Progressivt sublimeringskoncept, proces og eksempler

4697
Sherman Hoover
Progressivt sublimeringskoncept, proces og eksempler

Det progressiv sublimering Det er en termodynamisk proces, hvor en endoterm tilstandsændring sker direkte fra et fast stof til en gas uden forudgående dannelse af væsken. Faststoffets opførsel under normale forhold er at varme op og smelte; at fusionere. I mellemtiden begynder faststoffet i sublimering at ryge direkte uden det forrige syn på dråber, der indikerer dets smeltning.. 

Hvad der er beskrevet i ovenstående afsnit er repræsenteret i billedet ovenfor. Antag at en solid orange blanding (til venstre) begynder at varme op. Blandingen består af to komponenter eller faste stoffer: den ene gul og den anden rød, hvis kombination resulterer i den orange farve..

Eksempel på sublimering af et hypotetisk orange fast stof. Kilde: Gabriel Bolívar.

Det røde faste stof sublimerer, da der ikke dannes en væske fra det, men ender med aflejring (røde trekanter) ved bunden af ​​den øvre beholder; den der indeholder isterninger og derfor tilbyder en kold overflade. I mellemtiden forbliver det gule faste stof uændret ved varme (gul rektangel). 

De røde trekanter eller krystaller aflejres takket være den kolde overflade på den modtagende beholder (højre), som absorberer deres temperatur; Og selvom det ikke vises, skal størrelsen på dine isterninger falde på grund af optagelsen af ​​varme. Det gule faste stof er ikke sublimerbart, og hvis du fortsætter med at opvarme det før eller senere, smelter det. 

Artikelindeks

  • 1 Progressivt sublimeringskoncept
    • 1.1 Process
    • 1.2 Fra fast struktur til gasformig lidelse
    • 1.3 Fasediagram og tredobbelt punkt
    • 1.4 Betingelser
  • 2 Eksempler
    • 2.1 Oprensning af faste stoffer
    • 2.2 Krystalsyntese
  • 3 Referencer

Progressivt sublimeringskoncept

Behandle

Det er allerede blevet sagt, at sublimering er en endoterm tilstandsændring, for for at den skal forekomme, skal der være varmeabsorption. Hvis det faste stof absorberer varme, vil dets energi stige, så dets partikler vil også vibrere ved højere frekvenser..

Når disse vibrationer bliver meget stærke, ender de med at påvirke intermolekylære interaktioner (ikke kovalente bindinger); og derfor vil partiklerne før eller senere tage større afstand fra hinanden, indtil de formår at flyde og bevæge sig mere frit gennem regionerne i rummet.

I nogle faste stoffer er vibrationerne så stærke, at nogle partikler "skyder" ud af strukturen i stedet for at samle sig i bevægelige klynger, der definerer en dråbe. Disse partikler undslipper og danner den første "boble", som hellere vil danne de første dampe fra det sublimerede faste stof..

Vi taler så ikke om et smeltepunkt, men om et sublimeringspunkt. Selvom begge er afhængige af det pres, der hersker på det faste stof, er sublimeringspunktet mere; derfor varierer temperaturen bemærkelsesværdigt med ændringer i tryk (ligesom kogepunktet gør).

Fra fast struktur til luftformig lidelse

I sublimering siges det også, at der er en stigning i systemets entropi. Partiklernes energitilstande går fra at være begrænset af deres faste positioner i den faste struktur til homogenisering i deres lunefulde og kaotiske retninger i gasformet tilstand, mere ensartet, hvor de endelig erhverver en gennemsnitlig kinetisk energi..

Fasediagram og tredobbelt punkt

Sublimeringspunktet afhænger af trykket; fordi ellers ville de faste partikler absorbere varme ikke for at skyde ud i rummet uden for det faste stof, men for at danne dråber. Det sublimerer ikke, men det smelter eller smelter, som det er mest almindeligt.

Jo større det ydre tryk er, desto mindre sandsynligt er sublimering, da det faste stof tvinges til at smelte.

Men hvilke faste stoffer er sublimerbare, og hvilke ikke? Svaret ligger i dine P vs T-fasediagrammer, som den der er vist nedenfor:

Fasediagram for et hypotetisk stof. Kilde: Gabriel Bolívar.

Vi skal først se på det tredobbelte punkt og gå gennem det nederste afsnit: det der adskiller de faste og gasformige tilstande. Bemærk, at der i området med det faste stof skal være et fald i trykket for at sublimering skal forekomme (ikke nødvendigvis ved 1 atm, vores atmosfæriske tryk). Ved 1 atm sublimerer det hypotetiske stof ved en temperatur Ts udtrykt i K.

Jo længere og vandret sektionen eller kurven under det tredobbelte punkt er, jo større er solidets kapacitet til at sublimere ved forskellige temperaturer; men hvis det er et godt stykke under 1 atm, er det nødvendigt med høje støvsugere for at opnå sublimering på en sådan måde, at trykket sænkes (f.eks. 0,0001 atm).

Vilkår

Hvis tredobbeltpunktet er tusinder af gange lavere end atmosfærisk tryk, vil det faste stof aldrig sublimere, selv når der påføres ultravakuum (for ikke at nævne dets følsomhed for nedbrydning ved hjælp af varme).

Hvis dette ikke er tilfældet, udføres sublimeringerne ved moderat opvarmning og udsætter det faste stof for et vakuum, så dets partikler lettere undslipper uden behov for dem at absorbere så meget varme..

Sublimering bliver meget vigtig, når der især er tale om faste stoffer med højt damptryk; det er trykket indeni, en afspejling af effektiviteten af ​​deres interaktioner. Jo højere dets damptryk, jo mere duftende er det, og jo mere sublimerbart er det..

Eksempler

Rensning af faste stoffer

Billedet af det orange faste stof og dets sublimerbare rødlige komponent er et eksempel på, hvad sublimering repræsenterer, når det vedrører oprensning af faste stoffer. Røde trekanter kan sublimeres efter behov, indtil høj renhed er garanteret.

Denne teknik bruges mest med duftende faste stoffer. For eksempel: kamfer, koffein, benzoin og menthol.

Blandt andre faste stoffer, der kan være sublimering, har vi: jod, is (i store højder), theobromin (fra chokolade), saccharin, morfin og andre lægemidler, nitrogenholdige baser og antracen.

Krystal syntese

Når man vender tilbage til de røde trekanter, tilbyder sublimering et alternativ til konventionel krystallisation; Krystaller syntetiseres ikke længere fra en opløsning, men gennem den mest kontrollerede mulige aflejring af dampe på en kold overflade, hvor der bekvemt kan være krystallinske frø til favorisering af en bestemt morfologi.

Sig, hvis du har røde firkanter, vil krystalvæksten beholde denne geometri, og de bør ikke blive trekantede. De røde firkanter vokser gradvist, når sublimeringen finder sted. Det er dog et operationelt og molekylært komplekst kompleks, hvor mange variabler er involveret..

Eksempler på krystaller syntetiseret via sublimering er: siliciumcarbid (SiC), grafit, arsen, selen, fosfor, aluminiumnitrid (AlN), cadmiumsulfid (CdS), zinkselenid (ZnSe), kviksølviodid (HgI).to), grafen, blandt andre.

Bemærk, at disse virkelig er to sammenflettede fænomener: progressiv sublimering og deposition (eller invers sublimering); dampen vandrer fra det faste til koldere områder eller overflader og til sidst bundfældes i form af krystaller.

Referencer

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8. udgave). CENGAGE Læring.
  2. Wikipedia. (2019). Sublimering (faseovergang). Gendannet fra: en.wikipedia.org
  3. Jones, Andrew Zimmerman. (27. januar 2019). Sublimering. Gendannet fra: thoughtco.com
  4. Sheila Morrissey. (2019). Hvad er sublimering i kemi? - Definition, proces og eksempler. Undersøgelse. Gendannet fra: study.com
  5. Elsevier B.V. (2019). Sublimeringsmetode. ScienceDirect. Gendannet fra: sciencedirect.com

Endnu ingen kommentarer