Hoewel vaak wordt gedacht dat alleen vloeistoffen verdampen, ondergaan vaste stoffen ook verdamping!
sublimatie is het proces waarbij moleculen direct van vaste stof in de damp- of gasfase gaan.
Afzetting is het proces waarbij moleculen rechtstreeks van de gasfase naar de vaste fase gaan. Depositiechemie treedt op wanneer moleculen uit de gasfase en in de vaste fase bezinken.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Sublimatie en depositie zijn tegengestelde processen. Sublimatie is wanneer een stof van vast naar gas gaat, terwijl depositie is wanneer een stof van gas naar vast gaat.
Sublimatie- en depositiechemie zijn voorbeelden van: faseveranderingen. Je hebt waarschijnlijk al eerder een faseverandering gezien. Als je water kookt om mac en cheese te maken, begint het water te stomen. Dit is verdamping, of de vloeibare fase van water die naar de dampfase van water gaat.
Vaste CO2, dat soms droogijs wordt genoemd, gaat bij kamertemperatuur rechtstreeks van vast naar gas. Dit is een ander voorbeeld van een faseverandering, namelijk: sublimatie.
Energieveranderingen begeleiden faseveranderingen
Kijk nog eens naar het voorbeeld van kokend water voor mac en kaas. Je voegt energie toe aan het vloeibare water om het van fase te laten veranderen. Wanneer je dit doet, gaat het water van een meer geordende fase (vloeistof) naar een minder geordende fase (damp). Er is dus energie nodig wanneer de fase verandert in een minder geordende toestand.
Waarom is dit? De aantrekkingskrachten die moleculen bij elkaar houden, moeten worden overwonnen. De enige manier om dit te doen is door energie toe te voegen totdat de moleculen niet meer bij elkaar blijven.
Dit betekent dat smelten, verdampen en sublimeren allemaal endotherm processen. Ze vereisen de toevoeging van energie of warmte.
De omgekeerde processen (bevriezing, condensatie en depositie) zijn allemaal exotherm processen. Dit betekent dat ze warmte afgeven. Je hebt dit waarschijnlijk ervaren als je te dicht bij stoom komt. De stoom is heet, want als je hem aanraakt, condenseert hij meteen en komt er warmte vrij!
Molaire warmte van sublimatie
Moleculen in een vaste stof worden veel steviger bij elkaar gehouden dan in een vloeistof. Om deze reden is de dampdruk van een vaste stof (ja, vaste stoffen hebben ook een dampdruk!) lager dan voor de vloeistof.
De molaire hitte van sublimatie is de energie die nodig is om één mol van een vaste stof te sublimeren. Het is de som van de molaire hitte van fusie en verdamping. De molaire smeltwarmte is de energie die nodig is om één mol van een vaste stof te smelten, terwijl de molaire verdampingswarmte de energie is die nodig is om één mol van een vloeistof te verdampen:
Fasediagrammen
Fasediagrammen geven de relatie tussen de vaste, vloeibare en dampfase van een verbinding. Het vat de omstandigheden samen waaronder de stof bestaat als een vaste stof, vloeistof of gas.
De curve tussen de vaste en dampfase laat bijvoorbeeld zien hoe de dampdruk verandert met de temperatuur. Het punt waar alle drie de krommen samenkomen, wordt het tripelpunt genoemd. Dit is de enige toestand waarbij alle drie de fasen met elkaar in evenwicht kunnen zijn.
Fasediagrammen zijn handig om te voorspellen hoe een stof zich zal gedragen bij een bepaalde temperatuur en druk.
Voorbeelden van sublimatie en afzetting
Het bekendste voorbeeld van sublimatie is droogijs. Droogijs is natuurlijk geen ijs, het is bevroren CO2. de CO2 sublimeert bij kamertemperatuur.
Andere voorbeelden zijn luchtverfrissers. De vaste stof in een luchtverfrisser kan sublimeren om de ruimte lekker te laten ruiken. Naftaleen, dat wordt gebruikt om mottenballen te maken, is een ander voorbeeld van geursublimatie. Het sublimeert snel en de geur houdt de motten weg.
Een ander voorbeeld is medicatie. Vaak staat er op medicijnflesjes dat je ze op een koele plaats of op kamertemperatuur moet bewaren. Dit komt omdat de mogelijkheid bestaat dat sommige van de betrokken componenten sublimeren als ze te veel worden verwarmd.
Een voorbeeld van afzetting van een gas tot vast dat u misschien kent, is de vorming van vorst. Als het buiten onder nul is, wordt het zo koud dat alle waterdamp rechtstreeks van de dampfase naar de vaste fase gaat. Daarom zie je 's ochtends als eerste vorst!
