Ejemplo de Sublimación

La sublimación es un proceso químico y físico en el cual una sustancia pasa directamente del estado sólido al estado gaseoso, sin pasar por el estado líquido o del estado gaseoso al sólido sin pasar por el estado líquido. Este fenómeno es relevante en la química y en la vida cotidiana, ya que está presente en diversos procesos y aplicaciones.

La sublimación química es un proceso influenciado por múltiples factores, incluidos la temperatura, la presión, el área superficial, la humedad relativa, la pureza de la sustancia y las condiciones ambientales.

Tipos de sublimación química

Existen dos tipos de sublimación: 

Sublimación directa

Ocurre cuando una sustancia sólida se transforma directamente en gas, sin pasar por el estado líquido.

Sublimación inversa

También conocida como deposición, es el proceso opuesto a la sublimación directa. En este caso, una sustancia en estado gaseoso se convierte directamente en sólida.

20 ejemplos de sublimación en la vida cotidiana

1. Hielo seco (dióxido de carbono sólido): Es un ejemplo común de sublimación. Cuando el hielo seco se expone al aire, se transforma en gas de dióxido de carbono sin pasar por un estado líquido.
2. Yodo: El yodo es un elemento que experimenta sublimación cuando se calienta. Pasa del estado sólido al estado gaseoso, formando un vapor púrpura.
3. Naftalina: Las bolas de naftalina, utilizadas para proteger la ropa de las polillas, se subliman lentamente, liberando vapores que ahuyentan a los insectos.
4. Café liofilizado: El café liofilizado es un ejemplo de sublimación en la industria alimentaria. El proceso de liofilización implica la eliminación rápida del agua a través de la sublimación, conservando el sabor y aroma del café.
5. Estampado en prendas de vestir: La sublimación se utiliza en la técnica de estampado en prendas de vestir, donde la tinta se convierte en gas y penetra en el tejido, creando un diseño duradero y de alta calidad.
6. Nieve y hielo: En climas fríos y secos, la nieve y el hielo pueden sublimarse directamente en vapor de agua, sin pasar por el estado líquido.
7. Anhídrido sulfuroso: El anhídrido sulfuroso, un compuesto químico utilizado en la conservación de alimentos, puede sublimarse a temperatura ambiente.
8. Aire fresco: El aire fresco de montaña es resultado de la sublimación del hielo y la nieve en altitudes elevadas, que liberan humedad en el aire y lo purifican.
9. Purificación de agua: La sublimación se puede utilizar para purificar agua contaminada al evaporarla en condiciones controladas y capturar el vapor puro.
10. Flores secas: La sublimación se utiliza en la industria de flores secas para eliminar el agua de las flores sin afectar su apariencia y color.
11. Aromatizadores sólidos: Los ambientadores sólidos funcionan mediante la sublimación de sus componentes aromáticos, liberando fragancias agradables en el aire.
12. Desodorantes en barra: Algunos desodorantes en barra utilizan sustancias que se subliman lentamente y liberan compuestos antimicrobianos o fragancias que neutralizan los malos olores.
13. Helados de astronauta: Los helados liofilizados son un ejemplo de sublimación aplicada a los alimentos. Se elimina el agua del helado mediante sublimación, lo que permite su conservación sin necesidad de refrigeración.
14. Purificación de aire: Algunos sistemas de purificación de aire utilizan la sublimación para eliminar contaminantes y olores del ambiente, al hacer que las partículas contaminantes se adhieran a un material sólido que posteriormente se sublima.
15. Camphor: El alcanfor, un compuesto sólido que se sublima a temperatura ambiente, se utiliza en productos de cuidado personal y como repelente de insectos.
16. Deshumidificación: En áreas con alta humedad, la sublimación se puede utilizar para eliminar el exceso de humedad del aire, al hacer que el agua se sublime directamente desde el aire y se condense en una superficie fría.
17. Limpieza criogénica: La limpieza criogénica utiliza hielo seco para eliminar suciedad, pintura o contaminantes de superficies mediante la sublimación, lo que evita daños a la superficie y minimiza el uso de productos químicos.
18. Pintura en aerosol: Algunos aerosoles de pintura contienen solventes que se subliman rápidamente, lo que facilita la aplicación de la pintura y acelera el secado.
19. Mantenimiento de pistas de hielo: Las máquinas de acondicionamiento de hielo, como las Zambonis, utilizan la sublimación para mantener la superficie de las pistas de hielo en óptimas condiciones. Estas máquinas raspan y nivelan la superficie del hielo y aplican una fina capa de agua que se sublima rápidamente, creando una superficie lisa y uniforme.
20. Glaciares y formaciones de hielo: En regiones frías y de alta altitud, la sublimación juega un papel importante en la formación y el movimiento de glaciares y en la formación de estructuras de hielo como penitentes y séracs. Estos fenómenos ocurren cuando el hielo y la nieve se subliman y se depositan en otras áreas, dando lugar a formaciones únicas y espectaculares.

10 ejemplos de sublimación directa

1. Hielo seco: El hielo seco se convierte en gas de dióxido de carbono sin pasar por la fase líquida.
2. Yodo: El yodo sólido se transforma en vapores violetas al calentarse.
3. Alcanfor: El alcanfor sólido se evapora lentamente en el aire y se convierte en gas.
4. Naftaleno: Las bolas de naftalina se evaporan lentamente en el aire, liberando un olor característico.
5. Nitrógeno sólido: El nitrógeno sólido se convierte en gas nitrógeno bajo ciertas condiciones de baja temperatura y presión.
6. Amoníaco sólido: El amoníaco sólido se convierte en gas amoníaco bajo ciertas condiciones de baja temperatura y presión.
7. Arsénico: El arsénico sólido se transforma en vapores de arsénico a altas temperaturas sin pasar por la fase líquida.
8. Cloruro de plata: El cloruro de plata sólido se convierte en vapores de cloruro de plata a altas temperaturas.
9. Benceno: El benceno en forma sólida se transforma en vapores de benceno a bajas temperaturas.
10. Ácido benzoico: El ácido benzoico sólido se transforma en vapores de ácido benzoico al calentarse suavemente.

10 ejemplos de sublimación inversa

1. Escarcha: El vapor de agua en el aire se convierte en hielo en las ventanas y superficies frías sin pasar por la fase líquida.
2. Deposición de hielo seco: El gas de dióxido de carbono se transforma en hielo seco sin pasar por la fase líquida.
3. Cristales de yodo: Los vapores de yodo se enfrían y forman cristales sólidos de yodo.
4. Naftaleno: Los vapores de naftaleno se condensan y forman cristales sólidos de naftalina.
5. Nitrógeno sólido: El gas nitrógeno se convierte en nitrógeno sólido bajo ciertas condiciones de baja temperatura y presión.
6. Amoníaco sólido: El gas amoníaco se convierte en amoníaco sólido bajo ciertas condiciones de baja temperatura y presión.
7. Arsénico: Los vapores de arsénico se enfrían y se convierten en arsénico sólido sin pasar por la fase líquida.
8. Cloruro de plata: Los vapores de cloruro de plata se enfrían y forman cloruro de plata sólido.
9. Benceno: Los vapores de benceno se enfrían y forman cristales sólidos de benceno.
10. Ácido benzoico: Los vapores de ácido benzoico se enfrían y se convierten en ácido benzoico sólido.

10 ejemplos de sublimación en la industria

1. Liofilización en la industria farmacéutica: La sublimación se utiliza en la liofilización de medicamentos, como vacunas, antibióticos y hormonas, para preservar su eficacia y estabilidad a largo plazo.
2. Producción de circuitos integrados: La industria de semiconductores utiliza la sublimación para depositar capas ultrafinas de materiales en circuitos integrados, mejorando su rendimiento y eficiencia.
3. Fabricación de pantallas OLED: La sublimación se emplea en la fabricación de pantallas orgánicas de diodos emisores de luz (OLED), en las que se depositan capas delgadas de compuestos orgánicos mediante sublimación en vacío.
4. Recubrimientos protectores: La sublimación se utiliza en la aplicación de recubrimientos protectores, como los basados en compuestos de silicio, para mejorar la resistencia a la corrosión y al desgaste en piezas metálicas y otros materiales.
5. Producción de pigmentos: La sublimación se emplea en la producción de pigmentos de alta pureza, como el fósforo blanco y el dióxido de titanio, que se utilizan en la fabricación de pinturas y plásticos.
6. Creación de nanomateriales: La sublimación es una técnica utilizada en la síntesis de nanomateriales, como nanotubos de carbono y grafeno, que tienen aplicaciones en la electrónica, la energía y la medicina.
7. Recuperación de metales preciosos: La sublimación se emplea en la recuperación de metales preciosos, como el oro y la plata, de componentes electrónicos y otros desechos mediante procesos de purificación y refinado.
8. Industria textil: La sublimación se utiliza en la impresión digital textil, en la que los tintes se subliman y penetran en las fibras del tejido, creando diseños resistentes y duraderos.
9. Fabricación de vidrio óptico: La sublimación se emplea en la purificación de materiales utilizados en la fabricación de vidrio óptico de alta calidad, como el fluoruro de calcio, que se utiliza en lentes y prismas.
10. Industria de refrigeración y climatización: La sublimación se utiliza en sistemas de refrigeración y climatización que emplean materiales sólidos que cambian de fase, como los materiales de cambio de fase (PCM), para almacenar y liberar energía térmica de manera eficiente. 

10 sustancias que se pueden sublimar

1. Dióxido de carbono (CO2): En su forma sólida, conocida como hielo seco, el dióxido de carbono puede sublimarse fácilmente a presión atmosférica y temperatura ambiente, pasando directamente al estado gaseoso.

2. Yodo (I2): El yodo sólido puede sublimarse cuando se calienta suavemente, formando vapores de yodo de color púrpura oscuro sin pasar por la fase líquida.

3. Nitrógeno sólido (N2): Aunque menos común que el hielo seco, el nitrógeno sólido también puede sublimarse bajo ciertas condiciones de baja temperatura y presión.

4. Amoníaco (NH3): Aunque normalmente se encuentra en estado gaseoso a temperatura ambiente, el amoníaco sólido puede sublimarse en condiciones de baja temperatura y presión.

5. Alcanfor (C10H16O): El alcanfor es un compuesto sólido que se sublima lentamente a temperatura ambiente, liberando vapores con un olor característico.

6. Naftaleno (C10H8): El naftaleno, conocido comúnmente como naftalina, es un compuesto sólido que se sublima lentamente a temperatura ambiente, liberando vapores con un olor característico.

7. Arsénico (As): El arsénico es un elemento químico que puede sublimarse a temperaturas más altas, alrededor de 615 °C, sin pasar por la fase líquida.

8. Benceno (C6H6): Aunque el benceno es líquido a temperatura ambiente, puede sublimarse cuando se encuentra en forma de cristales sólidos a temperaturas más bajas.

9. Cloruro de plata (AgCl): El cloruro de plata es un compuesto sólido que puede sublimarse a temperaturas elevadas (alrededor de 400 °C), pasando directamente al estado gaseoso sin pasar por la fase líquida.

10. Ácido benzoico (C6H5COOH): El ácido benzoico es un compuesto sólido que puede sublimarse cuando se calienta suavemente, sin pasar por la fase líquida.

Factores que afectan la sublimación

1. Temperatura: La temperatura es uno de los factores más importantes que afectan la sublimación. A medida que la temperatura aumenta, las moléculas de una sustancia sólida ganan energía y se mueven más rápidamente, lo que facilita la transición al estado gaseoso. A temperaturas más bajas, la sublimación será más lenta o puede no ocurrir en absoluto.
2. Presión: La presión también juega un papel crucial en la sublimación. A baja presión, las moléculas en la superficie de un sólido pueden escapar al estado gaseoso más fácilmente. A presiones más altas, es más difícil para las moléculas escapar y la sublimación puede ser más lenta o no ocurrir.
3. Área superficial: A mayor área superficial, hay más moléculas expuestas al entorno, lo que facilita la transición al estado gaseoso. Por lo tanto, la sublimación puede ser más rápida en sustancias con un área superficial más grande.
4. Humedad relativa: La humedad relativa del ambiente circundante puede influir en la sublimación. En condiciones de baja humedad, la sublimación puede ocurrir más rápidamente, ya que hay menos moléculas de agua en el aire para competir con las moléculas que se subliman. En ambientes húmedos, la sublimación puede ser más lenta debido a la presencia de más moléculas de agua en el aire.
5. Pureza de la sustancia: La presencia de impurezas en una sustancia sólida puede afectar la tasa de sublimación.
6. Condiciones ambientales: Factores como el viento y la radiación solar también pueden afectar la sublimación. El viento puede acelerar la sublimación al aumentar la tasa de transferencia de calor y eliminar rápidamente las moléculas sublimadas de la superficie del sólido. La radiación solar puede proporcionar energía adicional para la sublimación, especialmente en sustancias que absorben bien la luz solar.

Experimento de sublimación química

Separación de sal y yodo

Tenemos una mezcla de cloruro de sodio (sal común) e iodo. Para separarlas en el laboratorio, se utiliza el siguiente material:

1 mechero
1 rejilla
1 matraz
1 vidrio de reloj

Hielo:

Se coloca la mezcla de sal con iodo en el matraz, se cubre con el vidrio de reloj, sobre el que se pone el hielo. Se calienta la mezcla en el mechero y se comenzará a desprender un vapor violáceo.

Esto es yodo sublimado, que ha pasado del estado sólido al gaseoso. Al tocar este gas el vidrio de reloj que está a baja temperatura, se deposita formando cristales sólidos de yodo. Esta es la sublimación inversa.