20 ПРИКЛАДИ ХІМІЧНОЇ СУБЛІМАЦІЇ ТА ХАРАКТЕРИСТИКИ - ХІМІЯ - 2025

Деякі приклади хімічної сублімації - це процеси, які зазнають вода, вуглекислий газ, йод, миш’як або сірка. У них спостерігається пряма зміна фази з твердої на газову без попереднього переходу в рідку фазу.

Класичні приклади сублімації встановлені сухим льодом (зображення знизу), який складається із замерзлого вуглекислого газу; і йод з його фіолетовими кристалами. Щоб знати, чи може з’єднання сублімувати чи ні, потрібно перейти до його фазової діаграми як функції тиску та температури (PV).

Шматок сухого льоду реагує і нейтралізує розчин гідроксиду натрію, забарвлений фенолфталеїном. Джерело: Алессандро е Даміано

На цих фазових діаграмах спостерігається точка, де три лінії, які розділяють фазу твердого, рідкого і газового, з'єднуються (і співіснують одночасно): потрійна точка. Нижче цієї точки в рівновазі є дві зони: одна для твердого тіла і одна для газу. Таким чином, маніпулюючи тиском, досягається прямий перехід твердого газу.

Ось чому багато інших твердих сполук здатні сублімувати, якщо їх нагрівати знижуючи тиск або застосовуючи вакуум.

Приклади сублімації

Сухий лід

Сухий лід або твердий CO ₂ є найбільш репрезентативним прикладом сублімації. Його називають сухим, оскільки він не залишає сліду вологи, він холодний, і він виділяє білий дим, який так багато використовували в п’єсах.

Як тільки він виготовляється (при -78,5 ºC), він починає сублімувати при будь-якій температурі; просто піднесіть його до сонця, щоб воно піднеслось негайно. Це можна побачити на наступному зображенні:

Йод

І сухий лід, і йод є молекулярними твердими речовинами. Йод складається з молекул I ₂ , які з'єднані з утворенням фіолетових кристалів. Оскільки їх міжмолекулярні сили слабкі, значна частина цих кристалів сублімується, а не плавиться при нагріванні. Сказане вище пояснює, чому фіолетові пари виходять з йоду.

Лід та сніг

На висотах засніжених вершин сніг може сублімувати через нижчий тиск, який відчувають його кристали. Однак таке сублімація надзвичайно повільне порівняно із сухим льодом та йодом; тиск пари льоду та снігу значно нижчий і тому не сублімується так швидко.

Якщо до цієї повільної сублімації додається фактор вітру, який витягує молекули з поверхні льоду та снігу, розмиваючи його поверхню, то замерзлі маси в кінцевому підсумку знищуються; тобто вони зменшуються в розмірах під час поширення або розкидання пагорбів (морени) снігу. На наступному зображенні показано сублімацію льоду:

Ментол

Хоча йод має певний характерний запах, з ментолу ми можемо вивести якість, поділене всіма твердими речовинами, здатними сублімувати в конкретних умовах тиску чи температури: вони є ароматними сполуками.

Той факт, що тверда речовина пахне, означає, що його тиск пари досить високий, щоб ми могли сприймати його молекули за допомогою нюху. Таким чином, кристали ментолу можуть сублімуватися, якщо їх нагріти у вакуумі. Якщо пари контактують з холодною поверхнею, вони осідають у набір яскравих очищених кристалів.

Тому сублімація - це техніка, яка дозволяє очищати леткі речовини; ґрунтовні приклади, про які ще можна згадати приклади.

Цинк

Цинк має значно низьку температуру кипіння (419,5ºC) порівняно з іншими металами. Якщо його також нагріти, застосовуючи вакуум, ваші кристали в кінцевому підсумку сублімують.

Миш’як

Випадок миш'яку відрізняється більшою мірою, ніж цинк: йому навіть не потрібен тиск, щоб знизитись до сублімації при 615ºC; температура, при якій утворюються надмірно токсичні пари миш'яку. Щоб розплавити або розплавити, його необхідно нагріти до високого тиску.

Органометалічні сполуки

Хоча не можна узагальнити, що всі металоорганічні сполуки можуть сублімувати, широкий репертуар їх складається з металоценів, M (C ₅ H ₅ ) ₂ та карбонілів металів, з координованими зв'язками M-CO, але сублімують через їх слабкі міжмолекулярні взаємодії.

Наприклад, металоцени, включаючи нікелоцен (зелений) і ванадоцен (фіолетовий), сублімують і потім депонують свої кристали в привабливих і яскравих геометріях. Менш разюче те саме стосується металевих карбонілів.

Фуллерени

Повітряні кулі C ₆₀ і C ₇₀ взаємодіють між собою за допомогою лондонських дисперсійних сил, що відрізняються лише їх молекулярною масою. Відносна "слабкість" таких взаємодій дає фулеренам тиск пари, здатний дорівнювати атмосферному тиску при 1796 ºC; і в процесі цього вони сублімують свої чорні кристали.

Кофеїн

Кофеїн, витягнутий з чаю або кавових зерен, можна очистити, якщо його нагріти до 160 ºC, оскільки замість плавлення він сублімується відразу. Цей метод використовується для очищення проб кофеїну, хоча частина його вмісту втрачається, якщо пари виходять.

Теобромін

Як і кофеїн, теобромін, одержуваний із цукерок або какао-бобів, очищається шляхом сублімації при температурі 290 ° C після вилучення. Процес полегшується шляхом застосування вакууму.

Сахарин

Кристали сахарину сублімуються і очищаються вакуумною дією.

Морфін

Синтезований морфін, який буде використовуватися як знеболюючий засіб, очищають, знову ж таки, сублімацією при 110 ° С та застосуванні вакууму. І морфін, і кофеїн складаються з великих молекул, але з відносно слабкими міжмолекулярними силами щодо їх маси.

Камфора

Як і ментол, камфора є запашною твердою речовиною, яка при правильному нагріванні сублімує білі пари.

1,4-дихлорбензол

1,4-дихлорбензол - дуже ароматне тверде речовина, з запахом, схожим на нафталін, який також плавиться при 53 ° C. Через це слід правильно вважати, що він може сублімувати; навіть помітною мірою, навіть не прогріваючись і протягом місяця.

Бензойн

Як і камфора, бензоїн, що має камфорний запах, очищається сублімацією.

Пурина

Пурин та інші азотисті основи можуть сублімувати при температурі понад 150 ° C і застосовуючи вакуум з бактеріальних клітин.

Миш’як

При температурі 615 ° С миш’як сублімує. Це становить небезпеку з огляду на токсичність елемента.

Сірка

Цей елемент сублімується між 25 і 50 ° C, викликаючи токсичні та задушливі гази.

Алюміній

Цей метал сублімується при температурі понад 1000 ° C для певних промислових процесів.

Металургія

Окремі сплави очищають методами сублімації. Таким чином відокремлюються сполуки, що складають сплав, отримуючи очищені продукти.

Сублімаційний друк

Сублімація також використовується для друку зображень на предметах чи поверхнях з поліестеру чи поліетилену. Зображення, зроблене з сублімуючими твердими пігментами, нагрівається на об’єкті для постійного відбитку на ньому. Прикладене тепло також допомагає порам матеріалу відкриватися, щоб кольорові гази проходили через них.

Сліди комети

Комети контри є результатом сублімації їх вмісту з льоду та інших замерзлих газів. Оскільки тиску в Космосі практично не існує, коли ці скелі оточують зірку, їх тепло нагріває її поверхню і змушує їх виділяти ореол газоподібних частинок, що відображають випромінюване на них світло.

Художня сублімація

Хоча воно залишає хімічну чи фізичну сфери, слово "піднесене" також стосується того, що виходить за рамки звичайного; немислима краса, ніжність і глибина. З простого чи простого (суцільного) художній твір чи будь-який інший елемент може піднятися (газ) перетворитися на щось піднесене.

Друкарські фарби

Сухі сублімаційні принтери використовують процес сублімації для друку зображень якості фотографії. Процес починається тоді, коли є спеціальні плівки, які містять тверді пігменти, які при нагріванні сублімуються і пізніше відбираються.

Зображення можна надрукувати на рукавах з поліестеру, горщиках або алюмінієвій або хромованій фользі.

Ароматизатори

Тверді освіжувачі повітря також сублімують. Ці сполуки є, як правило, ефірами, включаючи ті, що висять у туалеті. Це хімічні речовини потрапляють безпосередньо у повітря і роблять запах свіжим.

Кадмій

Ще один елемент, який сублімує при низькому тиску. Це особливо проблематично в ситуаціях, коли ви працюєте у високому вакуумі.

Графіт

Цей матеріал сублімується, пропускаючи електричний струм високого струму у високому вакуумі. Ця процедура використовується в електронній мікроскопії пропускання, щоб зробити зразки провідними та мати більш високу роздільну здатність.

Золото

Сублімація золота використовується для виготовлення недорогих медалей та «золочених» ювелірних виробів. Він також використовується для обробки скануючих зразків електронної мікроскопії.

Антрацен

Це біле тверде речовина, яке легко сублімується. Цей спосіб зазвичай використовується для очищення.

Саліцилова кислота

Його використовують як мазь для зняття лихоманки, оскільки вона легко сублімує. Цей спосіб використовується і для його очищення.

Список літератури

1. Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е видання). CENGAGE Навчання.
2. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (13 січня 2019 р.). Сублімаційне визначення (фазовий перехід у хімії). Відновлено з: thinkco.com
3. Шейла Морріссі. (2019). Що таке сублімація в хімії? - Визначення, процес та приклади. Вивчення. Відновлено з: study.com
4. Кріс П. Шаллер, к.т.н. (sf). Сублімація. Відновлено: співробітники.csbsju.edu
5. Шон Вілсон. (6 жовтня 2013 р.). Виділення кофеїну з чайних листків за допомогою кислотно-рідкої рідинної екстракції. Відновлено з: edspace.american.edu
6. Джей Тейлор та спів. Фринтери. (1867). Фармацевтичний журнал та транзакції, Том 9. Відновлено з: books.google.co.ve
7. Університет Торонто Скарборо (sf). Сублімація. Відновлено з: utsc.utoronto.ca
8. Робоча група IARC з оцінки канцерогенного ризику для людей. (1991). Кава, Чай, Мате, Метилксантини та Метилгліоксал. Ліон (Франція): Міжнародне агентство з досліджень раку. (Монографії IARC про оцінку канцерогенних ризиків для людей, № 51.) Теобромін. Відновлено з: ncbi.nlm.nih.gov
9. C. Pan та ін. (1992). Визначення тиску сублімації твердого розчину фулерену (C60 / C70). Відновлено: pubs.acs.org
10. Відкритий університет. (27 вересня 2007 р.). Прийом кофеїну з чаю. Відновлено з: open.edu
11. Джекі Влахос. (12 жовтня 2018 р.). Що таке сублімаційний друк? - Термінологія друку 101. Відновлено з: printi.com