REVERZNÁ SUBLIMÁCIA: KONCEPT A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2025

Reverzný sublimácie je termodynamický proces, v ktorom dochádza k zmene zo stavu exotermického plynu za vzniku pevnej látky, bez najprv stáva kvapalina. Je tiež známa podľa mien regresívnej sublimácie, desublimácie alebo depozície; posledne menovaný je najpoužívanejší v školských a encyklopedických textoch.

Reverzná sublimácia sa považuje za exotermický proces, pretože plynné častice (atómy alebo molekuly) musia stratiť energiu uvoľňovaním tepla do okolitého prostredia; takým spôsobom, aby dostatočne ochladil, aby na povrchu vytvorili kryštály, stuhli alebo zamrzli.

K reverznej sublimácii dochádza všade, kde je dostatočne chladný povrch, aby sa na ňu mohli usadiť kryštály priamo z plynnej fázy. Zdroj: Pixabay.

Slovo „nanášanie“ (a nie „vylučovanie“) znamená, že častice sa ukladajú z plynnej fázy bez navlhčenia prijímacieho povrchu. Preto sa na ľadových predmetoch často vyskytujú inverzné sublimačné javy; napríklad s mrazom uloženým na listoch alebo v zimnej krajine.

Takáto depozícia je často detegovaná tenkou vrstvou kryštálov; hoci môže byť tiež vyrobený zo zdanlivého prášku alebo hliny. Riadením tohto procesu je možné navrhnúť nové viacvrstvové materiály, pričom každá vrstva pozostáva zo špecifickej pevnej látky uloženej chemickými alebo fyzikálnymi procesmi.

Koncept spätnej sublimácie

Reverzná sublimácia, ako už samotný názov naznačuje, je opačným javom ako sublimácia: nezačína sa tuhou látkou, ktorá sa vyparuje, ale plynom, ktorý stuhne alebo zamrzne.

Ak uvažujete molekulárne, bude to vyzerať úžasne, že plyn je schopný ochladiť sa do bodu, keď na prvom mieste ani kondenzuje. to znamená, že prechádza do tekutého stavu.

Úloha povrchu

Plyn, vysoko neusporiadaný a rozptýlený, sa náhle dokáže zmeniť usporiadanie svojich častíc a usadiť sa ako pevná látka (bez ohľadu na jej vzhľad).

Toto bude samo osebe kinetické a termodynamicky náročné, pretože potrebuje podporu, ktorá prijíma častice plynu a koncentruje ich tak, aby interagovali navzájom pri strate energie; to znamená, keď sa ochladzujú. Tu sa zúčastňuje povrch vystavený plynu: slúži ako podpora a výmenník tepla.

Častice plynu vymieňajú teplo s chladnejším alebo ľadovým povrchom, takže sa spomaľujú a postupne sa tvoria prvé kryštalické jadrá. Na týchto jadrách, chladnejších ako okolitý plyn, sa začnú ukladať ďalšie častice, ktoré sú začlenené do ich štruktúry.

Konečným výsledkom tohto procesu je to, že na povrchu sa nakoniec vytvorí vrstva kryštálov alebo pevných látok.

podmienky

Aby sa uskutočnila reverzná sublimácia, musí bežne existovať jedna z týchto dvoch podmienok: povrch, ktorý je v styku s plynom, musí mať teplotu pod bodom mrazu; alebo plyn musí byť podchladený takým spôsobom, že akonáhle sa dotkne povrchu, je uložený, keď narúša jeho cieľovú stabilitu.

Na druhej strane k depozícii môže dôjsť aj pri horúcom plyne. Ak je povrch dostatočne chladný, vysoká teplota plynu sa k nemu náhle prenesie a spôsobí, že sa jeho častice prispôsobia štruktúre povrchu.

V skutočnosti existujú spôsoby, pri ktorých povrch nemusí byť ani zima, pretože sa priamo podieľa na reakcii s plynnými časticami, ktoré sa na ňom ukladajú kovalentne (alebo kovovo).

V technologickom priemysle sa široko používa metodika, ktorá pracuje na tomto princípe a nazýva sa chemická depozícia pár spaľovaním.

Príklady reverznej sublimácie

Pivo oblečené ako nevesta

Keď je pivo také studené, že pohár fľaše je pri vyberaní z chladničky zakrytý bielou farbou, hovorí sa, že je oblečený ako nevesta.

Fľaša piva zabezpečuje potrebnú povrchovú plochu pre molekúl vodnej pary, H ₂ O, sa zrazí a rýchlo strácajú energiu. Ak je sklo čierne, všimnete si, ako z ničoho nič nie je biele, a nechtom ho môžete odtrhnúť, aby ste naň mohli písať správy alebo kresliť obrázky.

Niekedy je depozícia vlhkosti z prostredia taká, že sa zdá, že pivo je pokryté bielym mrazom; ale účinok netrvá dlho, pretože ako plynú minúty, kondenzuje a zvlhčuje ruku tých, ktorí ju držia a pijú.

mráz

Podobne ako na stenách piva sa na vnútorných stenách niektorých chladničiek ukladá mráz. Podobne sú tieto vrstvy ľadových kryštálov v prírode pozorované na úrovni zeme; nepatrí z neba na rozdiel od snehu.

Podchladená vodná para sa zráža s povrchom listov, stromov, trávy atď. A nakoniec im dáva teplo, aby sa ochladila a mohla sa na nich usadiť a prejavila sa v ich charakteristických a žiarivých kryštalických vzorcoch.

Fyzické uloženie

Až doteraz sa hovorilo o vode; Ale čo iné látky alebo zlúčeniny? Ak sú napríklad v komore plynné častice zlata a je zavedený chladný a odolný predmet, nanesie sa naň vrstva zlata. To isté by sa stalo s inými kovmi alebo zlúčeninami, pokiaľ nevyžadujú zvýšenie tlaku alebo vákuum.

To, čo bolo práve opísané, je o metóde nazývanej fyzikálne nanášanie a v priemysle materiálov sa používa na vytváranie kovových povlakov na konkrétnych častiach. Problém spočíva v tom, ako získať plynné atómy zlata bez vysokej spotreby energie, pretože sú potrebné veľmi vysoké teploty.

Je to tam, kde vákuum vstupuje, aby sa uľahčil prechod z tuhého na plyn (sublimácia), ako aj použitie elektrónových lúčov.

Sadze na stenách komína sa často uvádzajú ako príklad fyzického usadzovania; aj keď veľmi jemné častice uhlíka, už v pevnom stave a suspendované v dyme, sa jednoducho usadia bez toho, aby prešli stavom. To vedie k sčerneniu stien.

Chemická depozícia

Ak dôjde k chemickej reakcii medzi plynom a povrchom, potom ide o chemickú depozíciu. Táto technika je bežné pri syntéze polovodičov, v povlaku polymérov baktericídnych a fotokatalytické vrstiev TiO ₂ , alebo pre mechanické ochrany materiálu pomocou ich poťahovania ZrO ₂ .

Vďaka chemickému ukladaniu je možné mať povrchy diamantov, volfrámu, teluridov, nitridov, karbidov, kremíka, grafénov, uhlíkových nanorúrok atď.

Zlúčeniny, ktoré majú deponovať atóm M a ktoré sú tiež náchylné na tepelný rozklad, môžu poskytnúť M k povrchovej štruktúre, takže sa natrvalo pripojí.

Preto sa zvyčajne používajú organokovové činidlá, ktoré pri rozklade zanechávajú atómy kovu bez toho, aby ich museli získavať priamo; to znamená, že na vytvorenie požadovaného „pokovovania“ zlata by nebolo potrebné používať kovové zlato, ale skôr komplex zlata.

Všimnite si, ako sa počiatočný koncept inverznej sublimácie alebo depozície vyvíja podľa technologických aplikácií.

Referencie

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
2. Maria Estela Raffino. (12. november 2019). Reverzná sublimácia. Obnovené z: concept.de
3. Wikipedia. (2019). Depozícia (fázový prechod). Obnovené z: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13. januára 2019). Definícia depozície v chémii. Získané z: thinkco.com
5. Malesky, Mallory. (06. decembra 2019). Rozdiel medzi uložením a sublimáciou. sciencing.com. Obnovené z: sciencing.com
6. Encyklopédia príkladov (2019). Depozícia Obnovené z: example.co