt an den Bereich der gasförmigen Phase grenzt. In diesem Gebiet, also bei niedrigen Temperaturen und niedrigen Drücken, ist Sublimation möglich.
Ein Beispiel zeigt der grüne Pfeil. Ein Stoff befindet sich (bezüglich Druck und Temperatur) im Punkt A des Zustandsdiagramms. Beim Erhitzen ändert sich sein Zustand längs des grünen Pfeils. Er sublimiert und erreicht schließlich Punkt B.
Beim Abkühlen läuft der Vorgang rückwärts ab. Der Stoff resublimiert. Die Änderung seines Zustands wird wieder durch den grünen Pfeil (von B nach A betrachtet) beschrieben.
Ein zweites Beispiel zeigt der rote Pfeil. Auf einen gasförmigen Stoff, der sich im Punkt C des Zustandsdiagramms befindet, wird Druck ausgeübt. Er resublimiert. Sein Zustand ändert sich längs des roten Pfeils zu Punkt D.
Der Übergang von D nach C (Sublimation) wird ebenfalls ablaufen, wenn auch langsam. Zur Sublimation ist relativ viel Energie nötig (sie heißt Sublimationsenergie), die bei niedrigen Temperaturen nicht schnell aufgebracht werden kann.
Geht das bei allen Stoffen ?
Im Prinzip ja, aber … .
Es kann vorkommen, dass sich ein empfindlicher Stoff schon bei niedriger Temperatur zersetzt. Dann kann man ihn natürlich nicht sublimieren. Bei anderen Stoffen ist der Druck– und Temperaturbereich, in dem Sublimation stattfinden kann, außerhalb unserer Alltagserfahrungen. Sublimation ist dann zwar möglich, aber schwer durchzuführen und nicht leicht zu beobachten.
Graphit ist ein Beispiel für einen solchen Stoff. Er sublimiert bei Normaldruck bei etwa 3825 °C – es sollte aber kein Sauerstoff anwesend sein, da der Graphit sonst schon längst verbrannt ist.
Andere Stoffe sublimieren bei Temperaturen und Drücken, die technisch gut zu beherrschen sind und werden deshalb manchmal durch Sublimation gereinigt. Iod gehört zu diesen Stoffen. Ein Schulversuch veranschaulicht das Prinzip.
Hier ist eine Liste von Stoffen, die bei Normaldruck sublimieren.
| Stoff | Sublimationstemperatur in °C |
|---|---|
| Graphit | 3825 |
| Kohlendioxid | - 78,48 |
| Schwefelhexafluorid | - 63,80 |
Und hier sind Stoffe, die unter anderen Bedingungen sublimieren.
| Stoff | Sublimationstemperatur in °C |
Sublimationsdruck |
|---|---|---|
| Iod | 100 | 6 kPa = 0,059 atm |
| Kohlendioxid | - 68 | 227,1 kPa = 2,24 atm |
| Methan | - 198 | 0,8 kPa = 0,0079 atm |
| Naphthalin | 20 | 8,3 Pa = 0,06 Torr |
| Schwefelhexafluorid | - 93 | 11,3 kPa = 0,11 atm |
| Wasser | - 13 | 0,196 kPa = 0,00193 atm |
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