Sublimación – Cambio de estado físico – Física y química

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Sublimación es un proceso físico de transformación directa de la fase sólida a la fase gaseosa, sin pasar por la fase líquida, que representa el nivel intermedio de agitación de las partículas.

Este proceso ocurre bajo situaciones específicas de presión y temperatura para ciertos materiales y el siguiente gráfico se puede explicar mediante el análisis:

Este gráfico describe, para un determinado material, las transiciones de fase según la evolución de la temperatura y la presión. Se puede observar que existe un punto en el gráfico donde coexisten en equilibrio los tres estados fundamentales (sólido, líquido y gas), el llamado punto triple. La presión en este punto se llama presión de vapor, y puede ver que a presiones por debajo de esta, un aumento de temperatura hace que el material pase de la fase sólida directamente a la fase de vapor. El mismo efecto se observa cuando, bajo una temperatura por debajo del punto triple, la presión es alta.

Para cada sustancia es posible construir un gráfico de presión específico versus Temperatura, según sus propiedades físicas. Así, mientras algunos materiales necesitan ser llevados a condiciones muy extremas para sublimarse, otros pueden sufrir este tipo de fenómenos a temperatura ambiente.

Las sublimaciones que se subliman muy fácilmente tienen presiones de vapor muy altas. Como en el caso del dióxido de carbono (COdos), conocido como hielo seco y bolas de naftalina (C10H8), donde la presión de vapor es mayor que la presión atmosférica y así podemos verlos sublimar en condiciones muy suaves.

Sublimación de hielo seco. Foto: Ratthaphong Ekariyasap / Shutterstock.com

La sublimación es parte del principio de funcionamiento de técnicas importantes en la industria. Uno de ellos es la preparación de alimentos deshidratados, denominada liofilización. En este proceso, los alimentos cocidos o frescos se congelan, se someten a vacío, es decir, a muy bajas presiones, y luego se calientan ligeramente para que el hielo formado se convierta en vapor sin haber pasado por la fase líquida. Luego, la comida se sella en un paquete impermeable junto con oxígeno, lo que permite que el material se almacene a temperatura ambiente sin necesidad de refrigeración a largo plazo.

La ventaja de esta técnica es que, a medida que se sublima el hielo, las temperaturas aplicadas son mucho más bajas que en otros procesos, dañando menos el tejido alimentario y manteniendo inalterados los sabores y olores. Además, el material deshidratado de esta manera se puede reconstituir más rápidamente ya que sus poros, llenos de cristales durante la congelación, se han retenido. Este proceso se utiliza en varios sectores de producción como en la fabricación de alimentos para astronautas, leche en polvo y otras bebidas solubles y en el almacenamiento de producción de las industrias química y farmacéutica.

Los químicos también utilizan técnicas de sublimación para purificar compuestos. Someten los sólidos a la sublimación para que, al transformarlos en gases, queden los residuos, que quedaron atrás, porque tienen propiedades distintas al compuesto puro, que no permitía su sublimación. Esta técnica se aplica cuando se requieren niveles muy altos de pureza para satisfacer a los consumidores.

Las técnicas de sublimación también se utilizan para imprimir imágenes o textos sobre objetos como camisetas, tazas, etc. En este proceso se utiliza una cera pigmentada, la cual se somete a temperaturas cercanas a los 200 ° C, lo que le permite pasar de estado sólido a gaseoso rápidamente y así proyectarse sobre el objeto donde se solidifica nuevamente, dando como resultado la impresión.

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