APGRIEZTĀ SUBLIMĀCIJA: JĒDZIENS UN PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Reverse sublimācijas ir termodinamisks process, kurā mainās no valsts eksotermiski gāzes ciets bez vispirms kļūst šķidrs. To pazīst arī ar regresīvas sublimācijas, desublimācijas vai nogulsnēšanas nosaukumiem; pēdējais ir visvairāk izmantots skolas un enciklopēdiskos tekstos.

Apgrieztā sublimācija tiek uzskatīta par eksotermisku procesu, jo gāzveida daļiņām (atomiem vai molekulām) jāzaudē enerģija, izdalot siltumu vidē; tādā veidā, lai tas pietiekami atdzistu, lai veidotu kristālus, sacietētu vai sasaltu uz virsmas.

Apgrieztā sublimācija notiek visur, kur ir pietiekami auksta virsma, lai kristāli uz tā varētu nogulsnēties tieši no gāzes fāzes. Avots: Pixabay.

Vārds “nogulsnēšanās” (un nevis “nogulsnēšanās”) nozīmē, ka daļiņa nogulsnējas no gāzveida fāzes, nesamitrinot uztverošo virsmu. Tāpēc apledojušos objektos bieži sastopamas apgrieztas sublimācijas parādības; piemēram, ar salnām, kas nogulsnējušās uz lapām vai ziemas ainavām.

Šādu nogulsnēšanos bieži nosaka plāns kristālu slānis; kaut arī tas var būt arī no šķietama pulvera vai māla. Kontrolējot šo procesu, var izveidot jaunus daudzslāņu materiālus, kur katrs slānis sastāv no īpašas cietas vielas, kas nogulsnējas ķīmiskos vai fizikālos procesos.

Reversās sublimācijas jēdziens

Apgrieztā sublimācija, kā atklāj tikai tās nosaukums, ir pretēja parādība sublimācijai: tā sākas nevis no cietas vielas, kas iztvaiko, bet no gāzes, kas sacietē vai sasalst.

Ja jūs domājat molekulāri, tas izskatīsies pārsteidzoši, ka gāze spēj atdzist līdz vietai, kur tā pat nemaz nekondensējas; tas ir, tas pāriet šķidrā stāvoklī.

Virsmas loma

Gāzei, kas ir ļoti nesakārtota un izkliedēta, pēkšņi izdodas pārkārtot tās daļiņas un kļūt par cietu (neatkarīgi no izskata).

Tas pats par sevi būs kinētiski un termodinamiski grūti, jo tam ir vajadzīgs balsts, kas uztver gāzes daļiņas un koncentrē tās tā, lai tās mijiedarbotos savā starpā, vienlaikus zaudējot enerģiju; tas ir, kamēr viņi atdziest. Šeit piedalās gāzei pakļautā virsma: kalpo kā balsts un siltummainis.

Gāzes daļiņas apmainās ar siltumu ar vēsāku vai apledojušu virsmu, tāpēc tās palēninās un pamazām veidojas pirmie kristāliskie kodoli. Šajos kodolos, kas ir aukstāki par apkārtējo gāzi, sāk nogulsnēties citas daļiņas, kuras tiek iekļautas to struktūrā.

Rezultāts šajā procesā ir tāds, ka uz virsmas veidojas kristālu vai ciets slānis.

Noteikumi

Lai notiktu apgriezta sublimācija, parasti ir jānotiek vienam no šiem diviem nosacījumiem: virsmai, kas nonāk saskarē ar gāzi, jābūt temperatūrai zem tās sasalšanas punkta; vai arī gāze ir jāatdzesē tā, lai, tiklīdz tā pieskaras virsmai, kurai tā tiek uzklāta, kad tā traucē mērķa stabilitāti.

No otras puses, nogulsnēšanās var notikt arī tad, kad gāze ir karsta. Ja virsma ir pietiekami atdzisusi, augsta gāzes temperatūra tajā pēkšņi pāriet un liek daļiņām pielāgoties virsmas struktūrai.

Faktiski ir metodes, kurās virsmai pat nav jābūt aukstai, jo tā tieši piedalās reakcijā ar gāzveida daļiņām, kas uz tā nodarbojas kovalenti (vai metāliski).

Tehnoloģiju nozarē tiek plaši izmantota metodika, kas darbojas pēc šī principa, un to sauc par ķīmisku tvaiku nogulsnēšanos sadedzināšanas laikā.

Apgrieztas sublimācijas piemēri

Alus ģērbies kā līgava

Kad alus ir tik auksts, ka tā pudeles glāzi aizsedz baltā krāsā, kad to izņem no ledusskapja, tiek teikts, ka tas ir ģērbies kā līgava.

Alus pudele nodrošina vajadzīgo platība attiecībā uz molekulām ūdens tvaiku, H ₂ O, saduras un ātru zaudē enerģiju. Ja stikls ir melns, jūs pamanīsit, kā no nekurienes tas kļūst balts, un varat to noplēst ar nagu, lai rakstītu ziņas vai uz tā attēlotu attēlus.

Dažreiz mitrums no apkārtējās vides nogulsnējas tā, ka alus šķiet klāts ar baltiem sals; bet efekts nav ilgstošs, jo, minūti ritot, tas kondensējas un samitrina to cilvēku roku, kas to tur un dzer.

Sals

Līdzīgi tam, kas notiek uz alus sienām, dažu ledusskapju iekšējās sienās sals. Tāpat šie ledus kristālu slāņi tiek novēroti dabā zemes līmenī; atšķirībā no sniega tas nenokrīt no debesīm.

Pārdzesēti ūdens tvaiki saduras ar lapu, koku, zāles utt. Virsmu un nonāk tiem siltumā, lai atdzistu un spētu uz tiem apmesties, un izpaudītos raksturīgajos un starojošajos kristāliskajos veidos.

Fiziskā nogulsnēšanās

Līdz šim ir runāts par ūdeni; Bet kā ar citām vielām vai savienojumiem? Piemēram, ja kamerā ir gāzveida zelta daļiņas un tiek ievests auksts un izturīgs priekšmets, tad uz tā tiks uzlikts zelta slānis. Tas pats notiktu ar citiem metāliem vai savienojumiem, ja vien tiem nav nepieciešams paaugstināt spiedienu vai vakuumu.

Tas, kas tikko tika aprakstīts, attiecas uz metodi, ko sauc par fizikālu nogulsnēšanos, un to izmanto materiālu rūpniecībā, lai izveidotu metāla pārklājumus konkrētām detaļām. Tagad problēma ir saistīta ar to, kā iegūt gāzveida zelta atomus bez liela enerģijas patēriņa, jo ir nepieciešama ļoti augsta temperatūra.

Tieši tur nonāk vakuums, lai atvieglotu pāreju no cietas vielas uz gāzi (sublimācija), kā arī elektronu staru izmantošanu.

Kvēpi uz skursteņa sienām bieži tiek minēti kā fiziskas nogulsnes piemērs; lai arī ļoti smalkās oglekļa daļiņas, kas jau ir cietā stāvoklī un suspendētas dūmos, vienkārši nokārtojas, nemainot stāvokli. Tas noved pie sienu melnēšanas.

Ķīmiskā nogulsnēšanās

Ja starp gāzi un virsmu notiek ķīmiska reakcija, tad tā ir ķīmiska nogulsnēšanās. Šī metode ir izplatīta pusvadītāju sintēzē, polimēru pārklāšanā ar TiO ₂ baktericīdiem un fotokatalītiskiem slāņiem vai arī mehāniskas aizsardzības materiāla iegūšanai, pārklājot tos ar ZrO ₂ .

Pateicoties ķīmiskajam nogulsnējumam, ir iespējams iegūt dimantus, volframu, telurīdus, nitrīdus, karbīdus, silīciju, grafēnus, oglekļa nanocaurules utt.

Savienojumi, kuriem ir nogulsnējamais M atoms un kuri ir arī jutīgi pret termisko sadalīšanos, var dot M virsmas struktūrai tā, lai tā paliekoši piestiprinātos.

Tāpēc parasti tiek izmantoti organiskie metāliskie reaģenti, kas sadaloties atsakās no metāla atomiem un nav nepieciešams to iegūt tieši no tā; tas ir, lai izveidotu vēlamo zelta “galvanizāciju”, nebūtu jāizmanto metālisks zelts, bet drīzāk zelta komplekss.

Ņemiet vērā, kā sākotnējā apgrieztā sublimācijas vai nogulsnēšanas koncepcija attīstās atbilstoši tehnoloģiskajiem lietojumiem.

Atsauces

1. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
2. Marija Estela Raffino. (2019. gada 12. novembris). Apgrieztā sublimācija. Atgūts no: concept.de
3. Wikipedia. (2019. gads). Nogulsnēšana (fāzes pāreja). Atgūts no: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. gada 13. janvāris). Depozīcijas definīcija ķīmijā. Atgūts no: domaco.com
5. Malesky, Mallory. (2019. gada 6. decembris). Atšķirība starp nogulsnēšanos un sublimāciju. zinātne.com. Atgūts no: sciencing.com
6. Piemēru enciklopēdija (2019). Nogulsnēšanās Atgūts no: Communities.co