Sublimación
La sublimación es el cambio de fase de sólido directamente a gas sin pasar por el estado líquido, como cuando el hielo seco se convierte en vapor de dióxido de carbono.
Definition
La sublimación es el cambio de fase de sólido directamente a gas, saltándose por completo el estado líquido, que ocurre cuando las partículas en la superficie de un sólido ganan suficiente energía para escapar completamente, y sucede más fácilmente a baja presión para sustancias cuya forma sólida tiene una presión de vapor lo bastante alta; el proceso inverso, gas convirtiéndose directamente en sólido, se llama deposición. Formalmente, la sublimación ocurre cuando un sólido se mantiene a una temperatura y presión por debajo de su punto triple, donde ninguna fase líquida puede ser estable, así que el equilibrio sólido-vapor se alcanza directamente, y su entalpía es igual a la suma de las entalpías de fusión y vaporización según la ley de Hess, con la curva de sublimación en un diagrama de fases siguiendo la relación de Clausius-Clapeyron usando esa entalpía combinada más grande.
Example
El hielo seco nunca deja un charco; se encoge directamente en una niebla fría de gas dióxido de carbono, sublimándose a $-78.5^\circ\text{C}$ a presión de aire normal, y la nieve puede desvanecerse en un día helado y soleado sin derretirse nunca porque el hielo se sublima directamente hacia el aire seco. El punto triple del dióxido de carbono se ubica en $-56.6^\circ\text{C}$ y $5.11\text{ atm}$, así que a $1\text{ atm}$ el $CO_2$ líquido simplemente no puede existir y el sólido se sublima, absorbiendo $25.2\text{ kJ/mol}$, mientras que la presión del punto triple del agua es de solo $611\text{ Pa}$, razón por la cual el hielo se sublima dentro de un congelador o del casi vacío de una liofilizadora pero se derrite normalmente en una cocina.
Key Insight
La comida liofilizada se hace congelándola y luego bajando la presión para que el hielo dentro se sublime, dejando intactas la forma y los nutrientes de la comida con casi ningún peso. La sublimación también funciona como método de purificación: calentar suavemente un sólido impuro al vacío permite que el compuesto volátil se sublime y se redeposite como cristales puros en una superficie fría mientras las impurezas no volátiles se quedan atrás, el mismo proceso básico por el cual los cometas pierden sus colas mientras el calentamiento solar sublima su hielo.