Sublimación inversa
La sublimación inversa es el cambio de estado en el que un gas se convierte directamente en sólido sin pasar por el estado líquido.
La sublimación inversa es el cambio de estado en el que una sustancia pasa directamente del estado gaseoso al sólido sin atravesar el estado líquido. También se llama sublimación regresiva, deposición o desublimación. La escarcha que cubre un parabrisas en una mañana helada es su ejemplo más cercano.
¿Qué es la sublimación inversa?
En este proceso, las moléculas de un gas pierden energía cinética, se ordenan y se unen directamente en una estructura sólida, normalmente cristalina. Es el proceso contrario a la sublimación, que lleva del sólido al gas. Ocurre cuando la presión es inferior a la del punto triple de la sustancia y la temperatura es suficientemente baja, de modo que el estado líquido no es estable. Se estudia como uno de los cambios de estado de la materia.
No debe confundirse con la ósmosis inversa, que es una técnica de depuración del agua, ni con la sublimación textil, un método de estampado. Ninguna de las dos es un cambio de estado.
Por qué se produce: diagrama de fases
El estado de la materia depende de la presión y la temperatura. En el diagrama de fases hay un punto triple donde coexisten sólido, líquido y gas. Para el agua se encuentra a 273,16 K (0,01 °C) y 611,657 Pa, es decir, unas 0,006 atmósferas. Por debajo de esa presión, el agua no puede ser líquida y solo hay transición directa entre vapor y hielo. En la atmósfera se produce la deposición cuando el vapor de agua está sobresaturado respecto al hielo y encuentra una superficie fría.
Energía y calor latente
La deposición es un proceso exotérmico: el gas libera al entorno el calor latente de sublimación, que equivale a la suma de los calores de fusión y vaporización:
Para el agua a 0 °C, Lfus ≈ 334 kJ/kg y Lvap ≈ 2501 kJ/kg, de modo que Lsub ≈ 2835 kJ/kg (unos 2,83 MJ/kg). Esa energía liberada es la que calienta ligeramente el aire cuando se forma la escarcha.
Ejemplos
- Escarcha y heladas: el vapor de agua del aire se deposita como cristales de hielo sobre cristales, hojas o césped a temperaturas bajo cero.
- Copos de nieve: los cristales crecen en las nubes por deposición del vapor sobre diminutas partículas.
- Hielo en el congelador: la capa blanca de las paredes se forma al depositarse la humedad.
- Yodo: al calentarlo emite vapor violeta que se deposita como cristales oscuros sobre una superficie fría.
- Dióxido de carbono en Marte: el CO₂ atmosférico se deposita como escarcha y nieve en los casquetes polares en invierno.
Aplicaciones
- Deposición física de vapor (PVD) y deposición química de vapor (CVD): técnicas con las que se fabrican capas finas en chips, paneles solares, espejos y recubrimientos de herramientas.
- Purificación por sublimación: sustancias como el yodo, la cafeína o la naftalina se purifican sublimándolas y recogiendo el depósito de cristales puros.
- Meteorología: comprender la formación de nieve, escarcha y heladas, que afectan a la agricultura.
Es un proceso paralelo a la condensación (gas a líquido) y a la solidificación (líquido a sólido); en su forma general se trata en el artículo sobre la deposición. Para el marco teórico, consulta la termodinámica.
Ejercicios resueltos
1. ¿Qué cantidad de calor libera la deposición de 50 g de vapor de agua en hielo a 0 °C? (Lsub = 2,83 × 10⁶ J/kg)
m = 0,050 kg. Q = m·Lsub = 0,050 · 2,83 × 10⁶. Resultado: Q ≈ 1,4 × 10⁵ J (141,5 kJ) liberados.
2. Comprueba que Lsub ≈ Lfus + Lvap para el agua a 0 °C con Lfus = 334 kJ/kg y Lvap = 2501 kJ/kg.
334 + 2501 = 2835 kJ/kg. Resultado: Lsub ≈ 2835 kJ/kg, coincidente con el valor tabulado.
3. A −10 °C la presión de vapor de saturación sobre el hielo es de unos 260 Pa. Si el vapor de agua del aire tiene una presión parcial de 200 Pa, ¿se formará escarcha?
La escarcha solo se forma si la presión parcial supera la de saturación sobre el hielo. Como 200 Pa < 260 Pa, el aire no está saturado (humedad relativa respecto al hielo ≈ 77 %). Resultado: no se forma escarcha; haría falta enfriar más el aire o aumentar su humedad.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre sublimación y sublimación inversa?
La sublimación pasa de sólido a gas y absorbe calor; la sublimación inversa pasa de gas a sólido y lo libera.
¿La escarcha es lo mismo que el rocío congelado?
No. La escarcha se forma por deposición directa del vapor sobre una superficie bajo cero. El rocío congelado procede de gotas de agua líquida que se congelan después.
¿Sublimación inversa es lo mismo que ósmosis inversa?
No. La ósmosis inversa es una técnica de filtrado del agua por membrana a presión. No tiene relación con los cambios de estado.
¿Qué otras sustancias pasan de gas a sólido directamente?
El yodo, el dióxido de carbono a presión atmosférica y bajo −78,5 °C, la naftalina o el alcanfor, entre otras.
Referencias
- Atkins, P. y de Paula, J. Química física. Editorial Médica Panamericana.
- Zemansky, M. W. y Dittman, R. H. Calor y termodinámica. McGraw-Hill.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2025). «Sublimación inversa». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/sublimacion-inversa/
