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?
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».
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 туалетах 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
