Sublimation (Phasenübergang)

Als Sublimation, seltener auch Sublimierung, bezeichnet man in der Thermodynamik den Prozess des unmittelbaren Übergangs eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand.

Phasendiagramm eines „gewöhnlichen“ Stoffes und des Wassers

Bei den Druck- und Temperaturbedingungen, bei denen eine Sublimation auftritt, existiert kein flüssiger Aggregatzustand, wie im Phasendiagramm rechts ersichtlich. Man bezeichnet diese Bedingungen auch als Sublimationsdruck und Sublimationstemperatur, beziehungsweise zusammengenommen als Sublimationspunkt. Dieser wiederum ist ein Teil der Sublimationskurve des Phasendiagramms, die in nebenstehenden Beispiel durch die Phasengrenzlinie zwischen Feststoff und Gas unterhalb des Tripelpunktes gegeben ist.

Die Phasenumwandlung in Gegenrichtung zur Sublimation bezeichnet man als Resublimation, wobei der Resublimationspunkt bei Reinstoffen identisch zum Sublimationspunkt ist. Bei Gemischen muss man beachten, dass sich beide unterscheiden können und daher in diesem Fall auch die Richtung der Phasenumwandlung eine Rolle spielt.

Existiert bei Normaldruck eine Sublimationstemperatur, so bezeichnet man diese als Normalsublimationstemperatur und tabelliert den Stoff mit deren Wert ohne zusätzlich den Sublimationsdruck mit anzugeben.

Jeder Stoff nimmt bei seiner Sublimation die so genannte Sublimationswärme auf, die gleich der Summe aus Schmelz- und Verdampfungswärme ist.

Beispiele

• Trockeneis, gefrorenes Kohlenstoffdioxid bei -78,5°C, sublimiert bei Wärmezufuhr und wird daher unmittelbar zum Gas. Es bildet sich dabei unter Normaldruck keine Flüssigkeit wie z.B. bei Wassereis, wodurch auch die Bezeichnung Trockeneis entstanden ist.
• Die Sublimation ist verantwortlich dafür, dass es auch im Winter bei starkem Frost und der damit verbundenen trockenen Luft möglich ist, trotz Kälte im Freien Wäsche zu trocknen. Die Feuchtigkeit im Wäschestück gefriert hierbei zunächst und sublimiert dann zu Wasserdampf.
• Eine weitere Anwendung ist das Gefriertrocknen von Lebensmitteln.
• Bor, Kohlenstoff, Iod und Arsen, aber auch organische Verbindungen wie zum Beispiel Campher gehen beim Erhitzen unter Normaldruck wie Kohlenstoffdioxid direkt in den gasförmigen Aggregatzustand über.

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