Purificar un sólido por sublimación es una técnica de laboratorio muy sencilla que permite obtener un producto muy puro. La condición necesaria es que a una temperatura determinada la presión de vapor del sólido se iguale a la presión externa (atmosférica). En estas condiciones el sólido pasa a gas directamente sin pasar por la fase líquida, este proceso se conoce como sublimación.

Este fenómeno resulta muy útil en dispositivos como los extintores de incendios cargados con dióxido de carbono sólido (hielo seco). La presión de vapor es tan grande que supera con mucho los 760 mmHg antes de llegar al punto de fusión, provocando una sublimación muy rápida.

Aunque muchos sólidos tienen una presión de vapor inferior a la atmosférica en su punto de fusión, puede ser suficiente para que se vaya produciendo una evaporación lenta desde un recipiente abierto, como la naftalina o el alcanfor, generando sus olores característicos. El proceso se acelera calentando suavemente (sin llegar al punto de fusión) o reduciendo la presión con o sin calor (sublimación a presión reducida).

Las moléculas no polares forman sólidos de estructuras muy simétricas y fuerzas electrostáticas débiles, tienen una presión de vapor alta y por tanto subliman con facilidad. Esta propiedad puede aprovecharse para separarlas de otras sustancias no que no subliman, de forma más rápida y con menos pérdidas que en un proceso de recristalización. Solamente es necesario poner en contacto el vapor sublimado con una superficie fría para que condense, completando un ciclo de vaporización-condensación.

Sublimación a presión atmosférica con vidrio de reloj

El material para esta técnica es muy simple, necesitaremos un recipiente de boca ancha (vaso de precipitados bajo, cápsula de porcelana, cristalizador) con la muestra, un vidrio de reloj de diámetro suficiente para tapar por completo el recipiente, un mechero (bunsen o de alcohol) y un soporte con su rejilla. Sobre el vidrio de reloj colocamos trozos de hielo para crear la superficie fría y calentamos muy suavemente. El vapor generado asciende hasta llegar a la superficie inferior fría del vidrio de reloj y se condensa. Con una espátula podemos retirar el condensado adherido.

Sublimación a presión reducida, dedo frío

El equipo necesario para esta técnica es un poco más complejo y admite diferentes posibilidades, con algunas sustancias la reducción de presión será suficiente y con otras será necesario calentar y utilizar un refrigerante de diseño específico, el dedo frío. Es muy conveniente consultar el diagrama de fases de la sustancia que queremos purificar para conocer las mejores condiciones de temperatura y presión que podemos aplicar.

El sólido a purificar se introduce en un tubo colector con una salida lateral para el vacío y boca esmerilada para ajustar el dedo frío. Por el interior de esta pieza circula agua para proporcionar una superficie fría que condense el vapor generado en la base del colector.

Procurar desconectar el agua y el vacío con suavidad para que el ajuste de presiones no desprenda el producto sublimado y adherido a la superficie fría. Extraer el dedo frío del colector y desprender el producto.

Errores habituales durante la sublimación de laboratorio

• Calentar demasiado rápido: Un incremento brusco de la temperatura puede provocar la descomposición térmica del producto o causar que la muestra salte físicamente, contaminando con impurezas sólidas el cristalizador o el dedo frío antes de que se complete el ciclo de vaporización.
• Alcanzar el punto de fusión: Si el aporte de calor es excesivo y se cruza la línea del punto triple en el diagrama de fases, el sólido se licuará. Al pasar al estado líquido, la sustancia deja de sublimar de forma directa y la técnica pierde su alta eficiencia de purificación.
• Utilizar una superficie fría insuficiente: Si el hielo se derrite por completo o el flujo de agua del refrigerante es escaso, el cristal de condensación perderá su capacidad de enfriamiento. Como consecuencia, el vapor saturado no se solidificará y se perderá por completo a través del sistema de evacuación.
• Aplicar un vacío excesivo: En la sublimación a presión reducida, una fuerza de succión descontrolada puede arrastrar mecánicamente los gases y los microcristales purificados directamente hacia la bomba de vacío o la trompa de agua, disminuyendo drásticamente el rendimiento final.
• Desprender el producto al romper el vacío: Interrumpir la presión negativa de forma brusca o retirar el dedo frío sin el debido cuidado puede generar turbulencias de aire en el interior del colector. Esto provocará que los cristales purificados, altamente frágiles y adheridos a la superficie, se desprendan y caigan de nuevo sobre el residuo impuro.

¿Qué sustancias pueden purificarse por sublimación?

Para que una sustancia pueda purificarse mediante esta técnica, requiere poseer una presión de vapor notablemente alta por debajo de su punto de fusión. A continuación, se detallan ejemplos significativos de compuestos químicos habituales en el laboratorio y su comportamiento ante este proceso:

Sustancia	Sublima fácilmente	Notas técnicas / Aplicación
Yodo (I2)	Sí	El ejemplo escolar clásico. Pasa a gas violeta intenso a presión atmosférica con mínimo calor.
Naftalina	Sí	Posee una alta presión de vapor a temperatura ambiente; responsable de su fuerte olor característico.
Alcanfor	Sí	Sólido cíclico no polar cuyas débiles fuerzas intermoleculares facilitan una evaporación directa rápida.
Ácido benzoico	Sí	Sublima muy limpiamente calentando de forma suave; muy utilizado en prácticas de química orgánica básica.
Cafeína	Sí	Se aísla eficazmente de extractos vegetales crudos aplicando la técnica a presión reducida (vacío).
Azúcar (Sacarosa)	No	Antes de alcanzar una presión de vapor significativa, sufre descomposición térmica (caramelización y carbonización).
Cloruro de sodio (Sal común)	No	Compuesto iónico con fuerzas de atracción electrostática extremas. Requiere fundir primero a más de 800 °C.
Sulfato de cobre (CuSO4)	No	Sal inorgánica fija; el calor excesivo provoca su descomposición química en lugar de un cambio de estado.