11.11
È comunemente osservato che il ghiaccio normale si scioglie in condizioni ambientali, ma il ghiaccio secco no;il ghiaccio secco passa infatti, direttamente alla fase gassosa. Questa transizione da solido a gas senza passare per la fase liquida è nota come sublimazione. Generalmente, i composti che sublimano mostrano deboli forze intermolecolari allo stato solido.
Nel ghiaccio secco, o anidride carbonica solida, esistono deboli forze di dispersione fra le molecole di CO2. Alla pressione atmosferica, il ghiaccio secco rimane solido sotto i 78, 5°C. Tuttavia, a 78, 5°C, le molecole di superficie acquisiscono energia termica sufficiente per superare completamente le forze di attrazione e trasformarsi direttamente nella fase vapore.
Questo è il punto di sublimazione del ghiaccio secco. La quantità di energia richiesta per sublimare una mole di un solido è detta calore molare di sublimazione o entalpia molare di sublimazione. Poiché la sublimazione è un processo endotermico, il suo valore di entalpia è sempre positivo.
Il contrario della sublimazione cioè il passaggio diretto dal vapore al solido è detto deposizione. Quando le molecole di gas collidono con superfici solide più fredde, perdono calore. Più collisioni provocano una significativa perdita di calore e le molecole, alla fine, si depositano.
Poiché la deposizione comporta una perdita di energia, è un cambiamento di fase esotermico con un valore di entalpia negativo. Sebbene l'entalpia di deposizione sia negativa, la sua grandezza è la stessa dell'entalpia di sublimazione. Quando la sublimazione avviene in un sistema aperto, quasi tutte le molecole sublimate si disperdono nell'aria e non tornano indietro.
Di conseguenza, il tasso di sublimazione è maggiore del tasso di deposizione. Tuttavia, in un sistema chiuso, un equilibrio solido-vapore è stabilito nel punto di sublimazione del solido. La pressione parziale esercitata dal gas in equilibrio dinamico con il proprio solido è detta tensione di vapore.
I solidi che sublimano hanno alte pressioni di vapore. Il ghiaccio secco, per esempio, ha una tensione di vapore di 56, 5 atm a 20°C. Tuttavia, poiché la maggior parte dei solidi ha basse pressioni di vapore a temperature facilmente accessibili, la sublimazione non è comune.
Alcuni solidi possono passare direttamente allo stato gassoso, bypassando lo stato liquido, attraverso un processo noto come sublimazione. A temperatu…
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