20 PRÍKLADY CHEMICKEJ SUBLIMÁCIE A VLASTNOSTI - CHÉMIA - 2025

Niektoré príklady chemickej sublimácie sú procesy, ktoré prechádzajú voda, oxid uhličitý, jód, arzén alebo síra. V nich je pozorovaná priama zmena fázy z pevnej látky na plyn bez predchádzajúceho prechodu do kvapalnej fázy.

Klasické príklady sublimácie sú stanovené suchým ľadom (spodný obrázok), ktorý pozostáva zo zmrazeného oxidu uhličitého; a jód, s jeho purpurovými kryštálmi. Ak chcete vedieť, či môže zlúčenina sublimovať alebo nie, musíte prejsť na jej fázový diagram ako funkciu tlaku a teploty (PV).

Kus suchého ľadu reaguje a neutralizuje roztok hydroxidu sodného zafarbený fenolftaleínom. Zdroj: Alessandro e Damiano

V týchto fázových diagramoch sa pozoruje bod, v ktorom sa spájajú tri čiary, ktoré oddeľujú tuhú, kvapalnú a plynnú fázu (a súčasne existujú): trojitý bod. Pod týmto bodom sú dve rovnovážné zóny: jedna pre pevnú látku a druhá pre plyn. Tým sa manipuláciou s tlakom dosiahne priamy prechod tuhého plynu.

Preto je veľa ďalších tuhých zlúčenín schopných sublimovať, ak sa zahrievajú znížením tlaku alebo použitím vákua.

Príklady sublimácie

Suchý ľad

Suchý ľad alebo pevný CO ₂ je najreprezentatívnejšia príklad sublimáciou. Hovorí sa tomu, že je suchý, pretože nezanecháva stopy vlhkosti, je chladný a vydáva biely dym, ktorý sa pri hrách tak často používa.

Akonáhle je vyrobený (pri -78,5 ° C), začína sublimovať pri akejkoľvek teplote; len to vystavte slnku, aby okamžite vznešilo. Je vidieť na nasledujúcom obrázku:

jód

Suchý ľad a jód sú molekulárne pevné látky. Jód sa skladá z Aj ₂ molekúl , ktoré sú spojené za vzniku purpurových kryštálov. Pretože ich intermolekulárne sily sú slabé, značná časť týchto kryštálov sa pri zahrievaní skôr sublimuje než roztaví. Vyššie uvedené vysvetľuje, prečo fialové výpary pochádzajú z jódu.

Ľad a sneh

Vo výškach zasnežených vrcholov sa môže sneh sublimovať v dôsledku nižšieho tlaku spôsobeného kryštálmi. Takáto sublimácia je však v porovnaní so suchým ľadom a jódom extrémne pomalá; tlak pary ľadu a snehu je oveľa nižší, a preto sa nesublimuje tak rýchlo.

Ak sa k tejto pomalej sublimácii pridá faktor vetra, ktorý odťahuje molekuly z povrchu ľadu a snehu, narušuje jeho povrch, nakoniec sa zmrazené hmoty odstránia; to znamená, že sa pri rozširovaní alebo rozširovaní kopcov snehu (morény) zmenšujú. Nasledujúci obrázok zobrazuje sublimáciu ľadu:

mentol

Aj keď jód má určitý charakteristický zápach, z mentolu môžeme vyhlásiť kvalitu zdieľanú všetkými pevnými látkami, ktoré sú schopné sublimácie za špecifických podmienok tlaku alebo teploty: sú to vonné látky.

Skutočnosť, že tuhá látka je zapáchajúca, znamená, že jej tlak pary je dostatočne vysoký, aby sme mohli vnímať jej molekuly pomocou nášho čuchu. Kryštály mentolu sa teda môžu sublimovať, ak sa zahrievajú vo vákuu. Ak výpary prídu do kontaktu so studeným povrchom, usadia sa v kolekcii jasných, vyčistených kryštálov.

Preto je sublimácia technika, ktorá umožňuje čistenie prchavých látok; solídne príklady, o ktorých je ešte potrebné uviesť príklady.

zinok

Zinok má značne nízky bod varu (419,5 ° C) v porovnaní s inými kovmi. Ak sa zahrieva aj vákuom, vaše kryštály nakoniec sublimujú.

arzén

Prípad arzénu je výraznejší ako v prípade zinku: nepotrebuje ani tlak na zníženie sublimácie pri 615 ° C; teplota, pri ktorej sa tvoria nadmerne toxické výpary arzénu. Na roztavenie alebo roztavenie sa musí zahriať na vysoké tlaky.

Organokovové zlúčeniny

Aj keď to nemožno zovšeobecniť, že všetky organokovové zlúčeniny môže sublimovať, široký repertoár z nich pozostáva z metalocenu, M (C ₅ H ₅ ) ₂ , a kovové karbonyly, s koordinovaných M-CO väzby, robiť sublimáte kvôli ich slabé intermolekulárne interakcie.

Napríklad metalocény, vrátane nikelocénu (zelená) a vanadocénu (fialová), sublimujú a potom ukladajú svoje kryštály do atraktívnych a svetlých geometrií. Menej zarážajúce je to isté aj pre kovové karbonyly.

fullerény

Balóny C ₆₀ a C ₇₀ vzájomne interagujú pomocou londýnskych disperzných síl, líšia sa iba molekulovou hmotnosťou. Relatívna „slabosť“ takýchto interakcií poskytuje fullerenesom tlak pary schopný vyrovnať sa atmosférickému tlaku pri 1796 ° C; a pritom sublimujú svoje čierne kryštály.

kofeín

Kofeín extrahovaný z čaju alebo kávových zŕn sa môže čistiť, ak sa zahreje na 160 ° C, pretože namiesto jeho tavenia sublimuje naraz. Táto metóda sa používa na čistenie vzoriek kofeínu, hoci časť obsahu sa stráca, ak uniknú pary.

teobromín

Rovnako ako kofeín, aj teobromín, ktorý pochádza z čokolády alebo kakaových bôbov, sa po extrakcii vyčistí sublimáciou pri 290 ° C. Tento proces je uľahčený použitím vákua.

sacharín

Kryštály sacharínu sublimujú a čistia sa pomocou vákua.

morfium

Syntetizovaný morfín, ktorý sa má použiť ako analgetikum, sa opäť čistí sublimáciou pri 110 ° C a pôsobením vákua. Morfín aj kofeín pozostávajú z veľkých molekúl, ale s relatívne slabými medzimolekulárnymi silami v porovnaní s ich hmotnosťou.

gáfor

Rovnako ako mentol, gáfor je voňavá tuhá látka, ktorá pri správnom zahrievaní sublimuje biele pary.

1,4-dichlórbenzén

1,4-Dichlórbenzén je veľmi voňavá tuhá látka so zápachom podobným naftalénu, ktorý sa topí aj pri 53 ° C. Z tohto dôvodu treba správne predpokladať, že môže sublimovať; dokonca do značnej miery bez zahrievania a na mesiac.

benzoin

Rovnako ako gáfor sa benzín s zápachom podobným gáforu čistí sublimáciou.

Purina

Purínové a iné dusíkaté bázy sa môžu sublimovať pri teplotách nad 150 ° C a pôsobením vákua z bakteriálnych buniek.

arzén

Pri teplote 615 ° C sublimuje arzén. To predstavuje nebezpečenstvo vzhľadom na toxicitu prvku.

síra

Tento prvok sublimuje medzi 25 a 50 ° C a spôsobuje toxické a dusivé plyny.

hliník

Tento kov sa pri určitých priemyselných procesoch sublimuje pri teplotách nad 1000 ° C.

hutníctvo

Niektoré zliatiny sa čistia sublimačnými metódami. Týmto spôsobom sa zlúčeniny, ktoré tvoria zliatinu, separujú, čím sa získajú vyčistené produkty.

Sublimačná tlač

Sublimácia sa používa aj na tlač obrázkov na polyesterové alebo polyetylénové predmety alebo povrchy. Obrázok zhotovený pomocou sublimovateľných pevných pigmentov sa zahrieva na predmete, aby ho natrvalo natlačil. Aplikované teplo tiež pomáha pri otváraní pórov materiálu, takže nimi prechádzajú farebné plyny.

Comet chodníky

Koncové kométy sú výsledkom sublimácie ich obsahu z ľadu a iných mrazených plynov. Pretože tlak v kozmoch prakticky neexistuje, keď tieto horniny obklopujú hviezdu, ich teplo zahreje svoj povrch a spôsobí, že uvoľnia halo plynných častíc, ktoré odrážajú svetlo vyžarované na ne.

Umelecká sublimácia

Aj keď opúšťa chemické alebo fyzikálne oblasti, slovo „vznešené“ sa vzťahuje aj na tie, ktoré presahujú konvenčné; nepredstaviteľná krása, nežnosť a hĺbka. Z jednoduchého alebo obyčajného (pevného) umeleckého diela alebo iného prvku sa môže zdvihnúť (plyn), aby sa zmenilo na niečo vznešené.

Tlačiarenské farby

Suché sublimačné tlačiarne používajú proces sublimácie na tlač fotografií vo fotografickej kvalite. Proces sa začína vtedy, keď existujú špeciálne filmy, ktoré obsahujú pevné pigmenty, ktoré sa po zahriatí sublimujú a potom sa znova zachytia.

Obrázky je možné tlačiť na polyesterové rukávy, kvetináče alebo na hliníkovú alebo chrómovú fóliu.

príchute

Osviežovače tuhého vzduchu tiež sublimujú. Tieto zlúčeniny sú všeobecne estery, vrátane tých, ktoré visia na záchode. Týmto spôsobom sa chemikálie dostávajú priamo do vzduchu a svieža vôňa.

kadmium

Ďalší prvok, ktorý sublimuje pri nízkom tlaku. Toto je obzvlášť problematické v situáciách, keď pracujete vo vysokom vákuu.

grafit

Tento materiál sa sublimuje prechodom elektrického prúdu s vysokým prúdom vo vysokom vákuu. Tento postup sa používa v transmisnej elektrónovej mikroskopii, aby boli vzorky vodivé a mali vyššie rozlíšenie.

zlato

Sublimácia zlata sa používa na výrobu lacných medailí a „pozlátených“ šperkov. Používa sa tiež na ošetrenie vzoriek rastrovacieho elektrónového mikroskopu.

antracén

Je to biela tuhá látka, ktorá ľahko sublimuje. Tento spôsob sa všeobecne používa na čistenie.

Kyselina salicylová

Používa sa ako masť na zmiernenie horúčky, pretože ľahko sublimuje. Táto metóda sa tiež používa na jej čistenie.

Referencie

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13. januára 2019). Definícia sublimácie (fázový prechod v chémii). Získané z: thinkco.com
3. Sheila Morrisseyová. (2019). Čo je to Sublimácia v chémii? - Definícia, proces a príklady. Štúdia. Obnovené z: study.com
4. Chris P. Schaller, Ph.D. (SF). Sublimácie. Obnovené od: customers.csbsju.edu
5. Sean Wilson. (6. októbra 2013). Izolácia kofeínu z čajových lístkov extrakciou kvapalina-kvapalina na báze kyseliny. Obnovené z: edspace.american.edu
6. JE Taylor a spol. Frinters. (1867). Farmaceutický denník a transakcie, zväzok 9. Získané z: books.google.co.ve
7. University of Toronto Scarborough. (SF). Sublimácie. Obnovené z: utsc.utoronto.ca
8. Pracovná skupina IARC pre hodnotenie karcinogénneho rizika pre ľudí. (1991). Káva, čaj, mate, metylxantíny a metylglyoxal. Lyon (FR): Medzinárodná agentúra pre výskum rakoviny. (Monografie IARC o hodnotení karcinogénnych rizík pre ľudí, č. 51.) Theobromín. Získané z: ncbi.nlm.nih.gov
9. C. Pan a kol. (1992). Stanovenie sublimačných tlakov pevného roztoku fullerénu (C60 / C70). Obnovené z: pubs.acs.org
10. Open University. (27. september 2007). Vyberanie kofeínu z čaju. Obnovené z: open.edu
11. Jackie Vlahos. (12. októbra 2018). Čo je sublimačná tlač? - Terminológia tlače 101. Získané z: printi.com