ПРОГРЕСИВНА СУБЛИМАЦИЈА: КОНЦЕПТ, ПОСТУПАК И ПРИМЕРИ - ХЕМИЈА - 2026

Прогресивни сублимација је термодинамичка процес у којем ендотермном промена одвија директно стање из чврстог у гасу, без претходног формирања течности. Понашање чврстог материјала у нормалним условима је да се загрева и топи; то јест спајање. У међувремену, у сублимацији чврста супстанца почиње директно да дим, без претходног појављивања капи које указују на њено топљење.

Оно што је описано у горњем пасусу представљено је на горњој слици. Претпоставимо да чврста смеша наранџе (лево), која почиње да се загрева. Смеша се састоји од две компоненте или чврсте супстанце: једна жута, а друга црвена, чија комбинација даје наранџасту боју.

Пример сублимације хипотетичке наранџасте чврсте материје. Извор: Габриел Боливар.

Црвена чврста твар се сублимира, јер се из ње не формира течност, већ се таложи (црвени троуглови) у дну горњег спремника; она која садржи коцке леда и зато нуди хладну површину. У међувремену, жута чврста супстанца остаје непромењена због топлоте (жути правоугаоник).

Црвени троуглови или кристали се таложе захваљујући хладној површини спремника (десно), која апсорбује њихову температуру; Чак и ако се не приказује, величина ваших коцкица леда би се требала смањити због апсорпције топлоте. Жута чврста супстанца није сублимабилна и ако је наставите загревати пре или касније, растопит ће се.

Концепт прогресивне сублимације

Процес

Већ је речено да је сублимација ендотермичка промена стања, јер да би дошло до ње мора постојати апсорпција топлоте. Ако чврсто тело апсорбује топлоту, његова енергија ће се повећавати, па ће и његове честице такође вибрирати на већим фреквенцијама.

Када ове вибрације постану веома јаке, на крају утичу на интермолекуларне интеракције (не ковалентне везе); и према томе, пре или касније честице ће се одмаћивати даље једна од друге, све док не успеју да течу и слободније се крећу кроз просторе простора.

У неким чврстим материјама вибрације су толико јаке да неке честице „пуцају“ из структуре уместо да се накупљају у покретне гроздове који дефинишу капљицу. Ове честице одлазе и интегришу први "мехур", који би радије дошао да формира прве паре сублимиране чврсте супстанце.

Тада говоримо не о талишту, већ о тачки сублимације. Иако су оба зависна од притиска који преовлађује на чврстој супстанци, тачка сублимације је тим више; према томе, његова температура изузетно варира са променама притиска (као и тачке кључања).

Од чврсте структуре до гасовитих поремећаја

У сублимацији се такође каже да постоји повећање ентропије система. Енергетска стања честица крећу се од ограничавања фиксног положаја у чврстој структури, до хомогенизације у каприцијским и хаотичним смеровима у гасовитом, униформнијем стању, где коначно стичу просечну кинетичку енергију.

Фазни дијаграм и трострука тачка

Тачка сублимације зависи од притиска; Јер у супротном, чврсте честице апсорбирају топлоту не би пуцале у простор изван чврсте материје, већ формирале капљице. Не би се сублимирала, већ би се истопила или истопила, као што је и најчешће.

Што је већи спољни притисак, то је мања вероватноћа сублимације јер је чврста супстанца присиљена да се растопи.

Али које су чврсте материје сублимабилне, а које не? Одговор се крије у вашим Д вс Т фазним дијаграмима, попут онога приказаног у наставку:

Фазни дијаграм хипотетичке супстанце. Извор: Габриел Боливар.

Прво морамо погледати троструку тачку и проћи доњи део: онај који раздваја чврсто и гасовито стање. Имајте на уму да у подручју круте материје мора да дође до пада притиска да би дошло до сублимације (не нужно на 1 атм, нашег атмосферског притиска). У 1 атм, хипотетичка супстанца ће се сублимирати на температуру ТС изражену у К.

Што је пресјек или кривуља испод троструке тачке дужи и хоризонталнији, то је већи капацитет чврсте супстанце да сублимира на различитим температурама; али ако је знатно испод 1 атм, тада ће бити потребни високи вакууми за постизање сублимације, тако да се притисци смањују (на пример 0,0001 атм).

Услови

Ако је трострука тачка хиљаду пута нижа од атмосферског притиска, чврста супстанца се никада неће сублимирати чак ни ултра-вакуумом (да не спомињемо његову подложност распадању дејством топлоте).

Ако то није случај, сублимације се изводе загревањем умерено и подвргавањем течности вакууму, тако да његове честице лакше истекну, без потребе да апсорбују толико топлоте.

Сублимација постаје веома важна када се нарочито поступа са чврстим материјама са високим притиском паре; то јест, притисак унутра, одраз ефикасности њихових интеракција. Што је његов парни притисак већи, он је мириснији и сублимичнији.

Примери

Пречишћавање чврстих материја

Слика наранџасте чврсте супстанце и њене сублимиране црвенкасте компоненте је пример онога што сублимација представља када је реч о пречишћавању чврстих материја. Црвени троуглови се по потреби могу поново сублимирати док се не гарантује висока чистоћа.

Ова техника се користи углавном са мирисним чврстим мастима. На пример: камфор, кофеин, бензоин и ментол.

Међу осталим чврстим супстанцама које могу бити сублимација имамо: јод, лед (на великим надморским висинама), теобромин (од чоколаде), сахарин, морфијум и друге лекове, азотне базе и антрацен.

Синтеза кристала

Враћајући се црвеним троугловима, сублимација нуди алтернативу конвенционалној кристализацији; Кристали се више неће синтетизовати из раствора, већ кроз највише контролисано могуће таложење пара на хладној површини, где повољно може бити кристалних семенки да фаворизују одређену морфологију.

Реците, ако имате црвене квадрате, раст кристала ће задржати ову геометрију и они не би требали постати троугласти. Црвени квадрат ће постепено расти како траје сублимација. Међутим, то је оперативно и молекуларно комплексан комплекс у који је укључено много варијабли.

Примери кристала синтетизованих сублимацијом су: силицијум-карбид (СиЦ), графит, арсен, селен, фосфор, алуминијум нитрид (АлН), кадмијум сулфид (ЦдС), цинков селенид (ЗнСе), живин јодид (ХгИ ₂ ), између осталог, графен.

Имајте на уму да су то заиста два испреплетена феномена: прогресивна сублимација и таложење (или инверзна сублимација); пара мигрира из круте твари у хладније регије или површине, коначно се смјештајући у облику кристала.

Референце

1. Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. (2008). Хемија (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Учење.
2. Википедиа. (2019). Сублимација (фазни прелаз). Опоравак од: ен.википедиа.орг
3. Јонес, Андрев Зиммерман. (27. јануара 2019). Сублимација. Опоравак од: тхинкцо.цом
4. Схеила Морриссеи. (2019). Шта је сублимација у хемији? - Дефиниција, процес и примери. Студи. Опоравак од: студи.цом
5. Елсевиер БВ (2019). Метода сублимације. СциенцеДирецт. Опоравак од: сциенцедирецт.цом