A sublimacija Tai medžiagos fizinės būsenos pokytis, kuriam būdingas tiesioginis perėjimas iš kietosios fazės į dujinę, nepereinant skystosios fazės. Griežtai kalbant, bet kuri medžiaga gali būti sublimuojama, tačiau tam tikromis slėgio ir temperatūros sąlygomis. Sublimacija yra koreliuojama su garų slėgiu kietoje fazėje, taip pat su kietųjų medžiagų vykdoma tarpmolekuline sąveika.
Šį procesą galima lengvai stebėti sauso ledo gabale, kurį sudaro kietas anglies dioksidas. Anglies dioksidas sublimuoja esant slėgiui ir kambario temperatūroje. Sublimacijai priešingas procesas gali būti vadinamas resublimacija arba nusodinimu. Kad įvyktų sublimacija, medžiaga turi sugerti energiją, todėl ji laikoma endoterminiu procesu.
Taip pat skaitykite: Kokios yra materijos fizinės būsenos?
Šio straipsnio temos
- 1 – Sublimacijos santrauka
- 2 – kas yra sublimacija?
-
3 - Sublimacijos veikimas
- Kas yra garų slėgis?
- Garų slėgis ir sublimacija
- Fazių diagrama
- 4 - Sublimacijos pavyzdžiai
- 5 - Išspręsti sublimacijos pratimai
Santrauka apie sublimaciją
Sublimacija yra tiesioginis perėjimas iš kietosios fazės į dujinę, nepereinant skystosios fazės.
Norint stebėti medžiagos sublimaciją, būtinos specialios slėgio ir temperatūros sąlygos.
Sublimacijai įtakos turi termodinaminiai aspektai, tokie kaip garų slėgis kietojoje fazėje ir tarpmolekulinės sąveikos.
Sublimacija yra endoterminis procesas.
Sublimacijos pavyzdys yra tai, kas vyksta sausame lede, kurį sudaro kietas anglies dioksidas.
Kas yra sublimacija?
sublimacija yra tiesioginis perėjimas iš kietosios fazės į dujinę, nepraeinant skystosios fazės. Kai kurioms kietosioms medžiagoms tai atsiranda tam tikromis temperatūros ir slėgio sąlygomis. Šis perėjimas yra fizinis būsenos pasikeitimo procesas, nesusijęs su cheminėmis reakcijomis.
Atvirkštinis procesas, ty tiesioginis perėjimas iš dujinės fazės į kietąją fazę, vadinamas įvairiai. Kai kurie autoriai šiam fazės pokyčiui pasilieka žodį sublimacija, o kiti naudoja „resublimaciją“ ir net „nusodinimą“.
Nesustok dabar... Po viešumos dar daugiau ;)
Kaip veikia sublimacija
Galima brėžti paralelę tarp sublimacijos ir garavimo. Abiem atvejais galutinis taškas yra dujų fazė. Akivaizdu, kad skirtumas yra pradinėje fazėje: kietas sublimacijai ir skystis garavimui.
Abiem atvejais, yra slėgio įtaka deporacija ir termodinaminiai aspektai, apimantys šilumą ir tarpmolekulines sąveikas.
Kas yra garų slėgis?
Uždaroje talpykloje, kurioje yra skystis, galima suvokti, kad tarp skystosios fazės ir garų fazės yra pusiausvyra. Taip nutinka todėl, kad net žemiau virimo temperatūros esamos energijos pakanka, kad kai kurios skysčio molekulės atsiskirtų ir patektų į garus. Tačiau kai kurios garų molekulės taip pat gali vėl kondensuotis ir grįžti į skystąją fazę, o tai rodo proceso grįžtamumą.
Šie garai, pagaminti iš medžiaga (turi masę ir tūrį), pratimai slėgis skysčio paviršiuje, žinomas kaip garų slėgis. Tai priklauso ne nuo skysčio kiekio, o nuo temperatūros, nes kuo aukštesnė temperatūra, tuo lengviau molekulės atsiskiria nuo skystosios fazės.
Skysčiai, kurių garų slėgis įprastoje temperatūroje yra aukštas, vadinami lakiaisiais. Pavyzdžiui, 25°C temperatūroje etilo eterio garų slėgis yra 0,58 atm, acetono (propanono) – 0,29 atm, o vandens – 0,023 atm. Beje, kai garų slėgis yra identiškas atmosferos slėgiui, skystis užverda. Norėdami sužinoti daugiau apie garų slėgį, spustelėkite čia.
Garų slėgis ir sublimacija
Nors ir mažesniu mastu, kietosios medžiagos taip pat turi garų slėgį, bet daug mažesnis nei skysčių. Pavyzdžiui, net esant 1000 K temperatūrai geležies garų slėgis yra tik 9,21 x 10-20 atm. Tačiau kai kurios kietosios medžiagos, pavyzdžiui, jodas, gali sublimuotis, todėl normalioje temperatūroje susidaro didesnis garų slėgis (4 x 10-4 atm).
Tai įmanoma tik molekulėms pereinant iš kietos būsenos tiesiai į dujinę. Kad tai įvyktų, turi būti kietosios medžiagos molekulių tarpmolekulinės sąveikos silpnas (pavyzdžiui, jode jie yra indukuoto dipolio sukelto dipolio tipo).
Taip pat matyti, kad sublimacijos procesas yra endoterministy kietosios medžiagos molekulės turi sugerti energiją šilumos pavidalu, kad jos galėtų nutraukti tarpmolekulines sąveikas ir pereiti į garų būseną. Šilumos kiekį galima išmatuoti termodinaminiu dydžiu, žinomu kaip sublimacijos entalpija.
Fazių diagrama
Į žinoti, kokiame slėgio ir temperatūros intervale įvyks kietosios medžiagos sublimacija, turite įvertinti savo fazės diagramą. Pažvelkime į anglies dioksido, CO atvejį2.
Fazių diagramoje ribinės linijos tarp būsenų (kietos, skystos ir dujinės) sujungia slėgio ir temperatūros vertes įvyksta būsenos pasikeitimas. Stebint CO2 atvejį, pastebima, kad esant 1 atmosferos slėgiui kieta fazė pereina tiesiai į garų fazę -78,5 °C temperatūroje, o tai apibūdina sublimaciją.
Anglies dioksidas turi tik skystąją fazę, kai slėgis didesnis nei 5,11 atmosferos, o viršijus šį slėgį sublimacija nebegalima. Norėdami sužinoti daugiau apie fazių diagramą, spustelėkite čia.
sublimacijos pavyzdžiai
Sausas ledas: sausas ledas, dažnai naudojamas vakarėliuose ir renginiuose rūko efektams sukurti, iš tikrųjų yra kietas anglies dioksidas.
naftalinukų: naftalinas yra pagamintas iš naftaleno, aromatinio organinio junginio. Jis naudojamas norint pašalinti blogus kvapus, taip pat atbaidyti kandis, tarakonus ir kitus nuodingus gyvūnus, todėl jie dažnai naudojami spintelėse ar net pisuaruose.
kamparas: Su būdingu kvapu kamparo akmenukai taip pat gali sublimuotis. Jie taip pat padeda atbaidyti uodus ir užkirsti kelią pelėsiui.
Jodas: halogenams priklausantis nemetalas taip pat sublimuojamas.
Tačiau tarp pateiktų medžiagų, tik anglies dioksidas aplinkos sąlygomis sublimuojasi. Kiti, net ir sublimuojant, gali normaliai susilieti esant slėgiui, kuriame gyvename.
Taip pat skaitykite: Plazma – ketvirtoji materijos būsena
Išsprendė pratimus apie sublimaciją
Klausimas 1
(Fuvest 2020) Prekybos centruose įprasta rasti taip vadinamų liofilizuotų maisto produktų, tokių kaip vaisiai, daržovės ir mėsa. Liofilizuoti maisto produktai vis dar tinkami vartoti po ilgo laiko, net ir nešaldyti. Terminas „liofilizuotas“ šiuose maisto produktuose reiškia užšaldymo procesą ir vėlesnį dehidratavimą sublimuojant vandeniu. Kad įvyktų vandens sublimacija, reikalingas sąlygų derinys, kaip parodyta slėgio ir temperatūros grafike, kur linijos rodo fazių perėjimą.
Nepaisant to, kad tai procesas, kuriam pramoniniu požiūriu reikia naudoti tam tikras technologijas, yra įrodymų, kad žmonės ikikolumbiečiai, gyvenę aukščiausiuose Andų regionuose, galėjo užšaldyti maistą džiovinti, todėl buvo galima jį laikyti daugiau laiko. Patikrinkite alternatyvą, paaiškinančią, kaip įvyko natūralus džiovinimas šalčiu:
a) Vandens sublimacija įvyko dėl žemos temperatūros ir aukšto atmosferos slėgio kalnuose.
b) Maistas, natūraliai sušalęs šaltuoju periodu, buvo nunešamas į žemiausią kalnų vietą, kur atmosferos slėgis buvo mažesnis, todėl sublimacija buvo įmanoma.
c) Maistas buvo veikiamas saulėje, kad padidėtų temperatūra, o žemas vietinis atmosferos slėgis palankiai stingdavo.
d) Šaltuoju laikotarpiu temperatūra buvo pakankamai žema, kad užšaltų maistas, o žemas atmosferos slėgis aukštuose kalnuose leido sublimuoti.
e) Maisto produktai, natūraliai užšaldyti, buvo spaudžiami, kad padidėtų slėgis, kad būtų galima sublimuotis.
Atsakymas: D raidė.
Liofilizuojant vanduo užšąla ir vėliau sublimuoja. Ikikolumbinės tautos galėjo atlikti tokį procesą, nes žiemą vanduo galėjo užšalti (1 rodyklė) ir esant žemam slėgiui (2 rodyklė) aukščiausiuose Andų regionuose, jis gali sublimuotis (rodyklė 3).
2 klausimas
(Uerj 2005) Sausas ledas arba sukietėjęs anglies dioksidas, plačiai naudojamas šaldymo procesuose, aplinkos sąlygomis sublimuojamas. Šios transformacijos metu, be kita ko, atsiranda energijos kitimo ir sąveikos sutrikimo reiškiniai.
Šie reiškiniai atitinkamai skirstomi į:
a) egzoterminis – interioninis
b) egzoterminis – tarpbranduolinis
c) izoterminis – tarpatominis
d) endoterminė – tarpmolekulinė
Atsakymas: D raidė.
Sublimacija yra endoterminis procesas, nes norint nutraukti sąveiką, dėl kurios kietosios fazės molekulės išlieka kompaktiškos, reikia sugerti šilumą. Šios sąveikos yra tarpmolekulinio tipo.
Autorius Stefano Araujo Novais
Chemijos mokytojas
Sužinokite daugiau apie šį reiškinį.
Atsakymas slypi slėgio ir temperatūros pokyčiuose.
Sužinokite apie fizines materijos būsenas ir sužinokite, kokios jos yra. Taip pat sužinokite, kas yra Bose-Einstein ir kur galime rasti medžiagos plazmos būsenoje.
Sukeltos dipolio sukeltos dipolio jėgos yra silpniausios tarpmolekulinės jėgos, atsirandančios tarp nepolinių molekulių.
Sužinokite, kaip nustatyti, ar medžiagos virimo temperatūra aukštesnė nei kitos, pagal tarpmolekulinių jėgų ir virimo temperatūros santykį.
