20 Ejemplos de sublimación química y características
Algunos ejemplos de sublimación química son los procesos que experimentan el agua, el dióxido de carbono, el yodo, el arsénico o el azufre. En ellos se observa el cambio de fase directo de un sólido a gas sin la transición previa a la fase líquida.
Los ejemplos clásicos de la sublimación lo establecen el hielo seco (imagen inferior), el cual consiste de dióxido de carbono congelado; y el yodo, con sus cristales morados. Para saber si un compuesto puede sublimar o no hay que acudir a su diagrama de fase en función de la presión y temperatura (P-V).
En estos diagramas de fase se observa un punto donde se unen (y coexisten al mismo tiempo) las tres líneas que separan las fases sólida, líquida y gaseosa: el punto triple. Debajo de este punto se hallan dos zonas en equilibrio: una para la sólida y otra para la gaseosa. Es así que manipulando la presión se logra la transición directa sólido-gas.
Es por eso que muchos otros compuestos sólidos son capaces de sublimar si se les calientan disminuyendo la presión o aplicando vacío.
Índice del artículo
- 1 Ejemplos de sublimación
- 1.1 Hielo seco
- 1.2 Yodo
- 1.3 Hielo y nieve
- 1.4 Mentol
- 1.5 Zinc
- 1.6 Arsénico
- 1.7 Compuestos organometálicos
- 1.8 Fullerenos
- 1.9 Cafeína
- 1.10 Teobromina
- 1.11 Sacarina
- 1.12 Morfina
- 1.13 Alcanfor
- 1.14 1,4-diclorobenceno
- 1.15 Benzoína
- 1.16 Purina
- 1.17 Arsénico
- 1.18 Azufre
- 1.19 Aluminio
- 1.20 Metalurgia
- 1.21 Impresión por sublimación
- 1.22 Estelas de los cometas
- 1.23 Sublimación artística
- 1.24 Tintas de impresión
- 1.25 Aromatizantes
- 1.26 Cadmio
- 1.27 Grafito
- 1.28 Oro
- 1.29 Antraceno
- 1.30 Ácido salicílico
- 2 Referencias
El hielo seco o CO2 sólido es el ejemplo más representativo de una sublimación. Se le dice seco porque no deja rastro de humedad, es frío, y desprende el humo blanco que tanto se ha utilizado en obras de teatro.
Apenas se fabrica (a -78,5 ºC) comienza a sublimar a cualquier temperatura; basta con exponerlo al sol para que sublime de inmediato. Se puede observar en la siguiente imagen:
Tanto el hielo seco como el yodo son sólidos moleculares. El yodo está formado por moléculas I2 que se acoplan para establecer cristales morados. Debido a que sus fuerzas intermoleculares son débiles, una parte importante de estos cristales subliman en vez de fundirse cuando se les calientan. Lo anterior explica por qué del yodo emanan vapores de color morado.
En las alturas de los picos nevados la nieve puede sublimarse a causa de la menor presión que experimentan sus cristales. Sin embargo, dicha sublimación es sumamente lenta comparada con la del hielo seco y el yodo; la presión de vapor del hielo y de la nieve es mucho más baja y, por lo tanto, no sublima con la misma rapidez.
Si a esta lenta sublimación se le agrega el factor viento, el cual arrastra las moléculas de la superficie del hielo y la nieve erosionando su superficie, entonces las masas congeladas terminan sufriendo ablación; es decir, se reducen de tamaño a la vez que diseminan o esparcen colinas (morrenas) de nieve. En la siguiente imagen se ve la sublimación del hielo:
Si bien el yodo presenta cierto olor característico, a partir del mentol podemos sacar a relucir una cualidad que comparten todos los sólidos capaces de sublimar bajo condiciones específicas de presión o temperatura: son compuestos fragrantes.
El que un sólido sea oloroso, significa que su presión de vapor es lo suficiente alta para que podamos percibir sus moléculas con nuestro sentido del olfato. Es así que los cristales de mentol pueden sublimar si se les calientan al vacío. Si los vapores se ponen en contacto con una superficie fría, se depositarán en un conjunto de cristales brillantes y purificados.
Por lo tanto, la sublimación es una técnica que permite la purificación de los sólidos volátiles; sólidos de los cuales todavía quedan ejemplos por mencionar.
El zinc tiene un punto de ebullición considerablemente bajo (419,5 ºC) comparado al de otros metales. Si además se le calienta aplicando vacío, sus cristales terminarán sublimándose.
El caso del arsénico es más distinguido que el del zinc: ni siquiera necesita que la presión disminuya para que sublime a 615 ºC; temperatura a la cual se forman vapores demasiado tóxicos de arsénico. Para que funda o se derrita, hay que calentarlo a altas presiones.
Si bien no puede generalizarse que todos los compuestos organometálicos pueden sublimar, un amplio repertorio de los mismos, conformados por los metalocenos, M(C5H5)2, y carbonilos metálicos, con enlaces coordinados M-CO, sí subliman a causa de sus débiles interacciones intermoleculares.
Por ejemplo, los metalocenos, entre ellos el niqueloceno (verde) y vanadoceno (morado), subliman para luego depositar sus cristales en atractivas y brillantes geometrías. De modo menos resaltante ocurre lo mismo con los carbonilos metálicos.
Los balones C60 y C70 interaccionan entre sí mediante fuerzas de dispersión de London, diferenciándose únicamente por sus masas moleculares. La relativa “debilidad” de tales interacciones le confiere a los fullerenos una presión de vapor capaz de igualarse a la atmosférica a 1796 ºC; y en el proceso, subliman sus cristales negros.
La cafeína extraída del té o los granos de café puede purificarse si se calienta a 160 ºC, pues en lugar de fundirse sublima de una vez. Este método se utiliza para purificar muestras de cafeína, aunque se pierde parte de su contenido si los vapores escapan.
Al igual que la cafeína, la teobromina, pero proveniente de los chocolates o de los granos de cacao, se purifica por sublimación a 290 ºC una vez extraída. El proceso se facilita si se aplica vacío.
Los cristales de sacarina subliman y se purifican por acción del vacío.
La morfina sintetizada para ser utilizada como analgésico se purifica, nuevamente, mediante sublimación a 110 ºC y aplicando vacío. Tanto la morfina como la cafeína constan de moléculas grandes, pero con fuerzas intermoleculares relativamente débiles en relación a sus masas.
Al igual que el mentol, el alcanfor es un sólido fragrante, el cual sublima vapores blancos si se le calienta apropiadamente.
El 1,4-diclorobenceno es un sólido muy fragrante, con un olor parecido a la naftalina, y que funde además a los 53 ºC. Debido a esto es de suponerse, acertadamente, que puede sublimar; incluso, a un grado apreciable sin ni siquiera calentársele y por espacio de un mes.
Al igual que el alcanfor, la benzoína, con un olor parecido al alcanfor, se purifica por sublimación.
La purina y las otras bases nitrogenadas pueden sublimar a temperaturas mayores de 150 ºC y aplicando vacío a partir de células bacterianas.
A la temperatura de 615 °C, el arsénico sublima. Esto representa un peligro dada la toxicidad del elemento.
Este elemento sublima entre 25 y 50 °C provocando gases tóxicos y sofocantes.
Este metal se hace sublimar a temperaturas mayores a 1000 °C para ciertos procesos industriales.
Ciertas aleaciones se purifican mediante métodos de sublimación. De esa forma, se separan los compuestos que conforman la aleación obteniéndose los productos purificados
La sublimación se utiliza también para imprimir imágenes en objetos o superficies de poliéster o polietileno. Una imagen hecha con pigmentos sólidos sublimables se calienta sobre el objeto para imprimirla permanentemente sobre él. El calor aplicado ayuda además a que se abran los poros del material para que los gases coloridos los atraviesen.
Las estelas de los cometas son el resultado de la sublimación de su contenido de hielo y otros gases congelados. Al ser prácticamente inexistente la presión en el Cosmos, cuando estas rocas rodean una estrella, su calor calienta su superficie y provoca que desprendan un halo de partículas gaseosas que reflejan la luz irradiada sobre ellas.
Aunque se salga de los ámbitos químicos o físicos, la palabra ‘sublime’ se aplica también a aquello que sobrepasa lo convencional; una belleza, ternura y profundidad inconcebibles. De lo simple o llano (sólido), una obra artística o cualquier otro elemento puede ascender (gas) para transformarse en algo sublime.
Las impresoras de sublimación en seco utilizan el proceso de sublimación para imprimir imágenes de calidad fotográfica. El proceso comienza cuando hay películas especiales que contienen pigmentos sólidos que cuando se calientan, se subliman y se recapturan posteriormente.
Las imágenes se pueden imprimir en camisas de poliéster, vasijas o láminas de aluminio o cromo.
Los ambientadores de aire sólidos también subliman. Estos compuestos son por lo general esteres, incluyendo los que cuelgan en el inodoro. Esta es la forma en que los productos químicos se ponen directamente en el aire y hacen que el olor sea fresco.
Otro elemento que sublima a baja presión. Esto es especialmente problemático en situaciones en la que se trabaja en alto vacío.
Este material se sublima haciendo pasar una corriente eléctrica de alto amperaje en un alto vacío. Este procedimiento se usa en la microscopía electrónica de transmisión para ser conductora las muestras y que haya mayor resolución.
La sublimación de oro se usa para la fabricación de medallas de bajo costo y joyería de “baño de oro”. También se usa para el tratamiento de muestras de microscopía electrónica de barrido.
Es un sólido blanco que sublima fácilmente. Por lo general se usa este método para su purificación.
Es usado como ungüento para aliviar la fiebre dado que sublima fácilmente. También se usa este método para su purificación.
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