20 ĶĪMISKĀS SUBLIMĀCIJAS UN RAKSTURLIELUMU PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Daži ķīmiskās sublimācijas piemēri ir procesi, kuros iziet ūdens, oglekļa dioksīds, jods, arsēns vai sērs. Tajos tiek novērota tieša fāzes maiņa no cietas vielas uz gāzi bez iepriekšējas pārejas uz šķidro fāzi.

Klasiskos sublimācijas piemērus nosaka sausais ledus (attēls apakšā), kas sastāv no sasaldēta oglekļa dioksīda; un jods ar tā purpura kristāliem. Lai uzzinātu, vai savienojums var sublimēties vai nē, jums jāiet uz tā fāžu diagrammu, pamatojoties uz spiedienu un temperatūru (PV).

Sausā ledus gabals reaģē un neitralizē nātrija hidroksīda šķīdumu, kas krāsots ar fenolftaleīnu. Avots: Alessandro e Damiano

Šajās fāžu diagrammās tiek novērots punkts, kurā trīs līnijas, kas atdala cietās, šķidrās un gāzes fāzes, savienojas (un vienlaikus pastāv): trīskāršais punkts. Zem šī punkta līdzsvarā ir divas zonas: viena cietai vielai un otra gāzei. Tādējādi, manipulējot ar spiedienu, tiek panākta tieša cietās gāzes pāreja.

Tāpēc daudzi citi cietie savienojumi var sublimēties, sildot, pazeminot spiedienu vai izmantojot vakuumu.

Sublimācijas piemēri

Sausais ledus

Sausais ledus vai cietais CO ₂ ir reprezentatīvākais sublimācijas piemērs. To sauc par sausu, jo tas neatstāj mitruma pēdas, tas ir auksts un izdala baltos dūmus, kas tik daudz izmantoti lugās.

Tiklīdz tas ir izgatavots (-78,5 ºC), tas sāk sublimēties jebkurā temperatūrā; vienkārši pakļaujiet to saulei, lai tā tūlīt varētu sublimēties. To var redzēt šādā attēlā:

Jods

Gan sausais ledus, gan jods ir cietas molekulas. Jodu veido I ₂ molekulas, kas ir savienotas, veidojot purpursarkanus kristālus. Tā kā to starpmolekulārie spēki ir vāji, ievērojama šo kristālu daļa sublimējas, nevis kūst, karsējot. Iepriekš izskaidrots, kāpēc purpura tvaiki izdalās no joda.

Ledus un sniegs

Sniegotu virsotņu augstumā sniegs var sublimēties, pateicoties zemākam spiedienam, ko izjūt tā kristāli. Tomēr šāda sublimācija ir ārkārtīgi lēna, salīdzinot ar sauso ledu un jodu; ledus un sniega tvaika spiediens ir daudz zemāks, tāpēc tas sublimējas ne tik ātri.

Ja vēlajam faktoram pievieno šo lēno sublimāciju, kas atvelk molekulas no ledus un sniega virsmas, nodzēšot tās virsmu, tad sasalušās masas galu galā tiek noņemtas; tas ir, to lielums ir samazināts, kamēr sniega kalni (morēnas) tiek izplatīti vai izplatīti. Šis attēls parāda ledus sublimāciju:

Mentola

Lai arī jodam ir noteikta raksturīga smaka, no mentola mēs varam izdalīt kvalitāti, kas raksturīga visām cietām vielām, kuras īpašos spiediena vai temperatūras apstākļos var sublimēt: tie ir smaržīgi savienojumi.

Fakts, ka cietai vielai ir smaka, nozīmē, ka tās tvaika spiediens ir pietiekami augsts, lai mēs varētu uztvert tā molekulas ar savu ožu. Tādējādi mentola kristāli var sublimēties, ja tos silda vakuumā. Ja tvaiki nonāk saskarē ar aukstu virsmu, tie nokļūst spilgtu, attīrītu kristālu kolekcijā.

Tāpēc sublimācija ir tehnika, kas ļauj attīrīt gaistošās cietās vielas; stabili piemēri, no kuriem vēl ir pieminējami piemēri.

Cinks

Cinka salīdzinājumā ar citiem metāliem ir ievērojami zema viršanas temperatūra (419,5ºC). Ja to karsē arī, izmantojot vakuumu, jūsu kristāli galu galā sublimējas.

Arsēns

Arsēna gadījums ir vairāk atšķirīgs nekā cinka: tam pat nav nepieciešams spiediens, lai pazeminātos līdz sublimācijai 615 ° C; temperatūra, kurā veidojas pārāk toksiski arsēna tvaiki. Lai izkausētu vai izkausētu, tas jāuzsilda līdz augstam spiedienam.

Metālorganiskie savienojumi

Lai arī nevar vispārināt, ka visi metālorganiskie savienojumi var sublimēties, plašs to repertuārs, ko veido metallocēni, M (C ₅ H ₅ ) ₂ un metāla karbonilgrupa ar koordinētām M-CO saitēm, sublimējas to vājā starpmolekulārā mijiedarbība.

Piemēram, metallocēni, ieskaitot niķelocēnu (zaļu) un vanadocenu (purpursarkanu), sublimējas un pēc tam nogulsnē savus kristālus pievilcīgā un spilgtā ģeometrijā. Mazāk pārsteidzoši, tas pats attiecas uz metāliskajiem karboniliem.

Fullerenes

Baloni C ₆₀ un C ₇₀ savstarpēji mijiedarbojas ar Londonas izkliedes spēkiem, kas atšķiras tikai pēc to molekulmasas. Šādas mijiedarbības relatīvais "vājums" dod fullerēniem tvaika spiedienu, kas spēj pielīdzināties atmosfēras spiedienam 1796 ºC; un šajā procesā viņi sublimē savus melnos kristālus.

Kofeīns

No tējas vai kafijas pupiņām iegūto kofeīnu var attīrīt, ja tas tiek uzkarsēts līdz 160 ºC, jo tā vietā, lai izkausētu, tas uzreiz sublimējas. Šo metodi izmanto kofeīna paraugu attīrīšanai, lai gan daļa no tā satura tiek zaudēta, ja tvaiki izplūst.

Teobromīns

Līdzīgi kā kofeīns, arī teobromīns, kas nāk no šokolādēm vai kakao pupiņām, tiek ekstrahēts pēc sublimācijas 290 ° C temperatūrā. Procesu atvieglo, izmantojot vakuumu.

Saharīns

Saharīna kristāli sublimējas un tiek attīrīti ar vakuuma darbību.

Morfīns

Sintezēto morfīnu, kas izmantojams kā pretsāpju līdzeklis, atkal attīra ar sublimāciju 110 ° C temperatūrā un vakuumu. Gan morfīns, gan kofeīns sastāv no lielām molekulām, bet ar salīdzinoši vājiem starpmolekulāriem spēkiem attiecībā pret to masām.

Kampars

Tāpat kā mentols, kampars ir smaržīga cieta viela, kas, pareizi sildot, sublimē balto tvaiku.

1,4-dihlorbenzols

1,4-dihlorbenzols ir ļoti smaržīga cieta viela ar tādu smaržu kā naftalīnam, kas arī kūst 53 ° C temperatūrā. Tāpēc ir pareizi domāt, ka tā var sublimēties; pat ievērojamā mērā, pat nesasildot, un mēnesi.

Benzoins

Tāpat kā kampars, arī benzoīns ar kampara veida smaržu tiek attīrīts ar sublimāciju.

Puriņa

Purīns un citas slāpekļa bāzes var sublimēties temperatūrā virs 150ºC, izmantojot vakuumu no baktēriju šūnām.

Arsēns

615 ° C temperatūrā arsēns sublimējas. Tas ir bīstams, ņemot vērā elementa toksicitāti.

Sērs

Šis elements sublimējas no 25 līdz 50 ° C, izraisot toksiskas un nosmakušas gāzes.

Alumīnijs

Dažos rūpniecības procesos šis metāls tiek sublimēts virs 1000 ° C.

Metalurģija

Daži sakausējumi tiek attīrīti ar sublimācijas metodēm. Tādā veidā savienojumi, kas veido sakausējumu, tiek atdalīti, iegūstot attīrītus produktus.

Sublimācijas druka

Sublimāciju izmanto arī attēlu drukāšanai uz poliestera vai polietilēna priekšmetiem vai virsmām. Attēls, kas izgatavots ar sublimējamiem cietajiem pigmentiem, tiek uzkarsēts uz objekta, lai uz tā pastāvīgi uzdrukātu. Pielietotais siltums palīdz arī materiāla porām atvērties tā, lai krāsainās gāzes izietu cauri tām.

Komētas takas

Komētas sašaurināšanās ir to satura sublimācijas rezultāts no ledus un citām saldētām gāzēm. Tā kā spiediens kosmosā praktiski nepastāv, kad šie ieži apņem zvaigzni, to siltums sasilda tās virsmu un liek tām izdalīt gāzveida daļiņu halo, kas atspoguļo uz tām izstaroto gaismu.

Mākslinieciskā sublimācija

Lai arī tas atstāj ķīmiskās vai fizikālās jomas, vārds “cildens” attiecas arī uz to, kas pārsniedz parasto; neaptverams skaistums, maigums un dziļums. No vienkāršā vai vienkāršā (cietā) mākslas darba vai jebkura cita elementa var pacelties (gāze), lai pārveidotos par kaut ko cildenu.

Drukas tintes

Sausās sublimācijas printeri izmanto sublimācijas procesu, lai drukātu foto kvalitātes attēlus. Process sākas, kad ir īpašas plēves, kas satur cietus pigmentus, kuri, uzkarsēti, sublimējas un vēlāk tiek atkārtoti uztverti.

Attēlus var izdrukāt uz poliestera piedurknēm, katliem vai alumīnija vai hroma folijas.

Aromatizētāji

Cietie gaisa atsvaidzinātāji arī sublimējas. Šie savienojumi parasti ir esteri, ieskaitot tos, kas karājas tualetē. Tas ir veids, kā ķīmiskās vielas nonāk tieši gaisā un padara smaržu svaigu.

Kadmijs

Vēl viens elements, kas sublimējas zemā spiedienā. Tas ir īpaši problemātiski situācijās, kad strādājat lielā vakuumā.

Grafīts

Šis materiāls tiek sublimēts, izlaižot lielu ampēru elektrisko strāvu lielā vakuumā. Šī procedūra tiek izmantota transmisijas elektronu mikroskopijā, lai paraugi būtu vadītspējīgi un ar augstāku izšķirtspēju.

Zelts

Zelta sublimācija tiek izmantota lētu medaļu un "apzeltītu" rotu izgatavošanai. To izmanto arī skenējošu elektronu mikroskopijas paraugu apstrādei.

Antracēns

Tā ir balta cieta viela, kas viegli sublimējas. Šo metodi parasti izmanto attīrīšanai.

Salicilskābe

To lieto kā ziedes drudža mazināšanai, jo tā viegli sublimējas. Šo metodi izmanto arī tās attīrīšanai.

Atsauces

1. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. gada 13. janvāris). Sublimācijas definīcija (fāžu pāreja ķīmijā). Atgūts no: domaco.com
3. Šeila Moriseja. (2019. gads). Kas ir sublimācija ķīmijā? - Definīcija, process un piemēri. Pētījums. Atgūts no: study.com
4. Kriss P. Šīlers, Ph.D. (sf). Sublimācija. Atgūts no: darbinieki.csbsju.edu
5. Šons Vilsons. (2013. gada 6. oktobris). Kofeīna izdalīšana no tējas lapām, ekstrahējot ar skābju bāzes šķidrumu un šķidrumu. Atgūts no: edspace.american.edu
6. Dž. Teilors un līdz. Frinters. (1867). Farmaceitiskais žurnāls un darījumi, 9. sējums. Atgūts no vietnes: books.google.co.ve
7. Toronto Skārboro universitāte. (sf). Sublimācija. Atgūts no: utsc.utoronto.ca
8. IARC darba grupa cilvēku kancerogēno risku novērtēšanai. (1991). Kafija, tēja, mate, metilksantīni un metilglikoksāls. Liona (FR): Starptautiskā vēža pētījumu aģentūra. (IARC monogrāfijas par kancerogēno risku novērtēšanu cilvēkiem, Nr. 51.) Teobromīns. Atgūts no: ncbi.nlm.nih.gov
9. C. Pan et al. (1992). Flērēna (C60 / C70) cietā šķīduma sublimācijas spiediena noteikšana. Atgūts no: pubs.acs.org
10. Atklātā universitāte. (2007. gada 27. septembris). Kofeīna izņemšana no tējas. Atgūts no: open.edu
11. Džekijs Vlahoss. (2018. gada 12. oktobris). Kas ir sublimācijas druka? - Drukāšanas terminoloģija 101. Atgūts no: printi.com