Obwohl oft nur von Flüssigkeiten ausgegangen wird, verdampfen auch Feststoffe!
Sublimation ist der Prozess, bei dem Moleküle direkt vom Feststoff in die Dampf- oder Gasphase übergehen.
Ablage ist der Prozess, bei dem Moleküle direkt von der Gasphase in die feste Phase übergehen. Ablagerungschemie tritt auf, wenn sich Moleküle aus der Gasphase in die feste Phase absetzen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Sublimation und Deposition sind gegensätzliche Prozesse. Sublimation ist, wenn eine Substanz von fest zu gas übergeht, während Ablagerung ist, wenn eine Substanz von gas zu fest übergeht.
Sublimations- und Abscheidungschemie sind Beispiele für Phasenwechsel. Sie haben wahrscheinlich schon einmal einen Phasenwechsel gesehen. Wenn Sie Wasser kochen, um Mac und Käse herzustellen, beginnt das Wasser zu dampfen. Dies ist die Verdampfung oder die flüssige Phase des Wassers, die in die Dampfphase des Wassers übergeht.
Festes CO2, das manchmal als Trockeneis bezeichnet wird, geht bei Raumtemperatur direkt von fest zu gas über. Dies ist ein weiteres Beispiel für eine Phasenänderung, insbesondere: Sublimation.
Energieänderungen begleiten Phasenänderungen
Schauen Sie sich noch einmal das Beispiel mit kochendem Wasser für Mac und Käse an. Sie fügen dem flüssigen Wasser Energie hinzu, damit es seine Phase wechselt. Dabei geht das Wasser von einer geordneteren Phase (Flüssigkeit) in eine weniger geordnete Phase (Dampf) über. Somit wird Energie immer dann benötigt, wenn die Phase in einen weniger geordneten Zustand übergeht.
Warum ist das? Die Anziehungskräfte, die Moleküle zusammenhalten, müssen überwunden werden. Der einzige Weg, dies zu tun, besteht darin, Energie hinzuzufügen, bis die Moleküle nicht mehr zusammenbleiben.
Dies bedeutet, dass Schmelzen, Verdampfen und Sublimieren alles sind endothermisch Prozesse. Sie erfordern die Zufuhr von Energie oder Wärme.
Die umgekehrten Prozesse (Einfrieren, Kondensation und Ablagerung) sind alle exotherm Prozesse. Das bedeutet, dass sie Wärme abgeben. Sie haben dies wahrscheinlich schon erlebt, wenn Sie dem Dampf zu nahe kommen. Der Dampf ist heiß, denn wenn Sie ihn berühren, kondensiert er sofort und gibt Wärme ab!
Molare Sublimationswärme
Moleküle in einem Feststoff werden viel enger zusammengehalten als in einer Flüssigkeit. Aus diesem Grund ist der Dampfdruck eines Feststoffs (ja, auch Feststoffe haben einen Dampfdruck!) niedriger als bei einer Flüssigkeit.
Das molare Sublimationswärme ist die Energie, die benötigt wird, um ein Mol eines Festkörpers zu sublimieren. Sie ist die Summe der molaren Schmelz- und Verdampfungswärme. Die molare Schmelzwärme ist die Energie, die erforderlich ist, um ein Mol eines Feststoffs zu schmelzen, während die molare Verdampfungswärme die Energie ist, die erforderlich ist, um ein Mol einer Flüssigkeit zu verdampfen:
Phasendiagramme
Phasendiagramme geben die Beziehung zwischen der festen, flüssigen und Dampfphase einer Verbindung wieder. Es fasst die Bedingungen zusammen, unter denen der Stoff als fester, flüssiger oder gasförmiger Stoff vorliegt.
Die Kurve zwischen Fest- und Dampfphase zeigt beispielsweise, wie sich der Dampfdruck mit der Temperatur ändert. Der Punkt, an dem sich alle drei Kurven treffen, wird Tripelpunkt genannt. Dies ist die einzige Bedingung, in der alle drei Phasen miteinander im Gleichgewicht sein können.
Phasendiagramme sind hilfreich, um vorherzusagen, wie sich eine Substanz bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck verhält.
Beispiele für Sublimation und Abscheidung
Das bekannteste Beispiel für Sublimation ist Trockeneis. Trockeneis ist natürlich kein Eis, sondern gefrorenes CO2. Das CO2 sublimiert bei Zimmertemperatur.
Andere Beispiele sind Lufterfrischer. Der Feststoff in einem Lufterfrischer kann sublimieren, um den Raum angenehm riechen zu lassen. Naphthalin, das zur Herstellung von Mottenkugeln verwendet wird, ist ein weiteres Beispiel für Geruchssublimation. Es sublimiert schnell und der Geruch hält die Motten fern.
Ein weiteres Beispiel sind Medikamente. Oft steht in Medikamentenflaschen, dass Sie sie an einem kühlen Ort oder bei Raumtemperatur aufbewahren sollten. Dies liegt daran, dass die Möglichkeit besteht, dass einige der beteiligten Komponenten sublimieren, wenn sie zu stark erhitzt werden.
Ein Ihnen vielleicht bekanntes Beispiel für die Ablagerung eines Gases an einem Feststoff ist die Bildung von Reif. Wenn es draußen unter Null ist, wird es so kalt, dass jeglicher Wasserdampf direkt von der Dampfphase in die feste Phase übergeht. Deshalb sieht man morgens als erstes Frost!
