A sublimering Det är en förändring i materiens fysiska tillstånd som kännetecknas av den direkta passagen från den fasta fasen till den gasformiga fasen, utan att passera genom den flytande fasen. Strängt taget kan vilket ämne som helst genomgå sublimering, men under specifika förhållanden av tryck och temperatur. Sublimering är korrelerad med ångtrycket i den fasta fasen, såväl som med de intermolekylära interaktionerna som utövas av de fasta ämnena.
Denna process kan lätt observeras i en bit torris, som består av fast koldioxid. Koldioxid sublimeras under tryck och vid rumstemperatur. Motsatsen till sublimering kan kallas återsublimering eller deponering. För att sublimering ska ske måste materia absorbera energi, så det anses vara en endoterm process.
Läs också: Vilka är materiens fysiska tillstånd?
Sammanfattning om sublimering
Sublimering är den direkta passagen från den fasta fasen till den gasformiga fasen, utan att gå genom den flytande fasen.
Specifika förhållanden för tryck och temperatur är nödvändiga för att observera sublimeringen av ett ämne.
Sublimering påverkas av termodynamiska aspekter, såsom ångtryck i den fasta fasen och intermolekylära interaktioner.
Sublimering är en endoterm process.
Ett exempel på sublimering är vad som sker i torris, som består av fast koldioxid.
Vad är sublimering?
sublimering är den direkta övergången från fast fas till gasfasutan att gå igenom vätskefasen. Det inträffar under specifika temperatur- och tryckförhållanden för vissa fasta ämnen. Denna övergång är en fysisk process av tillståndsförändring, som inte involverar kemiska reaktioner.
Den omvända processen, dvs den direkta passagen från den gasformiga fasen till den fasta fasen, kallas på olika sätt. Vissa författare behåller ordet sublimering för denna fasförändring, medan andra använder "återsublimering" och till och med "avsättning".
Hur sublimering fungerar
En parallell kan dras mellan sublimering och förångning. I båda fallen är slutpunkten gasfas. Skillnaden är uppenbarligen i startfasen: fast för sublimering och flytande för avdunstning.
I båda fallen, det finns påverkan av tryck förångning och även termodynamiska aspekter, som involverar värme och intermolekylära interaktioner.
Vad är ångtryck?
I en sluten behållare som innehåller en vätska är det möjligt att uppfatta att det finns en jämvikt mellan vätskefasen och ångfasen. Detta beror på att, även under koktemperaturen, den närvarande energin är tillräcklig för att vissa molekyler i vätskan ska lossna och passera in i ångan. Men vissa ångmolekyler kan också kondensera igen och återgå till vätskefasen, vilket visar processens reversibilitet.
Denna ånga, som är gjord av materia (har massa och volym), övningar tryck på vätskans yta, känt som ångtryck. Det beror inte på mängden vätska utan på temperaturen, för ju högre temperatur desto lättare lösgörs molekylerna från vätskefasen.
Vätskor som har ett högt ångtryck vid vanliga temperaturer kallas flyktiga. Till exempel, vid 25°C, har etyleter ett ångtryck på 0,58 atm, aceton (propanon) har ett ångtryck på 0,29 atm, medan vatten har ett ångtryck på 0,023 atm. Förresten, när ångtrycket är identiskt med atmosfärstrycket, kokar vätskan. För att lära dig mer om ångtryck, klicka här.
Ångtryck och sublimering
Även om i mindre utsträckning, fasta ämnen har också ångtryck, men mycket lägre än för vätskor. Till exempel, även vid en temperatur på 1000 K, är ångtrycket för järn endast 9,21 x 10-20 atm. Vissa fasta ämnen lyckas dock genomgå sublimering, såsom jod, vilket ger ett högre ångtryck vid normala temperaturer (4 x 10-4 atm).
Detta är endast möjligt med passage av molekyler från fast tillstånd direkt till gasformigt tillstånd. För att detta ska hända måste molekyler av det fasta ämnet måste finnas intermolekylära interaktioner svag (i jod är de till exempel av typen inducerad dipolinducerad dipol).
Det ser man också sublimeringsprocessen är endotermdet vill säga det finns ett behov av att det fasta ämnets molekyler absorberar energi i form av värme så att de kan bryta de intermolekylära interaktionerna och övergå till ångtillståndet. Mängden värme som är involverad kan mätas med en termodynamisk kvantitet som kallas sublimeringsentalpi.
Fasdiagram
Till att veta inom vilket tryck- och temperaturintervall sublimeringen av ett fast ämne kommer att ske, måste du utvärdera ditt fasdiagram. Låt oss titta på fallet med koldioxid, CO2.
I ett fasdiagram sammanför gränslinjerna mellan tillstånd (fast, flytande och gas) tryck- och temperaturvärdena för en tillståndsändring sker. När man observerar fallet med CO2, märks det att vid 1 atmosfärs tryck passerar den fasta fasen direkt till ångfasen vid en temperatur av -78,5 °C, vilket kännetecknar en sublimering.
Koldioxid har bara en flytande fas vid tryck över 5,11 atmosfärer, och utöver det trycket är sublimering inte längre möjlig. För att lära dig mer om fasdiagrammet, klicka här.
exempel på sublimering
Torris: torris, som ofta används för att göra dimeffekter på fester och evenemang, är faktiskt koldioxid i fast tillstånd.
malpåse: malkulor är gjorda av naftalen, en aromatisk organisk förening. Det appliceras för att ta bort dålig lukt och även skrämma bort nattfjärilar, kackerlackor och andra giftiga djur, varför det är vanligt att de används i garderober eller till och med urinaler.
Kamfer: Med en karakteristisk lukt kan kamferstenar också genomgå sublimering. De tjänar också till att skrämma bort myggor och förhindra mögel.
Jod: den icke-metall som hör till halogenerna genomgår också sublimering.
Men bland de ämnen som presenteras, endast koldioxid genomgår sublimering under omgivande förhållanden. De andra, även med sublimering, kan genomgå normal fusion under det tryck vi lever i.
Läs också: Plasma — materiens fjärde tillstånd
Lösta övningar om sublimering
fråga 1
(Fuvest 2020) I stormarknader är det vanligt att hitta så kallade frystorkade livsmedel, som frukt, grönsaker och kött. Frystorkad mat är fortfarande lämplig för konsumtion efter lång tid, även utan kylning. Termen "lyofiliserad" i dessa livsmedel hänvisar till frysningsprocessen och efterföljande uttorkning genom vattensublimering. För att vattensublimering ska ske krävs en kombination av förhållanden, som visas i tryck-temperatur-grafen, där linjerna representerar fasövergångar.
Trots att det är en process som industriellt kräver användning av viss teknologi, finns det bevis för att folk pre-columbianer som bodde i de högsta regionerna i Anderna kunde frystorka mat, vilket gjorde det möjligt att lagra den för mer tid. Kontrollera alternativet som förklarar hur den naturliga frystorkningsprocessen inträffade:
a) Sublimering av vatten inträffade på grund av låga temperaturer och högt atmosfärstryck i bergen.
b) Livsmedel, efter att ha frysts naturligt under kalla perioder, fördes till den lägsta delen av bergen, där atmosfärstrycket var lägre, vilket möjliggjorde sublimering.
c) Maten exponerades för solen för att öka temperaturen, och det låga lokala atmosfärstrycket gynnade stelning.
d) Temperaturerna var tillräckligt låga under de kalla perioderna för att frysa mat, och det låga atmosfärstrycket i de höga bergen gjorde sublimering möjlig.
e) Livsmedel, efter att ha varit naturligt frysta, pressades för att öka trycket, så att sublimering kunde ske.
Svar: Bokstaven D.
Vid lyofilisering förekommer frysning av vatten med efterföljande sublimering. Förcolumbianska folk kunde genomföra en sådan process, eftersom vattnet kan frysa på vintern (pil 1) och med de låga trycken (pil 2) i de högsta regionerna i Anderna, kan den genomgå sublimering (pil 3).
fråga 2
(Uerj 2005) Torris, eller stelnad koldioxid, som används ofta i kylprocesser, genomgår sublimering under omgivande förhållanden. Under denna omvandling uppstår bland annat fenomenen energivariation och störningar av interaktioner.
Dessa fenomen klassificeras respektive som:
a) exotermisk - interionisk
b) exotermisk - internukleär
c) isotermisk - interatomisk
d) endotermisk - intermolekylär
Svar: Bokstaven D.
Sublimering är en endoterm process, eftersom den kräver absorption av värme för att störa de interaktioner som håller fastfasmolekylerna kompakta. Dessa interaktioner är av intermolekylär typ.
Av Stefano Araujo Novais
Kemilärare
