7. SUBLIMATION

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7. SUBLIMATION
Unter Sublimation versteht man den unmittelbaren Übergang eines Feststoffs (ohne zu schmelzen) in den
gasförmigen Zustand und die anschließende Kondensation des Gases an anderer Stelle.
Feste Substanzen lassen sich durch Sublimation reinigen, wenn sie ca. 10 °C unterhalb des Schmelzpunkts einen
genügend großen Dampfdruck besitzen. Voraussetzung für eine Reinigung ist ferner, dass die Verunreinigungen
einen kleineren Dampfdruck haben als die Substanz selbst. Stoffe mit ähnlichem Dampfdruck lassen sich durch
Sublimation nicht trennen! Sublimierte Substanzen sind meist sehr rein. Die Sublimation kleiner Mengen ist
weniger verlustreich als deren Umkristallisation.
Vorproben
Durch zwei einfache Verfahren prüft man, ob eine Substanz sublimierbar ist.
1. In ein kleines Reagenzglas (Länge ca. 10 cm, Durchmesser ca. 1 cm) gibt man ca. 10 mg Substanz und
erhitzt vorsichtig über der Sparflamme eines Bunsenbrenners. Scheidet sich nach wenigen Minuten in der
kalten Zone ein Feststoff ab, so lässt sich die Substanz bei Normaldruck, mit Sicherheit im Vakuum
sublimieren.
2. Auf einen hohlgeschliffenen Objektträger bringt man wenig Substanz, deckt mit einem Deckgläschen ab und
erhitzt langsam unter dem Kofler-Heizmikroskop (ohne Wärmeschutzplatte). Bilden sich am Deckgläschen
Kristalle, dann ist die Substanz zumindest im Vakuum sublimierbar.
Zur Reinheitskontrolle bestimmt man vom Sublimat der Vorprobe in einem zugeschmolzenen Röhrchen den
Schmelzpunkt. Man kann zusätzlich durch Dünnschicht-Chromatographie (siehe Kapitel 9) das Ergebnis der
Sublimation prüfen.
Bedingungen bei der Sublimation
Entscheidend ist eine brauchbare Sublimationsgeschwindigkeit. Diese wächst
• mit der Größe der Oberfläche der Substanz
• mit steigender Temperatur (unterhalb des Schmelzpunkts!)
• mit fallendem Druck (Membranpumpen- → Ölpumpen-Vakuum)
• mit der Verringerung des Abstands zwischen Substanz und Kühlfinger, an dem die Substanz wieder kondensiert wird (→ großer Temperaturgradient)
• mit fallender Temperatur des Kühlfingers (→ großer Temperaturgradient).
Um ein Schmelzen des Rohprodukts und damit eine starke Verkleinerung der Oberfläche und Verzögerung der
Verdampfung zu vermeiden, darf man höchstens 10 °C unterhalb des (vorher festgestellten) Schmelzpunkts
arbeiten.
Sublimation im Vakuum
Jede feste Substanz, die bei Normaldruck nur schmilzt, kann sublimiert werden, wenn ihr Dampfdruck unterhalb
des Schmelzpunkts noch eine ausreichende Stofftransport-Geschwindigkeit zulässt. Diese kann man erhöhen,
indem man die Apparatur evakuiert.
Apparaturen
Die im Praktikum verwendete Sublimationsapparatur, die man bei Normaldruck oder im Vakuum verwenden
kann, besteht aus einem großen Absaugfinger, in dem ein wassergekühlter "Kühlfinger" angebracht ist. Der
Abstand zwischen Kühlfinger und Substanz lässt sich durch Verschieben im Gummistopfen verändern. Für
große Mengen verwendet man die Apparatur mit Rundkolben.
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1
1 Kühlfinger (man beachte die
Fließrichtung des Wassers!)
1
Vakuum
2
Vakuum
2 durchbohrter Gummistopfen
bzw. großer Schliff
2
2
Vakuum
3 Sublimationsgefäß
3
4 Sublimat
3
6 3
5 Substanz
4
4
4
5
5
6 Eiswasser oder Trockeneis
oder Trockeneis / 2-Propanol
5
Bei einer (vorteilhafteren) Variante der Apparatur (rechts) wird mit Eiswasser, Trockeneis oder Trockeneis /
2_Propanol statt mit fließendem Wasser gekühlt.
Durchführung einer Sublimation
In das Sublimationsgefäß füllt man die Substanz (ca. 1 cm hoch) und erhitzt bei Normaldruck oder im Vakuum
(Wasserbad oder Ölbad, nie elektrischer Heizmantel!), bis die Substanz sublimiert und am Kühlfinger kondensiert. Der Abstand zwischen Substanz und Kühlfinger sollte bei geringer Sublimationsgeschwindigkeit möglichst klein sein (ca. 1 cm); normalerweise endet der Kühlfinger 2 – 3 cm oberhalb der Substanz.
Beim Herausnehmen des Kühlfingers besteht die Gefahr, dass das Sublimat in den Sublimationsrückstand
zurückfällt. Daher nimmt man, wenn möglich, den Kühlfinger in horizontaler Stellung aus der Apparatur.
Eventuell muss man die Substanz in mehreren kleinen Portionen sublimieren.

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