ATVIRKŠTINĖ SUBLIMACIJA: SAMPRATA IR PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Atvirkštinio sublimacija yra termodinaminis procesas, kurio metu pasikeičia iš valstybinės egzoterminis dujų kietas be pirmojo tampa skystis. Jis taip pat žinomas regresyvaus sublimavimo, desublimacijos ar nusėdimo pavadinimais; pastaroji yra labiausiai naudojama mokykliniuose ir enciklopediniuose tekstuose.

Manoma, kad atvirkštinė sublimacija yra egzoterminis procesas, nes dujinės dalelės (atomai ar molekulės) turi prarasti energiją, išleisdamos šilumą į aplinką; tokiu būdu, kad pakankamai atvėstų, kad susidarytų kristalai, sukietėtų arba užšaltų ant paviršiaus.

Atvirkštinė sublimacija vyksta ten, kur yra pakankamai šaltas paviršius, kad kristalai ant jo galėtų nusėsti tiesiai iš dujų fazės. Šaltinis: „Pixabay“.

Žodis „nusėdimas“ (o ne „nusėdimas“) reiškia, kad dalelė nusėda nuo dujinės fazės, nesušlapindama priėmimo paviršiaus. Štai kodėl apledėję objektai dažnai aptinkami atvirkštiniais sublimacijos reiškiniais; pavyzdžiui, su šalnomis, nusėdusiomis ant lapų ar žiemos peizažais.

Toks nusėdimas dažnai aptinkamas plonu kristalų sluoksniu; nors jis taip pat gali būti pagamintas iš akivaizdžių miltelių arba molio. Kontroliuojant šį procesą, gali būti suprojektuotos naujos daugiasluoksnės medžiagos, kuriose kiekvienas sluoksnis susideda iš specifinės kietos medžiagos, nusodintos cheminiais ar fiziniais procesais.

Atvirkštinė sublimacijos samprata

Atvirkštinė sublimacija, kaip rodo tik jo pavadinimas, yra priešingas sublimacijai reiškinys: ji prasideda ne nuo kietos medžiagos, kuri išgaruoja, bet nuo dujų, kurios sukietėja arba užšąla.

Jei pagrįsite molekuliniu požiūriu, atrodys nuostabu, kad dujos sugeba atvėsti iki vietos, kurioje jos net nesikondensuoja; tai yra, kad jis pereina į skystą būseną.

Paviršiaus vaidmuo

Dujos, labai netvarkingos ir išsklaidytos, staiga sugeba pertvarkyti savo daleles ir įsitvirtinti kaip kieta medžiaga (kad ir kokia ji būtų).

Tai savaime bus kinetinė ir termodinamiškai sunki, nes jai reikalinga atrama, kuri priima dujų daleles ir sukoncentruoja jas taip, kad jos sąveikautų tarpusavyje ir prarastų energiją; tai yra, kol jie atvėsta. Čia dalyvauja dujoms veikiamas paviršius: tarnauja kaip atrama ir šilumokaitis.

Dujų dalelės keičia šilumą šaltesniu ar lediniu paviršiumi, todėl jos sulėtėja ir po truputį formuojasi pirmieji kristaliniai branduoliai. Ant šių branduolių, šaltesnių nei aplinkinės dujos, pradeda kauptis kitos dalelės, kurios yra įtrauktos į jų struktūrą.

Galutinis šio proceso rezultatas yra tai, kad ant paviršiaus susidaro kristalų arba kietų medžiagų sluoksnis.

Sąlygos

Kad įvyktų atvirkštinė sublimacija, paprastai turi būti viena iš šių sąlygų: su dujomis liečiantis paviršius turi būti žemiau jo užšalimo taško; arba dujos turi būti peršaldomos tokiu būdu, kad kai tik jos liečiasi su paviršiumi, jos nusėda, nes tai sutrikdo tikslo stabilumą.

Kita vertus, nusėdimas taip pat gali įvykti, kai dujos yra karštos. Jei paviršius yra pakankamai kietas, aukšta dujų temperatūra staiga į jį pereis ir jo dalelės prisitaikys prie paviršiaus struktūros.

Tiesą sakant, yra būdų, kai paviršius net neturi būti šaltas, nes jis tiesiogiai dalyvauja reakcijoje su dujinėmis dalelėmis, kurios baigiasi kovalentiškai (arba metalinėmis) nuosėdomis.

Technologijų pramonėje plačiai naudojama metodika, veikianti pagal šį principą ir vadinama cheminiu garų nusodinimu deginant.

Atvirkštinės sublimacijos pavyzdžiai

Alus apsirengęs kaip nuotaka

Kai alus yra toks šaltas, kad, išėmus iš šaldytuvo, jo butelio taurė yra uždengta balta spalva, sakoma, kad jis apsirengęs kaip nuotaka.

Alaus butelis užtikrina būtiną paviršiaus ploto dėl to, vandens garai, O molekulių ₂ O, kad susiduria ir greitai prarasti energiją. Jei stiklas yra juodas, pastebėsite, kaip jis iš balto pasidaro baltas, ir galite jį nuplėšti pirštu, kad galėtumėte rašyti žinutes ar piešti paveikslėlius.

Kartais drėgmė iš aplinkos patenka taip, kad alus atrodo padengtas baltais šalčiais; tačiau poveikis trunka neilgai, nes bėgant minutėms jis sutirštėja ir sudrėkina tų, kurie jį laiko ir geria, ranką.

Šaltis

Panašiai, kaip nutinka prie alaus sienų, kai kurios šaldytuvų vidinės sienos yra šalnos. Panašiai šie ledo kristalų sluoksniai stebimi gamtoje žemės lygyje; jis nenusileidžia iš dangaus skirtingai nuo sniego.

Atvėsę vandens garai susiduria su lapų, medžių, žolių ir kt. Paviršiumi ir suteikia jiems šilumos, kad atvėstų ir galėtų ant jų įsikurti ir pasireikštų jiems būdingu ir spinduliuojančiu kristaliniu pavidalu.

Fizinis nusėdimas

Iki šiol buvo kalbama apie vandenį; O kaip su kitomis medžiagomis ar junginiais? Pvz., Jei kameroje yra dujinių aukso dalelių ir įdėtas šaltas bei atsparus daiktas, tada ant jo nusės aukso sluoksnis. Tas pats nutiktų su kitais metalais ar junginiais, jei jiems nereikia padidinti slėgio ar vakuumo.

Ką tik aprašytas yra apie metodą, vadinamą fiziniu nusodinimu, ir jis yra naudojamas medžiagų pramonėje kuriant metalines dangas tam tikroms dalims. Dabar kyla problema, kaip gauti dujinius aukso atomus be didelių energijos sąnaudų, nes reikalinga labai aukšta temperatūra.

Būtent ten patenka vakuumas, kad būtų lengviau pereiti iš kietų medžiagų į dujas (sublimacija), taip pat naudoti elektronų pluoštus.

Suodžiai ant kamino sienų dažnai minimi kaip fizinio nusėdimo pavyzdys; nors labai smulkios anglies dalelės, kurios jau būna kietos ir suspenduotos dūmuose, tiesiog nusėda, nepakeisdamos būsenos. Tai lemia sienų patamsėjimą.

Cheminis nusėdimas

Jei tarp dujų ir paviršiaus vyksta cheminė reakcija, tai yra cheminis nusėdimas. Ši technika yra įprasta puslaidininkių sintezėje, dengiant polimerus baktericidiniais ir fotokatalitiniais TiO ₂ sluoksniais arba gaunant mechaninę apsauginę medžiagą, padengiant juos ZrO ₂ .

Dėl cheminio nusėdimo yra deimantų, volframo, teluridų, nitridų, karbidų, silicio, grafenų, anglies nanovamzdelių ir kt. Paviršiai.

Junginiai, kuriuose yra nusodinamas M atomas ir kurie taip pat yra jautrūs terminiam skilimui, gali suteikti M paviršiaus struktūrai, kad ji visam laikui prisijungtų.

Štai kodėl dažniausiai naudojami metalo organiniai reagentai, kurie, susiskaidžius, atiduoda metalo atomus, nereikia jo gauti tiesiai iš jo; y., norint sukurti norimą aukso „padengimą“, nereikėtų naudoti metalinio aukso, o greičiau aukso komplekso.

Atkreipkite dėmesį, kaip pradinė atvirkštinio sublimavimo ar nusėdimo samprata keičiasi atsižvelgiant į technologinius pritaikymus.

Nuorodos

1. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
2. Maria Estela Raffino. (2019 m. Lapkričio 12 d.). Atvirkštinė sublimacija. Atkurta iš: concept.de
3. Vikipedija. (2019 m.). Nusėdimas (fazės perėjimas). Atkurta iš: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 m. Sausio 13 d.). Nusėdimo chemijoje apibrėžimas. Atgauta iš: thinkco.com
5. Malesky, Mallory. (2019 m. Gruodžio 06 d.). Skirtumas tarp nusėdimo ir sublimacijos. mokslas.com. Atgauta iš: sciencing.com
6. Pavyzdžių enciklopedija (2019). Nusėdimas Atkurta iš: pavyzdžiai.co