A sublimaatio Se on muutos aineen fysikaalisessa tilassa, jolle on ominaista suora siirtyminen kiinteästä faasista kaasufaasiin kulkematta nestefaasin läpi. Tarkkaan ottaen mikä tahansa aine voi sublimoitua, mutta tietyissä paine- ja lämpötilaolosuhteissa. Sublimaatio korreloi kiinteän faasin höyrynpaineen sekä kiinteiden aineiden molekyylien välisten vuorovaikutusten kanssa.
Tämä prosessi on helposti havaittavissa palassa kuivajäätä, joka koostuu kiinteästä hiilidioksidista. Hiilidioksidi sublimoituu paineen alaisena ja huoneenlämpötilassa. Sublimaatiolle vastakkaista prosessia voidaan kutsua uudelleensublimaatioksi tai kerrostukseksi. Jotta sublimaatio tapahtuisi, aineen täytyy absorboida energiaa, joten sitä pidetään endotermisenä prosessina.
Lue myös: Mitkä ovat aineen fyysiset tilat?
Yhteenveto sublimaatiosta
Sublimaatio on suora kulku kiinteästä faasista kaasufaasiin ilman nestefaasia.
Tietyt paine- ja lämpötilaolosuhteet ovat tarpeen aineen sublimoitumisen tarkkailemiseksi.
Sublimaatioon vaikuttavat termodynaamiset näkökohdat, kuten höyrynpaine kiinteässä faasissa ja molekyylien väliset vuorovaikutukset.
Sublimaatio on endoterminen prosessi.
Esimerkki sublimaatiosta on se, mitä tapahtuu kuivajäässä, joka koostuu kiinteästä hiilidioksidista.
Mitä on sublimaatio?
sublimaatio on suora siirtyminen kiinteästä faasista kaasufaasiin, käymättä läpi nestefaasia. Sitä esiintyy tietyissä lämpötila- ja paineolosuhteissa joidenkin kiinteiden aineiden kohdalla. Tämä siirtymä on fysikaalinen tilanmuutosprosessi, joka ei sisällä kemiallisia reaktioita.
Käänteistä prosessia eli suoraa siirtymistä kaasufaasista kiinteään faasiin kutsutaan eri tavoin. Jotkut kirjoittajat säilyttävät sanan sublimaatio tälle vaihemuutokselle, kun taas toiset käyttävät "resublimaatiota" ja jopa "laskeumaa".
Kuinka sublimaatio toimii
Sublimoinnin ja haihdutuksen välille voidaan vetää rinnakkaisuus. Molemmissa tapauksissa päätepiste on kaasufaasi. Ero on ilmeisesti lähtövaiheessa: kiinteä sublimaatioon ja neste haihdutukseen.
Kummassakin tapauksessa, on paineen vaikutusta depor ja myös termodynaamiset näkökohdat, joihin liittyy lämpöä ja molekyylien välisiä vuorovaikutuksia.
Mikä on höyrynpaine?
Suljetussa nestettä sisältävässä astiassa on mahdollista havaita, että nestefaasin ja höyryfaasin välillä on tasapaino. Tämä johtuu siitä, että jopa kiehumislämpötilan alapuolella läsnä oleva energia riittää joidenkin nesteen molekyylien irtoamiseen ja siirtymiseen höyryyn. Jotkut höyrymolekyylit voivat kuitenkin myös kondensoitua uudelleen ja palata nestefaasiin, mikä osoittaa prosessin palautuvuuden.
Tämä höyry, joka on tehty aine (sillä on massa ja tilavuus), harjoituksia paine nesteen pinnalle, joka tunnetaan höyrynpaineena. Se ei ole riippuvainen nesteen määrästä, vaan lämpötilasta, sillä mitä korkeampi lämpötila, sitä helpommin molekyylit irtoavat nestefaasista.
Nesteitä, joilla on korkea höyrynpaine tavallisissa lämpötiloissa, kutsutaan haihtuviksi. Esimerkiksi 25 °C: ssa etyylieetterin höyrynpaine on 0,58 atm, asetonin (propanonin) höyrynpaine on 0,29 atm, kun taas veden höyrynpaine on 0,023 atm. Muuten, kun höyrynpaine on identtinen ilmanpaineen kanssa, neste kiehuu. Saat lisätietoja höyrynpaineesta napsauttamalla tässä.
Höyrynpaine ja sublimaatio
Vaikka vähemmässä määrin, kiinteillä aineilla on myös höyrynpaine, mutta paljon alhaisempi kuin nesteiden. Esimerkiksi jopa 1000 K: n lämpötilassa raudan höyrynpaine on vain 9,21 x 10-20 atm. Jotkut kiinteät aineet, kuten jodi, onnistuvat kuitenkin sublimoitumaan, jolloin höyrynpaine on korkeampi normaaleissa lämpötiloissa (4 x 10-4 atm).
Tämä on mahdollista vain molekyylien siirtyessä kiinteästä tilasta suoraan kaasumaiseen tilaan. Jotta tämä tapahtuisi, kiinteän aineen molekyylien on oltava läsnä molekyylien välisiä vuorovaikutuksia heikko (esimerkiksi jodissa ne ovat indusoitua dipoli-indusoitua dipolityyppiä).
Se on myös nähtävissä sublimaatioprosessi on endoterminen, eli on olemassa tarve, että kiinteän aineen molekyylit absorboivat energiaa lämmön muodossa, jotta ne voivat katkaista molekyylien väliset vuorovaikutukset ja siirtyä höyrytilaan. Mukana olevan lämmön määrä voidaan mitata termodynaamisella suurella, joka tunnetaan sublimaatioentalpiana.
Vaihekaavio
Vastaanottaja tietää, millä paine- ja lämpötila-alueella kiinteän aineen sublimoituminen tapahtuu, sinun on arvioitava vaihekaaviosi. Katsotaanpa hiilidioksidin, CO: n, tapausta2.
Vaihekaaviossa tilojen (kiinteä, neste ja kaasu) väliset rajaviivat yhdistävät paine- ja lämpötila-arvot tapahtuu tilanmuutos. Tarkasteltaessa CO2:n tapausta havaitaan, että 1 ilmakehän paineessa kiinteä faasi siirtyy suoraan höyryfaasiin lämpötilassa -78,5 °C, mikä on ominaista sublimaatiolle.
Hiilidioksidilla on nestefaasia vain yli 5,11 ilmakehän paineissa, ja tämän paineen jälkeen sublimoituminen ei ole enää mahdollista. Saat lisätietoja vaihekaaviosta napsauttamalla tässä.
esimerkkejä sublimaatiosta
Kuivajää: kuivajää, jota käytetään usein sumuefektien tekemiseen juhlissa ja tapahtumissa, on itse asiassa kiinteää hiilidioksidia.
koipalloja: koipallot on valmistettu naftaleenista, aromaattisesta orgaanisesta yhdisteestä. Sitä käytetään poistamaan pahoja hajuja ja myös karkottamaan yöperhoja, torakoita ja muita myrkyllisiä eläimiä, minkä vuoksi niitä käytetään yleisesti kaapissa tai jopa pisuaarissa.
Kamferi: Kamferikivillä voi myös sublimoitua ominainen tuoksu. Ne myös pelottelevat hyttysiä ja estävät hometta.
Jodi: halogeeneihin kuuluva ei-metalli myös sublimoituu.
Esitetyistä aineista kuitenkin vain hiilidioksidi sublimoituu ympäristön olosuhteissa. Muut, jopa sublimoituneena, voivat käydä läpi normaalin fuusion paineessa, jossa elämme.
Lue myös: Plasma - aineen neljäs tila
Ratkaistiin harjoituksia sublimaatiosta
Kysymys 1
(Fuvest 2020) Supermarketeissa on tavallista löytää niin sanottuja pakastekuivattuja ruokia, kuten hedelmiä, vihanneksia ja lihaa. Pakastekuivatut ruoat sopivat kulutukseen pitkänkin ajan jälkeen, myös ilman jäähdytystä. Termi "lyofilisoitu" näissä elintarvikkeissa viittaa pakastusprosessiin ja sitä seuraavaan vedenpoistoon vesisublimaatiolla. Veden sublimoituminen edellyttää olosuhteiden yhdistelmää, kuten paine-lämpötila-kaaviossa esitetään, jossa viivat edustavat faasimuutoksia.
Huolimatta prosessista, joka vaatii teollisesti tietyn teknologian käyttöä, on näyttöä siitä, että ihmiset Esikolumbialaiset, jotka asuivat Andien korkeimmilla alueilla, pystyivät pakastekuivaamaan ruokaa, mikä mahdollisti sen säilyttämisen enemmän aikaa. Tarkista vaihtoehto, joka selittää, kuinka luonnollinen pakastekuivausprosessi tapahtui:
a) Veden sublimoituminen tapahtui alhaisten lämpötilojen ja korkean ilmanpaineen vuoksi vuoristossa.
b) Kylmien kausien luonnollisen jäätymisen jälkeen ruoka vietiin vuorten alimmalle alueelle, missä ilmanpaine oli alhaisempi, mikä mahdollisti sublimoitumisen.
c) Ruoka altistettiin auringolle lämpötilan nostamiseksi, ja alhainen paikallinen ilmanpaine suosi jähmettymistä.
d) Lämpötilat olivat kylminä aikoina kylminä aikoina tarpeeksi alhaisia elintarvikkeiden jäädyttämistä varten, ja alhainen ilmanpaine korkeilla vuorilla mahdollisti sublimoinnin.
e) Elintarvikkeet, kun ne olivat luonnollisesti pakastettuja, puristettiin lisäämään painetta, jotta sublimaatio voisi tapahtua.
Vastaus: D-kirjain.
Lyofilisoinnissa tapahtuu veden jäätyminen ja sen myöhempi sublimaatio. Esikolumbialaiset kansat saattoivat suorittaa tällaisen prosessin, koska talvella vesi saattoi jäätyä (nuoli 1) ja Andien korkeimpien alueiden alhaisilla paineilla (nuoli 2) se voisi sublimoitua (nuoli 3).
kysymys 2
(Uerj 2005) Jäähdytysprosesseissa laajalti käytetty kuivajää tai jähmettynyt hiilidioksidi sublimoituu ympäristön olosuhteissa. Tämän muutoksen aikana esiintyy muun muassa energian vaihtelun ja vuorovaikutusten katkeamisen ilmiöitä.
Nämä ilmiöt luokitellaan vastaavasti seuraavasti:
a) eksoterminen - interioninen
b) eksoterminen - ytimien välinen
c) isoterminen - interatominen
d) endoterminen - molekyylienvälinen
Vastaus: D-kirjain.
Sublimaatio on endoterminen prosessi, koska se vaatii lämmön absorptiota häiritäkseen vuorovaikutuksia, jotka pitävät kiinteän faasin molekyylit tiiviinä. Nämä vuorovaikutukset ovat molekyylien välistä tyyppiä.
Kirjailija: Stefano Araujo Novais
Kemian opettaja
