Sublimieren und Resublimieren
Als Sublimieren bezeichnet man den Übergang vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand, als Resublimieren den umgekehrten Übergang vom gasförmigen in den festen Aggregatzustand. Im Unterschied zu anderen Aggregatzustandsänderungen vollziehen sich diese Umwandlungen in einem Temperaturbereich. Es sind damit Phasenübergänge 2. Art. Wie andere Aggregatzustandsänderungen ist zum Sublimieren Wärme erforderlich, beim Resublimieren wird Wärme freigesetzt.
Liegt Schnee längere Zeit, dann kann man beobachten, dass sich die Schneemenge allmählich verringert, auch wenn ständig Frost herrscht (Bild 1). Offensichtlich wandelt sich Schnee direkt in Wasserdampf um, auch unterhalb der Schmelztemperatur.
Auch der umgekehrte Vorgang ist zu beobachten: In kalten Nächten schlägt sich Wasserdampf in Form von Reif nieder. Es erfolgt eine direkte Umwandlung vom gasförmigen in den festen Aggregatzustand. Diese Aggregatzustandsänderungen nennt man Sublimieren bzw. Resublimieren. Beides sind Phasenänderungen 2. Art, gehen also nicht bei einer bestimmten Temperatur vor sich, sondern in einem relativ großen Temperaturbereich.
Weitere Stoffe, bei denen Sublimation besonders intensiv auftritt, sind Iod, Arsen und einige seiner Verbindungen, Salmiak und Trockeneis.
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Schnee oder Eis sublimieren auch bei Temperaturen von unter 0 °C. Es entsteht Wasserdampf.
L. Meyer, Potsdam
Zum Sublimieren ist Wärme erforderlich, beim Resublimieren wird Wärme frei. Diese Wärme wird als Sublimationswärme, Sublimationsenergie oder Sublimationsenthalpie bezeichnet. Betrachtet man nur diese Umwandlungswärmen, dann ergibt sich aus energetischen Überlegungen, dass die Sublimationswärme für einen Stoff gleich der Summe aus dessen Schmelzwärme und Verdampfungswärme ist.
Werte für spezielle Vorgänge lassen sich kaum angeben, weil die Ausgangstemperaturen, die Endtemperaturen und die Mengen an Stoff, bei denen sich eine Aggregatzustandsänderung vollzieht, sehr unterschiedlich und schwer bestimmbar sind.
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Sublimieren und Resublimieren
Deutung des Sublimierens und Resublimierens mit dem Teilchenmodell
Mit einem einfachen Teilchenmodell lassen sich die Vorgänge beim Sublimieren folgendermaßen deuten: Bei Zufuhr von Wärme erhöht sich die kinetische Energie der Teilchen im festen Aggregatzustand. Die Teilchen bewegen sich heftiger, ihr mittlerer Abstand voneinander vergrößert sich. Schließlich können einzelne Teilchen den festen Körper verlassen und sich beliebig im Raum ausbreiten. Ein geringer Teil des Stoffes liegt dann im gasförmigen Zustand vor.
Beim Resublimieren vollziehen sich die Vorgänge in umgekehrter Richtung: Bei Wärmeabgabe verringert sich die kinetische Energie der Teilchen. Auch ihr mittlerer Abstand voneinander wird kleiner. Schließlich werden sie aneinandergebunden und liegen dann wieder im festen Aggregatzustand vor.
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Deutung des Sublimierens im Modell
