A sublimacija Je sprememba agregatnega stanja snovi, za katero je značilen neposreden prehod iz trdne faze v plinasto fazo, brez prehoda skozi tekočo fazo. Strogo gledano, lahko sublimira katera koli snov, vendar pod posebnimi pogoji tlaka in temperature. Sublimacija je povezana s parnim tlakom v trdni fazi, pa tudi z medmolekulskimi interakcijami, ki jih izvajajo trdne snovi.
Ta proces lahko zlahka opazimo na kosu suhega ledu, ki je sestavljen iz trdnega ogljikovega dioksida. Ogljikov dioksid sublimira pod pritiskom in pri sobni temperaturi. Postopek, ki je nasproten sublimaciji, lahko imenujemo resublimacija ali odlaganje. Da pride do sublimacije, mora snov absorbirati energijo, zato jo štejemo za endotermni proces.
Preberite tudi: Kakšna so agregatna stanja snovi?
Povzetek o sublimaciji
Sublimacija je neposreden prehod iz trdne faze v plinasto fazo, brez prehoda skozi tekočo fazo.
Za opazovanje sublimacije snovi so potrebni posebni pogoji tlaka in temperature.
Na sublimacijo vplivajo termodinamični vidiki, kot so parni tlak v trdni fazi in medmolekulske interakcije.
Sublimacija je endotermni proces.
Primer sublimacije je tisto, kar se zgodi v suhem ledu, ki je sestavljen iz trdnega ogljikovega dioksida.
Kaj je sublimacija?
sublimacija je neposredni prehod iz trdne faze v plinasto fazo, brez prehoda skozi tekočo fazo. Za nekatere trdne snovi se pojavi pod posebnimi pogoji temperature in tlaka. Ta prehod je fizični proces spremembe stanja, ki ne vključuje kemičnih reakcij.
Obratni proces, to je neposredni prehod iz plinaste faze v trdno fazo, imenujemo različno. Nekateri avtorji za to fazno spremembo ohranjajo besedo sublimacija, drugi pa uporabljajo »resublimacijo« in celo »odlaganje«.
Kako deluje sublimacija
Med sublimacijo in izparevanjem lahko potegnemo vzporednico. V obeh primerih je končna točka plinska faza. Razlika je očitno v začetni fazi: trdna snov za sublimacijo in tekočina za izhlapevanje.
V obeh primerih, obstaja vpliv pritiska devapor in tudi termodinamične vidike, ki vključujejo toploto in medmolekularne interakcije.
Kaj je parni tlak?
V zaprti posodi s tekočino je mogoče zaznati, da obstaja ravnotežje med tekočo in parno fazo. To se zgodi, ker tudi pod temperaturo vrelišča prisotna energija zadostuje, da se nekatere molekule tekočine ločijo in preidejo v paro. Nekatere molekule pare pa lahko tudi ponovno kondenzirajo in se vrnejo v tekočo fazo, kar dokazuje reverzibilnost procesa.
Ta para, ki je narejena iz snov (ima maso in prostornino), vaje pritisk na površino tekočine, znan kot parni tlak. Ni odvisna od količine tekočine, temveč od temperature, saj višja kot je temperatura, lažje se molekule ločijo od tekoče faze.
Tekočine, ki imajo pri običajnih temperaturah visok parni tlak, imenujemo hlapne. Na primer, pri 25 °C ima etil eter parni tlak 0,58 atm, aceton (propanon) ima parni tlak 0,29 atm, medtem ko ima voda parni tlak 0,023 atm. Mimogrede, ko je parni tlak enak atmosferskemu tlaku, tekočina vre. Če želite izvedeti več o parnem tlaku, kliknite tukaj.
Parni tlak in sublimacija
Čeprav v manjši meri, trdne snovi imajo tudi parni tlak, vendar veliko nižje kot pri tekočinah. Na primer, tudi pri temperaturi 1000 K je parni tlak železa le 9,21 x 10-20 bankomat Vendar nekatere trdne snovi uspejo sublimirati, kot je jod, kar predstavlja višji parni tlak pri normalnih temperaturah (4 x 10-4 bankomat).
To je mogoče le s prehodom molekul iz trdnega stanja neposredno v plinasto stanje. Da bi se to zgodilo, je morajo biti prisotne molekule trdne snovi medmolekularne interakcije šibka (v jodu so na primer tipa induciranega dipola induciranega dipola).
Vidi se tudi, da proces sublimacije je endotermičen, to pomeni, da morajo molekule trdne snovi absorbirati energijo v obliki toplote, tako da lahko prekinejo medmolekularne interakcije in preidejo v stanje pare. Količino vključene toplote je mogoče izmeriti s termodinamično količino, znano kot entalpija sublimacije.
Fazni diagram
Za vedeti, v katerem območju tlaka in temperature bo prišlo do sublimacije trdne snovi, morate oceniti svoj fazni diagram. Poglejmo primer ogljikovega dioksida, CO2.
V faznem diagramu mejne črte med stanji (trdno, tekoče in plinasto) združujejo vrednosti tlaka in temperature za pride do spremembe stanja. Pri opazovanju primera CO2 je opaziti, da pri 1 atmosferi tlaka trdna faza preide neposredno v parno fazo pri temperaturi -78,5 °C, kar je značilno za sublimacijo.
Ogljikov dioksid ima samo tekočo fazo pri tlakih nad 5,11 atmosfere, nad tem tlakom pa sublimacija ni več mogoča. Če želite izvedeti več o faznem diagramu, kliknite tukaj.
primeri sublimacije
Suhi led: suhi led, ki se pogosto uporablja za ustvarjanje učinkov megle na zabavah in dogodkih, je pravzaprav ogljikov dioksid v trdnem stanju.
naftalin: naftalin je narejen iz naftalena, aromatične organske spojine. Uporablja se za odstranjevanje neprijetnih vonjav, pa tudi za odganjanje moljev, ščurkov in drugih strupenih živali, zato jih pogosto uporabljamo v omarah ali celo pisoarjih.
Kafra: Kamenčki kafre z značilnim vonjem so lahko tudi sublimirani. Služijo tudi za odganjanje komarjev in preprečevanje plesni.
jod: tudi nekovina, ki spada med halogene, je podvržena sublimaciji.
Vendar pa je med predstavljenimi snovmi samo ogljikov dioksid je podvržen sublimaciji v okoljskih pogojih. Drugi, tudi s sublimacijo, lahko podvržejo normalni fuziji pod pritiskom, v katerem živimo.
Preberite tudi: Plazma - četrto agregatno stanje
Rešene vaje o sublimaciji
Vprašanje 1
(Fuvest 2020) V supermarketih je običajno najti tako imenovana liofilizirana živila, kot so sadje, zelenjava in meso. Liofilizirana živila so po dolgem času še vedno primerna za uživanje tudi brez hlajenja. Izraz "liofilizirano" v teh živilih se nanaša na postopek zamrzovanja in poznejšo dehidracijo s sublimacijo vode. Da pride do sublimacije vode, je potrebna kombinacija pogojev, kot je prikazano na grafu tlak-temperatura, kjer črte predstavljajo fazne prehode.
Kljub temu, da gre za proces, ki industrijsko zahteva uporabo določene tehnologije, obstajajo dokazi, da ljudje predkolumbijci, ki so živeli v najvišjih predelih Andov, so lahko zamrznili hrano, kar je omogočilo njeno shranjevanje za več časa. Preverite alternativo, ki pojasnjuje, kako je prišlo do naravnega procesa liofilizacije:
a) Zaradi nizkih temperatur in visokega atmosferskega tlaka v gorah je prišlo do sublimacije vode.
b) Hrano so po naravni zamrznitvi v hladnih obdobjih odpeljali v najnižji del gora, kjer je bil atmosferski tlak nižji, kar je omogočilo sublimacijo.
c) Živilo je bilo izpostavljeno soncu, da se je temperatura povečala, nizek lokalni atmosferski tlak pa je spodbujal strjevanje.
d) Temperature so bile v hladnih obdobjih dovolj nizke, da so živila zamrznila, nizek atmosferski tlak v visokogorju pa je omogočal sublimacijo.
e) Živila, potem ko so bila naravno zamrznjena, so bila stisnjena, da se je povečal pritisk, da je lahko prišlo do sublimacije.
Odziv: črka D.
Pri liofilizaciji pride do zamrzovanja vode z njeno naknadno sublimacijo. Predkolumbovska ljudstva so lahko izvedla tak postopek, saj je pozimi lahko voda zmrznila (puščica 1) in z nizkimi pritiski (puščica 2) v najvišjih predelih Andov bi lahko doživela sublimacijo (puščica 3).
vprašanje 2
(Uerj 2005) Suhi led ali strjen ogljikov dioksid, ki se pogosto uporablja v hladilnih procesih, je sublimiran v okoljskih pogojih. Med tem preoblikovanjem se med drugim pojavljajo pojavi variacije energije in motnje interakcij.
Ti pojavi so razvrščeni kot:
a) eksotermno - interionsko
b) eksotermno - internuklearno
c) izotermno - medatomsko
d) endotermno – medmolekularno
Odziv: črka D.
Sublimacija je endotermni proces, saj zahteva absorpcijo toplote, da se prekinejo interakcije, ki ohranjajo kompaktnost molekul trdne faze. Te interakcije so medmolekularnega tipa.
Avtor: Stefano Araujo Novais
Učiteljica kemije