Hoy vamos a hablar de uno de los procesos termodinámicos que suele ocurrir en la naturaleza. Se trata de la sublimación inversa. Tiene lugar cuando ocurre un cambio de estado exotérmico desde un gas a un sólido sin convertirse primero por su fase liquida. Tiene otros nombres como es el de sublimación regresiva o deposición.
En este artículo vamos a contarte todas las características, cómo sucede y qué importancia tiene la sublimación inversa.
Características principales
Se trata de un proceso exotérmico dado que las partículas gaseosas deben perder energía en forma de calor y darla al entorno. De esta forma, se consigue que el producto de esta reacción tenga menos energía que la de los reactivos. De tal modo que se enfría van lo suficiente para que puedan formar cristales, a solidificarse o congelarse sobre una superficie. Este proceso de sublimación inversa se puede apreciar donde haya una superficie suficientemente gélida para que se puedan depositar cristales sobre ella directamente.
Cuando hablamos de deposición no nos estamos refiriendo a que la partículas se deposita desde la fase gaseosa sin llegando a mojar la superficie. Normalmente nos encontramos los fenómenos de sublimación inversa sobre objetos gélidos como puede ser la escarcha que se deposita encima de las hojas durante el invierno. Podemos detectar dicha deposición dado que está formada por una fina capa de cristales, aunque también puede ser un polvo o arcilla aparente.
Gracias al control de este proceso se puede obtener nuevos materiales multicapas donde cada capa consiste en un sólido específico que se deposita por procesos tanto físicos como químicos.
El papel de la sublimación inversa
Es, como su nombre indica, un proceso compuesto la sublimación. No parte de que un sólido se evapora, sino de un gas que se solidifica o se congela. Puede llegar a sorprender bastante el hecho de pensar que un gas se puede enfriar hasta tal punto que ni siquiera necesite pasar ha estado líquido primeramente.
Vamos a ver cuáles el papel que tiene la superficie en la sublimación inversa. Cuando un gas está altamente desordenado y difuso comienza a reordenar sus particulares y establecerse como un sólido cuando bajan las temperaturas. Esta reordenación es termodinámicamente difícil de llevar a cabo. Y es que necesita de un tipo de soporte que sea capaz de recibir las partículas del gas para que se puedan concentrar. Una vez las partículas están concentradas pueden ir interaccionando entre ellas para intercambiar calor con la superficie más fría.
Es así cómo van perdiendo energía gracias a que la superficie actuaba como un intercambiador de calor. Conforme las partículas intercambian calor con la superficie más fría se van tornando más lentas y se forman los primeros núcleos cristalinos. Estos núcleos sirven para que se puedan depositar otros grupos de partículas y el resto del gas circundante. Gracias a esta estructura se puede comenzar a formar la sublimación inversa. El resultado final de este proceso es que se forma una capa de cristal sólido sobre la superficie.
Condiciones para que se dé la sublimación inversa
Para que este proceso tenga lugar, lo primero de todo es que deben existir varias condiciones. La primera es que la superficie de contacto con las partículas debe tener una temperatura inferior a su punto de congelación. Esto quiere decir que el gas debe estar sobreenfríado de tal modo que nada más tocar la superficie, se pueda perturbar toda su estabilidad.
Por otro lado, si la superficie está lo suficientemente fría, la alta temperatura del gas se podrá transferir de forma más rápida para hacer que todas las partículas se puedan adaptar a la estructura que tiene la superficie. Existen diversos métodos de sublimación inversa donde la superficie de contacto ni siquiera debe estar fría para que haya una reacción. En la industria tecnológica se trabaja mucho con este proceso y se llama deposición química de vapor por combustión.
Ejemplos
Vamos a ver cuáles son los principales ejemplo de este tipo de procesos. Cuando sacamos una cerveza del refrigerador, el cristal se recubre de blanco. Y es que la botella ofrece una superficie suficiente para que las moléculas de vapor de agua choquen y pierdan toda la energía rápidamente. Si el cristal que recubre la cerveza es de color negro, se notará mucho más el color blanco. Podemos rasgar con una uña para ver que el vapor se ha convertido en sólido.
A veces este proceso es tal que la cerveza se vuelve recubierta de una escarcha blanca. El efecto dure durar bastante poco ya que al paso de los minutos se condensa y se humedece en la mano.
Otro ejemplo es la escarcha. Al igual que ocurre en las paredes de la botella de la cerveza, la escarcha que se deposita en las paredes interna en alguno refrigeradores también tienen este proceso. Estas capas de cristales de hielo se pueden observar también el atún aleta a niveles del suelo. Se trata de una congelación que no caer del cielo como ocurre con la nieve. Simplemente el aire es tan frío que al toparse con la superficie de las plantas se congela directamente. Pasan de estado gaseoso ha estado sólido.
Deposición física y química
Hasta ahora hemos hablado únicamente de agua. Sin embargo, también se puede dar con otras sustancias o compuestos. Vamos a suponer que tenemos una recámara donde existen partículas gaseosas de oro. Aquí podemos introducir un objeto gélido y resistente y sobre este objeto se van a depositar capas de oro. Lo mismo ocurriría con otros metales o compuestos siempre que no se requiera de un aumento de la presión poder realizar un vacío.
Por otro lado, tenemos la deposición química. Si existe una reacción química entre el gas y la superficie, se trata de una deposición química. Esto se suele utilizar para el recubrimiento de polímeros en la industria. Gracias a la deposición química se tratan superficies como son el diamante, tungsteno, nitruros, carburos, silicio, grafeno, etc.
Como pueden ver, la sublimación inversa es un proceso natural del que el ser humano se beneficia para diversos usos en la industria. Espero que con esta información puedan conocer más sobre la sublimación inversa y cómo ocurre.