A Sublimation Es ist eine Änderung des Aggregatzustands von Materie, die durch den direkten Übergang von der festen Phase in die gasförmige Phase gekennzeichnet ist, ohne die flüssige Phase zu durchlaufen. Genau genommen kann jede Substanz sublimiert werden, jedoch unter bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen. Die Sublimation korreliert mit dem Dampfdruck in der festen Phase sowie mit den intermolekularen Wechselwirkungen, die von den Feststoffen ausgeübt werden.
Dieser Vorgang lässt sich gut an einem Stück Trockeneis beobachten, das aus festem Kohlendioxid besteht. Kohlendioxid sublimiert unter Druck und bei Raumtemperatur. Der entgegengesetzte Prozess zur Sublimation kann als Resublimation oder Abscheidung bezeichnet werden. Damit die Sublimation stattfinden kann, muss Materie Energie absorbieren, daher wird dies als endothermer Prozess betrachtet.
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Themen dieses Artikels
- 1 - Zusammenfassung zur Sublimation
- 2 - Was ist Sublimation?
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3 - Sublimationsvorgang
- Was ist Dampfdruck?
- Dampfdruck und Sublimation
- Phasendiagramm
- 4 - Beispiele für Sublimation
- 5 - Gelöste Aufgaben zur Sublimation
Zusammenfassung über Sublimation
Sublimation ist der direkte Übergang von der festen in die gasförmige Phase, ohne die flüssige Phase zu durchlaufen.
Um die Sublimation einer Substanz zu beobachten, sind bestimmte Druck- und Temperaturbedingungen erforderlich.
Die Sublimation wird von thermodynamischen Aspekten wie dem Dampfdruck in der Festphase und zwischenmolekularen Wechselwirkungen beeinflusst.
Sublimation ist ein endothermer Prozess.
Ein Beispiel für Sublimation findet in Trockeneis statt, das aus festem Kohlendioxid besteht.
Was ist Sublimation?
Sublimation ist der direkte Übergang von der Festphase in die Gasphase, ohne die flüssige Phase zu durchlaufen. Es tritt unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen für einige Feststoffe auf. Dieser Übergang ist ein physikalischer Prozess der Zustandsänderung, der keine chemischen Reaktionen beinhaltet.
Der umgekehrte Prozess, also der direkte Übergang von der gasförmigen Phase in die feste Phase, wird verschiedentlich bezeichnet. Einige Autoren behalten für diesen Phasenwechsel das Wort Sublimation bei, während andere „Resublimation“ und sogar „Deposition“ verwenden.
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Wie Sublimation funktioniert
Zwischen Sublimation und Verdampfung kann eine Parallele gezogen werden. In beiden Fällen ist der Endpunkt Gasphase. Der Unterschied liegt offensichtlich in der Startphase: fest für die Sublimation und flüssig für die Verdampfung.
In beiden Fällen, Druckeinfluss vorhanden ist Verdampfung und auch thermodynamische Aspekte, die Wärme und intermolekulare Wechselwirkungen beinhalten.
Was ist Dampfdruck?
In einem geschlossenen Behälter, der eine Flüssigkeit enthält, ist es möglich, ein Gleichgewicht zwischen der flüssigen Phase und der Dampfphase wahrzunehmen. Dies liegt daran, dass auch unterhalb der Siedetemperatur die vorhandene Energie ausreicht, damit sich einige Moleküle der Flüssigkeit lösen und in den Dampf übergehen. Einige Dampfmoleküle können jedoch auch wieder kondensieren und in die flüssige Phase zurückkehren, was die Reversibilität des Prozesses zeigt.
Dieser Dampf besteht aus Materie (hat Masse und Volumen), Übungen Druck auf die Flüssigkeitsoberfläche, bekannt als Dampfdruck. Sie ist nicht von der Flüssigkeitsmenge, sondern von der Temperatur abhängig, denn je höher die Temperatur, desto leichter lösen sich die Moleküle aus der flüssigen Phase.
Flüssigkeiten, die bei gewöhnlichen Temperaturen einen hohen Dampfdruck haben, werden als flüchtig bezeichnet. Beispielsweise hat Ethylether bei 25°C einen Dampfdruck von 0,58 atm, Aceton (Propanon) hat einen Dampfdruck von 0,29 atm, während Wasser einen Dampfdruck von 0,023 atm hat. Übrigens, wenn der Dampfdruck mit dem atmosphärischen Druck identisch ist, siedet die Flüssigkeit. Um mehr über den Dampfdruck zu erfahren, klicken Sie auf Hier.
Dampfdruck und Sublimation
Wenn auch in geringerem Maße, Feststoffe haben auch Dampfdruck, aber viel niedriger als die von Flüssigkeiten. Beispielsweise beträgt der Dampfdruck von Eisen selbst bei einer Temperatur von 1000 K nur 9,21 x 10-20 Geldautomat. Einige Feststoffe wie Jod können jedoch sublimieren und weisen bei normalen Temperaturen einen höheren Dampfdruck auf (4 x 10-4 Geldautomat).
Dies ist nur durch den Übergang von Molekülen aus dem festen Zustand direkt in den gasförmigen Zustand möglich. Damit dies geschieht, müssen die Moleküle des Feststoffs vorhanden sein müssen intermolekulare Wechselwirkungen schwach (Bei Jod sind sie beispielsweise vom Typ induzierter Dipol-induzierter Dipol).
Das sieht man auch Der Sublimationsprozess ist endotherm, das heißt, die Moleküle des Feststoffs müssen Energie in Form von Wärme absorbieren, damit sie die intermolekularen Wechselwirkungen aufheben und in den Dampfzustand übergehen können. Die beteiligte Wärmemenge kann durch eine thermodynamische Größe gemessen werden, die als Sublimationsenthalpie bekannt ist.
Phasendiagramm
Zu zu wissen, in welchem Druck- und Temperaturbereich die Sublimation eines Festkörpers stattfindet, müssen Sie Ihr Phasendiagramm auswerten. Betrachten wir den Fall von Kohlendioxid, CO2.
In einem Phasendiagramm bringen die Grenzlinien zwischen Zuständen (fest, flüssig und gasförmig) die Druck- und Temperaturwerte für zusammen eine Zustandsänderung eintritt. Bei CO2 fällt auf, dass bei 1 Atmosphäre Druck die feste Phase bei einer Temperatur von -78,5 °C direkt in die Dampfphase übergeht, was eine Sublimation kennzeichnet.
Kohlendioxid hat nur bei Drücken über 5,11 Atmosphären eine flüssige Phase, und darüber hinaus ist eine Sublimation nicht mehr möglich. Um mehr über das Phasendiagramm zu erfahren, klicken Sie auf Hier.
Beispiele für Sublimation
Trockeneis: Trockeneis, das oft für Nebeleffekte auf Partys und Veranstaltungen verwendet wird, ist eigentlich Kohlendioxid in festem Zustand.
Mottenkugeln: Mottenkugeln werden aus Naphthalin hergestellt, einer aromatischen organischen Verbindung. Es wird verwendet, um schlechte Gerüche zu entfernen und Motten, Kakerlaken und andere giftige Tiere zu verscheuchen, weshalb es üblich ist, sie in Schränken oder sogar Urinalen zu verwenden.
Kampfer: Mit einem charakteristischen Geruch können Kampferkiesel auch sublimiert werden. Sie dienen auch dazu, Mücken abzuschrecken und Schimmel vorzubeugen.
Jod: Auch das zu den Halogenen gehörende Nichtmetall wird sublimiert.
Unter den vorgestellten Stoffen sind jedoch nur Kohlendioxid wird unter Umgebungsbedingungen sublimiert. Die anderen können, selbst mit Sublimation, unter dem Druck, in dem wir leben, eine normale Verschmelzung erfahren.
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Gelöste Aufgaben zur Sublimation
Frage 1
(Fuvest 2020) In Supermärkten findet man häufig sogenannte gefriergetrocknete Lebensmittel wie Obst, Gemüse und Fleisch. Gefriergetrocknete Lebensmittel sind auch ohne Kühlung nach längerer Zeit noch zum Verzehr geeignet. Der Begriff „lyophilisiert“ in diesen Lebensmitteln bezieht sich auf den Gefrierprozess und die anschließende Dehydrierung durch Wassersublimation. Damit die Sublimation von Wasser auftritt, ist eine Kombination von Bedingungen erforderlich, wie im Druck-Temperatur-Diagramm gezeigt, wo die Linien Phasenübergänge darstellen.
Obwohl es sich um einen Prozess handelt, der industriell den Einsatz bestimmter Technologien erfordert, gibt es Hinweise darauf, dass Menschen Präkolumbianer, die in den höchsten Regionen der Anden lebten, waren in der Lage, Lebensmittel zu gefriertrocknen und so zu lagern mehr Zeit. Überprüfen Sie die Alternative, die erklärt, wie der natürliche Gefriertrocknungsprozess ablief:
a) Die Sublimation von Wasser erfolgte aufgrund niedriger Temperaturen und hohem Luftdruck in den Bergen.
b) Lebensmittel wurden, nachdem sie in kalten Perioden auf natürliche Weise gefroren waren, in den untersten Teil der Berge gebracht, wo der atmosphärische Druck niedriger war, was eine Sublimation ermöglichte.
c) Das Lebensmittel wurde der Sonne ausgesetzt, um die Temperatur zu erhöhen, und der niedrige lokale atmosphärische Druck begünstigte die Verfestigung.
d) In den kalten Perioden waren die Temperaturen niedrig genug, um Lebensmittel einzufrieren, und der niedrige Luftdruck im Hochgebirge ermöglichte die Sublimation.
e) Die Lebensmittel wurden nach dem natürlichen Einfrieren gepresst, um den Druck zu erhöhen, sodass eine Sublimation stattfinden konnte.
Antwort: Buchstabe D.
Bei der Lyophilisation erfolgt das Gefrieren von Wasser mit anschließender Sublimation. Präkolumbianische Völker könnten einen solchen Prozess durchführen, da im Winter das Wasser gefrieren könnte (Pfeil 1) und mit den niedrigen Drücken (Pfeil 2) der höchsten Regionen der Anden könnte es sublimieren (Pfeil 3).
Frage 2
(Uerj 2005) Trockeneis oder verfestigtes Kohlendioxid, das in Kühlprozessen weit verbreitet ist, wird unter Umgebungsbedingungen sublimiert. Bei dieser Umwandlung treten unter anderem die Phänomene der Energievariation und Wechselwirkungsstörung auf.
Diese Phänomene werden jeweils wie folgt klassifiziert:
a) exotherm - interionisch
b) exotherm - internuklear
c) isotherm - interatomar
d) endotherm - intermolekular
Antwort: Buchstabe D.
Sublimation ist ein endothermer Prozess, da Wärme absorbiert werden muss, um die Wechselwirkungen zu unterbrechen, die die Festphasenmoleküle kompakt halten. Diese Wechselwirkungen sind vom intermolekularen Typ.
Von Stefano Araujo Novais
Chemielehrer
Erfahren Sie mehr über dieses Phänomen.
Die Antwort liegt in Druck- und Temperaturänderungen.
Erfahren Sie mehr über die physikalischen Zustände der Materie und sehen Sie, was sie sind. Erfahren Sie auch, was Bose-Einstein ist und wo wir Materie im Plasmazustand finden können.
Induzierte Dipolkräfte sind die schwächsten intermolekularen Kräfte, die zwischen unpolaren Molekülen auftreten.
Sehen Sie, wie Sie anhand der Beziehung zwischen zwischenmolekularen Kräften und dem Siedepunkt feststellen können, ob eine Substanz einen höheren Siedepunkt als eine andere hat.
