20 PRIMERI KEMIJSKE SUBLIMACIJE IN ZNAČILNOSTI - KEMIJA - 2025

Nekaj primerov kemične sublimacije so procesi, ki jih vodi, ogljikov dioksid, jod, arzen ali žveplo. V njih opazimo direktno spremembo faze iz trdne v plinsko brez predhodnega prehoda v tekočo fazo.

Klasične primere sublimacije vzpostavlja suhi led (spodnja slika), ki je sestavljen iz zamrznjenega ogljikovega dioksida; in jod s svojimi vijoličnimi kristali. Če želite vedeti, ali lahko spojina sublimira ali ne, morate iti na njen fazni diagram kot funkcijo tlaka in temperature (PV).

Košček suhega leda reagira in nevtralizira raztopino natrijevega hidroksida, obarvano s fenolftaleinom. Vir: Alessandro e Damiano

V teh faznih diagramih je opaziti točko, kjer se tri črte, ki ločujejo trdno, tekočo in plinsko fazo, združujejo (in soobstajajo hkrati): trojna točka. Pod točko sta v coni ravnotežja dve coni: eno za trdno snov in drugo za plin. Tako se z manipulacijo tlaka doseže neposredni prehod trdnega plina.

Zato se lahko mnoge druge trdne spojine sublimirajo, če se segrejejo z zniževanjem tlaka ali uporabo vakuuma.

Primeri sublimacije

Suhi led

Suh led ali trden CO ₂ je najbolj reprezentativen primer sublimacije. Imenujejo ga suhi, ker ne pušča sledi vlage, hladen je in oddaja beli dim, ki je bil toliko uporabljen v igrah.

Takoj ko je proizveden (pri -78,5 ºC), se pri kateri koli temperaturi začne sublimirati; samo izpostavite ga soncu, da ga takoj vznese. Lahko ga vidimo na naslednji sliki:

Jod

Tako suh led kot jod sta molekularni trdni snovi. Jod je sestavljen iz molekul I ₂ , ki sta povezani, da tvorita vijolične kristale. Ker so njihove medmolekulske sile šibke, se pomemben del teh kristalov sublimira, namesto da se stopi pri segrevanju. Zgoraj pojasnjuje, zakaj vijolične hlape izhajajo iz joda.

Led in sneg

Na višinah zasneženih vrhov lahko sneg sublimira zaradi nižjega tlaka, ki ga doživljajo njegovi kristali. Vendar je takšna sublimacija izredno počasna v primerjavi s suhim ledom in jodom; parni tlak ledu in snega je veliko nižji, zato se ne sublimira tako hitro.

Če temu počasnemu sublimaciji dodamo faktor vetra, ki molekule povleče s površine ledu in snega, pri čemer erodira njegovo površino, potem se zamrznjene mase na koncu izpraznijo; to pomeni, da se med širjenjem ali širjenjem hribov (moren) snega zmanjšujejo v velikosti. Naslednja slika prikazuje sublimacijo ledu:

Mentol

Čeprav ima jod določen značilen vonj, lahko iz mentola izluščimo kakovost, ki jo delijo vse trdne snovi, ki se lahko pod določenimi pogoji tlaka ali temperature sublimirajo: so dišeče spojine.

Dejstvo, da je trdna snov smrdeča, pomeni, da je njen parni tlak dovolj visok, da lahko zaznavamo njegove molekule s svojim vonjem. Tako lahko kristali mentola sublimirajo, če jih segrejemo v vakuumu. Če hlapi pridejo v stik s hladno površino, se naselijo v zbirko svetlih, očiščenih kristalov.

Zato je sublimacija tehnika, ki omogoča čiščenje hlapnih trdnih snovi; trdni primeri, ki jih je še treba omeniti.

Cink

Cink ima občutno nizko vrelišče (419,5ºC) v primerjavi z drugimi kovinami. Če se tudi segreje z vakuumom, bodo vaši kristali na koncu subliminirali.

Arzen

Primer arzena je bolj ločen od primera cinka: niti ni potreben pritisk, da se zniža na sublimacijo pri 615 ° C; temperatura, pri kateri nastajajo prekomerno strupene pare arzena. Da se lahko stopi ali stopi, ga je treba segreti na visoke tlake.

Organometalne spojine

Čeprav ni mogoče posplošiti, da lahko vse organske kovinske spojine sublimirajo, njihov širok repertoar, ki ga sestavljajo metaloceni, M (C ₅ H ₅ ) ₂ in kovinski karbonili, z usklajenimi vezmi M-CO, zaradi tega sublimirajo zaradi njihove šibke medmolekulske interakcije.

Na primer, metaloceni, vključno z nikelocenom (zelena) in vanadocen (vijolična), sublimirajo in nato svoje kristale odlagajo v privlačne in svetle geometrije. Manj presenetljivo je enako za kovinske karbonile.

Fullereni

Baloni C ₆₀ in C ₇₀ medsebojno delujejo s pomočjo londonskih disperzijskih sil, ki se razlikujejo le po molekulskih masah. Relativna "šibkost" takih interakcij daje fullerenom parni tlak, ki je lahko enak atmosferskemu tlaku pri 1796 ºC; pri tem pa sublimirajo svoje črne kristale.

Kofein

Kofein, ki ga ekstrahiramo iz čajevca ali kavnih zrn, lahko očistimo, če ga segrejemo na 160 ºC, ker namesto, da se stopi, sublimira naenkrat. Ta metoda se uporablja za čiščenje vzorcev kofeina, čeprav se del njegove vsebine izgubi, če hlapi uhajajo.

Teobromin

Tako kot kofein se tudi teobromin, ki prihaja iz čokolade ali kakavovih zrn, očisti s sublimacijo pri 290 ° C, ko jo ekstrahiramo. Postopek olajšamo z uporabo vakuuma.

Saharin

Kristali saharina sublimirajo in se očistijo z vakuumskim delovanjem.

Morfij

Sintetizirani morfin, ki se uporablja kot analgetik, se ponovno očisti s sublimacijo pri 110 ° C in vakuumom. Tako morfin kot kofein sestavljata velike molekule, vendar z razmeroma šibkimi medmolekulskimi silami glede na njihovo maso.

Kamfor

Tako kot mentol je tudi kamfor dišeča trdna snov, ki ob pravilnem segrevanju sublimira bele hlape.

1,4-diklorobenzen

1,4-diklorobenzen je zelo dišeča trdna snov, z vonjem, podobnim naftalenu, ki se topi tudi pri 53 ° C. Zaradi tega je treba upravičeno domnevati, da lahko sublimira; tudi v precejšnji meri, ne da bi se segrevali in še mesec dni.

Benzoin

Tako kot kamfor se tudi benzoin z vonjem, podobnim kamfori, očisti s sublimacijo.

Purina

Purin in druge dušikove baze se lahko sublimirajo pri temperaturah nad 150 ° C in vakuumu iz bakterijskih celic.

Arzen

Pri temperaturi 615 ° C arzen sublimira. To predstavlja nevarnost glede na strupenost elementa.

Žveplo

Ta element se sublimira med 25 in 50 ° C, kar povzroča strupene in zadušljive pline.

Aluminij

Ta kovina se pri nekaterih industrijskih postopkih sublimira pri temperaturah nad 1000 ° C.

Metalurgija

Določene zlitine se očistijo s sublimacijskimi metodami. Na ta način se ločijo spojine, ki sestavljajo zlitino, pri čemer dobimo prečiščene izdelke.

Sublimacijski tisk

Sublimacija se uporablja tudi za tiskanje slik na poliestrske ali polietilenske predmete ali površine. Slika, narejena s sublimabilnimi trdnimi pigmenti, se segreje na predmetu, da se nanjo trajno vtisne. Aplicirana toplota pomaga tudi, da se pore materiala odprejo, tako da barvni plini prehajajo skozi njih.

Kometne sledi

Konetni kometi so posledica sublimacije njihove vsebnosti iz ledu in drugih zamrznjenih plinov. Ker pritiska v Kozmosu praktično ne obstaja, ko te kamnine obkrožajo zvezdo, njihova toplota segreva njeno površino in povzroči, da sprostijo halo plinastih delcev, ki odražajo svetlobo, ki seva na njih.

Umetniška sublimacija

Čeprav zapušča kemična ali fizikalna področja, beseda "vzvišeno" velja tudi za tisto, ki presega konvencionalno; nepojmljiva lepota, nežnost in globina. Iz preprostega ali navadnega (trdnega) se lahko umetniško delo ali kateri koli drug element dvigne (plin) in se spremeni v nekaj vzvišenega.

Tiskalne črnila

Suhi sublimacijski tiskalniki uporabljajo postopek sublimacije za tiskanje fotografij s kakovostjo fotografij. Postopek se začne, ko obstajajo posebni filmi, ki vsebujejo trdne pigmente, ki se ob segrevanju sublimirajo in kasneje ponovno zajamejo.

Slike lahko natisnete na poliestrske rokave, lonce ali aluminijasto ali kromirano folijo.

Arome

Trdni osvežilci zraka prav tako sublimirajo. Te spojine so na splošno estri, vključno s tistimi, ki visijo v stranišču. Tako kemikalije pridejo neposredno v zrak in naredijo vonj svež.

Kadmij

Še en element, ki sublimira pri nizkem tlaku. To je še posebej problematično v situacijah, ko delate v visokem vakuumu.

Grafit

Ta material se sublimira tako, da se v visokem vakuumu odda električni tok visoke amperaže. Ta postopek se uporablja pri prenosni elektronski mikroskopiji, da so vzorci prevodni in imajo višjo ločljivost.

Zlato

Sublimacija zlata se uporablja za izdelavo poceni medalj in "pozlačenega" nakita. Uporablja se tudi za zdravljenje skenirajočih vzorcev elektronske mikroskopije.

Antracen

Je bela trdna snov, ki se zlahka sublimira. Ta metoda se običajno uporablja za čiščenje.

Salicilna kislina

Uporablja se kot mazilo za lajšanje zvišane telesne temperature, saj zlahka sublimira. Ta metoda se uporablja tudi za njegovo čiščenje.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Helmenstine, Anne Marie, dr. (13. januar 2019). Definicija sublimacije (fazni prehod v kemiji). Pridobljeno: misel.com
3. Sheila Morrissey (2019). Kaj je sublimacija v kemiji? - Opredelitev, postopek in primeri. Študij. Pridobljeno: study.com
4. Chris P. Schaller, dr. (sf). Sublimacija. Pridobljeno: zaposleni.csbsju.edu
5. Sean Wilson. (6. oktober 2013). Izolacija kofeina iz čajnih listov z ekstrakcijo tekočine-tekočine v bazi. Obnovljeno iz: edspace.american.edu
6. JE Taylor in co. Frinters. (1867). Farmacevtska revija in transakcije, letnik 9. Pridobljeno iz: books.google.co.ve
7. Univerza v Torontu Scarborough. (sf). Sublimacija. Pridobljeno: utsc.utoronto.ca
8. Delovna skupina IARC za oceno rakotvornega tveganja za ljudi. (1991). Kava, čaj, mate, metilksantini in metilglioksal. Lyon (FR): Mednarodna agencija za raziskave raka. (Monografije IARC o oceni rakotvornih tveganj za ljudi, št. 51.) Teobromin. Pridobljeno od: ncbi.nlm.nih.gov
9. C. Pan in sod. (1992). Določitev sublimacijskih tlakov trdne raztopine fulerena (C60 / C70). Pridobljeno: pubs.acs.org
10. Odprta univerza. (27. september 2007). Jemanje kofeina iz čaja. Pridobljeno: open.edu
11. Jackie Vlahos. (12. oktober 2018). Kaj je sublimacijski tisk? - Tiskarska terminologija 101. Obnovljeno od: printi.com