А сублимация Это изменение физического состояния вещества, характеризующееся непосредственным переходом из твердой фазы в газообразную, минуя жидкую фазу. Строго говоря, сублимации может подвергаться любое вещество, но при определенных условиях давления и температуры. Сублимация коррелирует с давлением пара в твердой фазе, а также с межмолекулярными взаимодействиями, осуществляемыми твердыми телами.
Этот процесс легко наблюдать на кусочке сухого льда, состоящего из твердой двуокиси углерода. Углекислый газ возгоняется под давлением и при комнатной температуре. Процесс, противоположный сублимации, можно назвать повторной сублимацией или осаждением. Чтобы произошла сублимация, вещество должно поглощать энергию, поэтому этот процесс считается эндотермическим.
Читайте также: Каковы физические состояния вещества?
Темы этой статьи
- 1 - Резюме по сублимации
- 2 - Что такое сублимация?
-
3 - Операция сублимации
- Что такое давление пара?
- Давление паров и сублимация
- Диаграмма фаз
- 4 - Примеры сублимации
- 5 - Решенные упражнения по сублимации
Резюме о сублимации
Сублимация – это прямой переход из твердой фазы в газообразную, минуя жидкую фазу.
Для наблюдения сублимации вещества необходимы определенные условия давления и температуры.
На сублимацию влияют термодинамические аспекты, такие как давление пара в твердой фазе и межмолекулярные взаимодействия.
Сублимация – эндотермический процесс.
Примером сублимации является то, что происходит в сухом льду, состоящем из твердой двуокиси углерода.
Что такое сублимация?
сублимация прямой переход из твердой фазы в газовую фазу, не проходя через жидкую фазу. Это происходит при определенных условиях температуры и давления для некоторых твердых тел. Этот переход представляет собой физический процесс изменения состояния, не связанный с химическими реакциями.
Обратный процесс, т. е. прямой переход из газовой фазы в твердую, называют по-разному. Одни авторы сохраняют для обозначения этого фазового перехода слово сублимация, другие используют термин «повторная сублимация» и даже «осаждение».
Не останавливайся сейчас... После рекламы будет больше ;)
Как работает сублимация
Можно провести параллель между сублимацией и испарением. В обоих случаях конечная точка газовая фаза. Разница, очевидно, в исходной фазе: твердая для сублимации и жидкая для испарения.
В обоих случаях, есть влияние давления devapor, а также термодинамические аспекты, связанные с тепловыми и межмолекулярными взаимодействиями.
Что такое давление пара?
В закрытом сосуде, содержащем жидкость, можно увидеть, что существует равновесие между жидкой фазой и паровой фазой. Это происходит потому, что даже ниже температуры кипения имеющейся энергии достаточно, чтобы некоторые молекулы жидкости отделились и перешли в пар. Однако некоторые молекулы пара также могут снова конденсироваться и возвращаться в жидкую фазу, что свидетельствует об обратимости процесса.
Этот пар, состоящий из материя (имеет массу и объем), упражнения давление на поверхность жидкости, известное как давление пара. Оно зависит не от количества жидкости, а от температуры, так как чем выше температура, тем легче отрываются молекулы от жидкой фазы.
Жидкости, имеющие высокое давление паров при обычных температурах, называются летучими. Например, этиловый эфир при 25°С имеет давление паров 0,58 атм, ацетон (пропанон) — 0,29 атм, а вода — 0,023 атм. Кстати, когда давление пара идентично атмосферному, жидкость закипает. Чтобы узнать больше о давлении пара, нажмите здесь.
Давление паров и сублимация
Хотя и в меньшей степени, твердые вещества также имеют давление пара, но значительно ниже, чем у жидкостей. Например, даже при температуре 1000 К давление паров железа составляет всего 9,21 х 10-20 банкомат Однако некоторые твердые вещества, такие как йод, могут подвергаться сублимации, демонстрируя более высокое давление паров при нормальных температурах (4 x 10-4 атм).
Это возможно только при переходе молекул из твердого состояния непосредственно в газообразное. Чтобы это произошло, молекулы твердого тела должны находиться межмолекулярные взаимодействия слабый (у йода, например, они типа индуцированный диполь-индуцированный диполь).
Также видно, что процесс сублимации эндотермический, то есть необходимо, чтобы молекулы твердого тела поглощали энергию в виде тепла, чтобы они могли разорвать межмолекулярные взаимодействия и перейти в парообразное состояние. Количество вовлеченного тепла может быть измерено термодинамической величиной, известной как энтальпия сублимации.
Диаграмма фаз
К знать, в каком диапазоне давления и температуры будет происходить сублимация твердого тела, вам нужно оценить свою фазовую диаграмму. Давайте посмотрим на случай двуокиси углерода, CO2.
На фазовой диаграмме линии границы между состояниями (твердое, жидкое и газообразное) сводят воедино значения давления и температуры для происходит смена состояния. При наблюдении за СО2 замечено, что при давлении в 1 атмосферу твердая фаза переходит непосредственно в паровую фазу при температуре -78,5 °С, что характеризует сублимацию.
Углекислый газ имеет жидкую фазу только при давлении выше 5,11 атмосфер, а выше этого давления сублимация уже невозможна. Чтобы узнать больше о фазовой диаграмме, нажмите здесь.
примеры сублимации
Сухой лед: сухой лед, часто используемый для создания эффекта тумана на вечеринках и мероприятиях, на самом деле представляет собой двуокись углерода в твердом состоянии.
нафталиновые шарики: нафталиновые шарики сделаны из нафталина, ароматического органического соединения. Он применяется для удаления неприятных запахов, а также отпугивания моли, тараканов и других ядовитых животных, поэтому их часто используют в шкафах или даже в писсуарах.
Камфора: Имея характерный запах, камфорные камешки также могут подвергаться возгонке. Они также служат для отпугивания комаров и предотвращения образования плесени.
Йод: неметалл, относящийся к галогенам, также подвергается сублимации.
Однако среди представленных веществ только углекислый газ подвергается сублимации в условиях окружающей среды. Другие, даже при сублимации, могут подвергаться нормальному сплавлению под давлением, в котором мы живем.
Читайте также: Плазма — четвертое состояние вещества
Решаемые упражнения на сублимацию
Вопрос 1
(Fuvest 2020) В супермаркетах часто можно найти так называемые сублимированные продукты, такие как фрукты, овощи и мясо. Лиофилизированные продукты по-прежнему пригодны для употребления даже без охлаждения в течение длительного времени. Термин «лиофилизированный» в этих продуктах относится к процессу замораживания и последующего обезвоживания путем сублимации воды. Для возгонки воды требуется сочетание условий, как показано на графике давление-температура, где линии представляют фазовые переходы.
Несмотря на то, что это процесс, требующий в промышленном отношении использования определенных технологий, есть свидетельства того, что люди доколумбовцы, жившие в самых высоких районах Анд, умели замораживать продукты, что позволяло хранить их в течение длительного времени. больше времени. Отметьте альтернативу, которая объясняет, как происходил естественный процесс сублимационной сушки:
а) Возгонка воды происходила из-за низких температур и высокого атмосферного давления в горах.
б) Пища после естественной заморозки в холодные периоды отвозилась в самую низкую часть гор, где атмосферное давление было ниже, что делало возможной сублимацию.
в) Пища подвергалась воздействию солнца для повышения температуры, а низкое местное атмосферное давление способствовало затвердеванию.
г) В холодные периоды температуры были достаточно низкими, чтобы продукты замораживались, а низкое атмосферное давление в высокогорье делало возможной сублимацию.
e) Продукты после естественной заморозки подвергались прессованию для повышения давления, чтобы могла произойти сублимация.
Ответ: Буква Д.
При лиофилизации происходит замораживание воды с последующей ее сублимацией. Доколумбовые народы могли осуществлять такой процесс, так как зимой вода могла замерзнуть (стрелка 1) и при низких давлениях (стрелка 2) самых высоких районов Анд могла подвергаться сублимации (стрелка 3).
вопрос 2
(Uerj 2005) Сухой лед или затвердевший углекислый газ, широко используемый в процессах охлаждения, подвергается сублимации в условиях окружающей среды. Во время этого преобразования, среди прочего, происходят явления изменения энергии и нарушения взаимодействий.
Эти явления классифицируются, соответственно, как:
а) экзотермический - интерионный
б) экзотермический - межъядерный
в) изотермические - межатомные
г) эндотермические - межмолекулярные
Ответ: Буква Д.
Сублимация является эндотермическим процессом, так как требует поглощения тепла для нарушения взаимодействий, которые сохраняют компактность молекул твердой фазы. Эти взаимодействия носят межмолекулярный характер.
Стефано Араужо Новаис
Учитель химии
Узнайте больше об этом явлении.
Ответ кроется в изменениях давления и температуры.
Узнайте о физических состояниях материи и посмотрите, что они из себя представляют. Также узнайте, что такое Бозе-Эйнштейн и где мы можем найти материю в состоянии плазмы.
Индуцированные дипольные дипольные силы являются самыми слабыми межмолекулярными силами, возникающими между неполярными молекулами.
Посмотрите, как определить, имеет ли вещество более высокую температуру кипения, чем другое, по соотношению между межмолекулярными силами и температурой кипения.
