11.11 : Фазовые переходы: сублимация и осаждение.

Некоторые твердые вещества могут переходить непосредственно в газообразное состояние, минуя жидкое состояние, посредством процесса, известного как сублимация. При комнатной температуре и стандартном давлении кусок сухого льда (твердый CO ₂ ) сублимируется, постепенно исчезает без образования жидкости. Снег и лед сублимируются при температурах ниже точки плавления воды - медленный процесс, который может быть ускорен ветрами и пониженным атмосферным давлением на больших высотах. Когда твердый йод нагревается, твердое вещество возгоняется и образуется яркий пурпурный пар. Обратный процесс сублимации называется осаждением - процессом, при котором газообразные вещества конденсируются непосредственно в твердом состоянии, минуя жидкое состояние. Примером отложений является образование инея.

Подобно испарению, процесс сублимации требует ввода энергии для преодоления межмолекулярного притяжения. Таким образом, сублимация представляет собой эндотермический фазовый переход. Энтальпия сублимации, & # 916; H _sub , - это энергия, необходимая для преобразования одного моля вещества из твердого в газообразное состояние. Например, сублимация углекислого газа представлена ​​следующим образом:

Аналогичным образом, изменение энтальпии для обратного процесса осаждения равно по величине, но противоположному по знаку значению для сублимации. Поскольку осаждение включает образование межмолекулярных сил, это экзотермический фазовый переход.

Подумайте, в какой степени необходимо преодолеть межмолекулярное притяжение для достижения заданного фазового перехода. Превращение твердого тела в жидкость требует лишь частичного преодоления этих притяжений; переход в газообразное состояние требует их полного преодоления. В результате энтальпия плавления вещества меньше, чем его энтальпия испарения. Эту же логику можно использовать для получения приблизительного соотношения между энтальпиями всех фазовых переходов для данного вещества. Хотя это не совсем точное описание, сублимацию можно удобно смоделировать как последовательный двухэтапный процесс плавления с последующим испарением, чтобы применить закон Гесса. С этой точки зрения энтальпия сублимации вещества может быть оценена как сумма его энтальпий плавления и испарения.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., Раздел 10.3: Фазовые переходы .