POVRATNA SUBLIMACIJA: KONCEPT IN PRIMERI - KEMIJA - 2026

Povratne sublimacija je termodinamični proces, pri katerem pride do spremembe državno eksotermno plina v obliki trdne snovi, ne da bi najprej postane tekoča. Znana je tudi po imenih regresivne sublimacije, desublimacije ali odlaganja; slednji se najbolj uporablja v šolskih in enciklopedičnih besedilih.

Povratna sublimacija naj bi bila eksotermičen proces, ker morajo plinoviti delci (atomi ali molekule) izgubljati energijo, ki sprošča toploto v okolje; tako, da se dovolj ohladi, da se na površini tvorijo kristali, strdijo ali zmrznejo.

Povratna sublimacija se pojavi tam, kjer je dovolj hladne površine, da se lahko kristali odložijo neposredno iz plinske faze. Vir: Pixabay.

Beseda "nanašanje" (in ne "nanašanje" pomeni, da se delci odlagajo v plinasti fazi, ne da bi zmočili sprejemno površino. Zato pojave inverzne sublimacije pogosto najdemo na ledenih predmetih; na primer z zmrzaljo, odloženo na listje ali zimske pokrajine.

Takšno odlaganje pogosto zazna tanka plast kristalov; čeprav je lahko tudi iz navideznega prahu ali gline. Z nadzorovanjem tega procesa lahko oblikujemo nove večplastne materiale, pri čemer je vsak sloj sestavljen iz posebne trdne snovi, ki se odlaga s kemičnimi ali fizikalnimi procesi.

Koncept povratne sublimacije

Povratna sublimacija, kot razkriva samo njeno ime, je nasprotni pojav sublimaciji: ne začne iz trdne snovi, ki izhlapi, temveč iz plina, ki se strdi ali zamrzne.

Če razmislite molekularno, bo videti neverjetno, da se plin lahko ohladi do točke, ko sploh ne kondenzira; to pomeni, da prehaja v tekoče stanje.

Vloga površine

Plin, močno neurejen in razpršen, nenadoma uspe preurediti svoje delce in se uveljaviti kot trdna snov (ne glede na videz).

To bo že samo po sebi kinetično in termodinamično težko, saj potrebuje oporo, ki sprejema plinske delce in jih koncentrira, tako da se med seboj medsebojno vplivajo in hkrati izgubljajo energijo; se pravi, medtem ko se ohlajajo. Tu sodelujejo površine, izpostavljene plinu: služijo kot podpora in izmenjevalec toplote.

Delci plina izmenjujejo toploto s hladnejšo ali ledeno površino, zato se upočasnijo in malo po malo se tvorijo prva kristalna jedra. Na teh jedrih, hladnejših od okoliškega plina, se začnejo odlagati drugi delci, ki so vgrajeni v njihovo strukturo.

Končni rezultat tega postopka je, da se na površini tvori plast kristalov ali trdnih snovi.

Pogoji

Da se lahko zgodi obratna sublimacija, mora obstajati eden od teh dveh pogojev: površina, ki je v stiku s plinom, mora imeti temperaturo pod lediščem; ali pa je treba plin ohladiti tako, da se takoj, ko se dotakne površine, odloži, ko moti njegovo ciljno stabilnost.

Po drugi strani pa lahko do odlaganja pride tudi, ko je plin vroč. Če je površina dovolj hladna, se bo visoka temperatura plina nanjo nenadoma prenesla in povzročila, da se njeni delci prilagodijo strukturi površine.

Pravzaprav obstajajo metode, pri katerih površina sploh ne sme biti hladna, saj neposredno sodeluje v reakciji s plinastimi delci, ki se končajo kovalentno (ali kovinsko), na njih naložijo.

V tehnološki industriji se široko uporablja metodologija, ki deluje na podlagi tega načela in se imenuje kemično nanašanje hlapov z zgorevanjem.

Primeri obratne sublimacije

Pivo oblečeno kot nevesta

Ko je pivo tako hladno, da je kozarec njegove steklenice pokrit z belo barvo, ko ga vzamemo iz hladilnika, pravi, da je oblečen kot nevesta.

Steklenica piva zagotavlja potrebno površino za molekule vodne pare, H ₂ O, da se lahko trčijo in hitro izgubijo energijo. Če je kozarec črn, boste opazili, kako od nikoder postane bel, in ga lahko odtrgate s nohtom, da nanj napišete sporočila ali narišete slike.

Včasih je odlaganje vlage iz okolja takšno, da je pivo videti prekrito z belim mrazom; vendar učinek ne traja dolgo, saj ko mine minuta, kondenzira in navlaži roko tistih, ki ga držijo in pijejo.

Mraz

Podobno kot se dogaja na stenah piva, tudi mraz odlaga na notranje stene nekaterih hladilnikov. Prav tako so te plasti ledenih kristalov v naravi opažene na ravni tal; ne pada z neba za razliko od snega.

Prehlajena vodna para trči v površino listov, dreves, trave itd. In na koncu jim daje toploto, da se ohladijo in se lahko naselijo na njih ter se pokažejo v svojih značilnih in sijočih kristalnih vzorcih.

Fizično odlaganje

Do zdaj se je govorilo o vodi; Kaj pa druge snovi ali spojine? Če na primer v komori obstajajo plinasti zlati delci in se vnese hladen in odporen predmet, se bo na njej odlagala plast zlata. Enako bi se zgodilo z drugimi kovinami ali spojinami, dokler ne potrebujejo zvišanja tlaka ali podtlaka.

Pravkar je bilo opisano, da gre za metodo, imenovano fizično nanašanje, in jo uporabljamo v industriji materialov za ustvarjanje kovinskih premazov na določenih delih. Zdaj je težava v tem, kako pridobiti plinaste atome zlata brez velike porabe energije, saj so potrebne zelo visoke temperature.

Prav tam pride vakuum, da olajša prehod iz trdne snovi v plin (sublimacija), pa tudi uporabo elektronskih žarkov.

Saje na dimniških stenah se pogosto navaja kot primer fizičnega nalaganja; čeprav se zelo drobni delci ogljika, ki so že v trdnem stanju in suspendirani v dimu, preprosto umirijo, ne da bi se pri tem spremenili. To vodi v temnenje sten.

Kemična usedlina

Če pride do kemične reakcije med plinom in površino, potem gre za kemično nanašanje. Ta tehnika je običajna pri sintezi polprevodnikov, pri prevleki polimerov z baktericidnimi in fotokatalitičnimi plastmi TiO ₂ ali za zagotavljanje mehanskega zaščitnega materiala, če jih premažemo z ZrO ₂ .

Zahvaljujoč kemičnemu odlaganju je mogoče dobiti površine diamantov, volframa, teluridov, nitridov, karbidov, silicija, grafena, ogljikovih nanocevk itd.

Spojine, ki imajo atom M, ki ga je treba odložiti in so tudi dovzetne za termično razkroj, lahko prinesejo M v površinsko strukturo, tako da postane trajno pritrjen.

Zato se običajno uporabljajo organometalni reagenti, ki se pri razpadu odpovejo kovinskim atomom, ne da bi jih bilo treba pridobiti neposredno iz njega; to pomeni, da ne bi bilo treba uporabiti kovinskega zlata, ampak zlati kompleks, da bi ustvarili želeno zlato "prevleko".

Upoštevajte, kako se začetni koncept obratnega sublimacije ali odlaganja konča razvija v skladu s tehnološkimi aplikacijami.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Maria Estela Raffino. (12. november 2019). Povratna sublimacija. Pridobljeno iz: concept.de
3. Wikipedija. (2019). Odlaganje (fazni prehod). Pridobljeno: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, dr. (13. januar 2019). Opredelitev nalaganja v kemiji. Pridobljeno: misel.com
5. Maleški, Mallory. (06. decembra 2019). Razlika med nanašanjem in sublimacijo. sciaching.com. Pridobljeno: sciaching.com
6. Enciklopedija primerov (2019). Odlaganje Pridobljeno iz: example.co