Sublimacija

Instants / Getty Images

Sublimacija yra terminas, kada reikalas vyksta fazinis perėjimas iš kieto į dujinė forma , arba garai, nepraeinant per įprastesnę skystąją fazę tarp jų. Tai specifinis garavimo atvejis. Sublimacija reiškia fizinius pereinamuosius pokyčius, o ne atvejus, kai kietosios medžiagos virsta dujomis dėl cheminės reakcijos. Kadangi fiziniam pasikeitimui iš kietos medžiagos į dujinę medžiagą reikia pridėti energijos, tai yra endoterminio pokyčio pavyzdys.

Kaip veikia sublimacija

Fazių perėjimai priklauso nuo atitinkamos medžiagos temperatūros ir slėgio. Įprastomis sąlygomis, kaip paprastai aprašyta kinetinė teorija , pridedant šilumos kietoje medžiagoje esantys atomai įgyja energijos ir tampa ne tokie glaudžiai tarpusavyje susiję. Priklausomai nuo fizinės struktūros, kietoji medžiaga paprastai išsilydo į skystą formą.

Jei pažvelgsite į fazių diagramos , kuris yra grafikas, vaizduojantis medžiagų būsenas esant įvairiems slėgiams ir tūriams. „Trigubas taškas“ šioje diagramoje reiškia mažiausią slėgį, kuriam esant medžiaga gali įgyti skystąją fazę. Žemiau šio slėgio, kai temperatūra nukrenta žemiau kietosios fazės lygio, ji pereina tiesiai į dujinę fazę.

To pasekmė yra ta, kad jei trigubas taškas yra aukšto slėgio, pavyzdžiui, kieto anglies dioksido atveju (arba sausas ledas ), tada sublimuoti iš tikrųjų yra lengviau nei ištirpinti medžiagą, nes paprastai sunku sukurti aukštą slėgį, reikalingą jas paversti skysčiais.

Naudojimas sublimacijai

Vienas iš būdų apie tai galvoti yra tas, kad jei norite sublimuoti, turite sumažinti slėgį, kad medžiaga būtų žemiau trigubo taško. Chemikų dažnai naudojamas metodas yra medžiagos patalpinimas į vakuumą ir šilumos panaudojimas įrenginyje, vadinamame sublimacijos aparatu. Vakuumas reiškia, kad slėgis yra labai mažas, todėl net medžiaga, kuri paprastai ištirpsta į skystą formą, sublimuos tiesiai į garus, pridėjus šilumos.

Tai metodas, kurį chemikai naudoja junginiams valyti ir buvo sukurtas dar prieš chemiją alchemijos laikais kaip priemonė sukurti išgrynintus elementų garus. Tada šios išgrynintos dujos gali kondensuotis, o galutinis rezultatas yra išgryninta kieta medžiaga, nes priemaišų sublimacijos arba kondensacijos temperatūra skirsis nuo norimos kietosios medžiagos.

Viena pastaba apie tai, ką aprašiau aukščiau: kondensatas iš tikrųjų paverstų dujas į skystį, kuris vėliau vėl užšaltų ir taptų kietas. Taip pat būtų galima sumažinti temperatūrą išlaikant žemą slėgį, išlaikant visą sistemą žemiau trigubo taško, o tai sukeltų tiesioginį perėjimą iš dujų į kietą. Šis procesas vadinamas nusėdimas .