20 PRZYKŁADY CHEMICZNEJ SUBLIMACJI I WŁAŚCIWOŚCI - CHEMIA - 2026

Niektóre przykłady chemicznych sublimacji są procesy, woda, dwutlenek węgla, jodu, arsenu i siarki ulegają. W nich obserwuje się bezpośrednią przemianę fazową ze stanu stałego w gaz bez uprzedniego przejścia w fazę ciekłą.

Klasyczne przykłady sublimacji są tworzone za pomocą suchego lodu (dolne zdjęcie), który składa się z zamrożonego dwutlenku węgla; i jod z jego fioletowymi kryształami. Aby wiedzieć, czy związek może sublimować, czy nie, należy przejść do jego diagramu fazowego jako funkcji ciśnienia i temperatury (PV).

Kawałek suchego lodu reaguje i neutralizuje roztwór wodorotlenku sodu zabarwiony fenoloftaleiną. Źródło: Alessandro e Damiano

Na tych diagramach fazowych obserwuje się punkt, w którym trzy linie oddzielające fazę stałą, ciekłą i gazową łączą się (i współistnieją w tym samym czasie): punkt potrójny. Poniżej tego punktu znajdują się dwie strefy równowagi: jedna dla ciała stałego i jedna dla gazu. W ten sposób, manipulując ciśnieniem, uzyskuje się bezpośrednie przejście ciało stałe-gaz.

Dlatego wiele innych stałych związków jest zdolnych do sublimacji po podgrzaniu przez obniżenie ciśnienia lub zastosowanie próżni.

Przykłady sublimacji

Suchy lód

Najbardziej reprezentatywnym przykładem sublimacji jest suchy lód lub stały CO ₂ . Nazywa się suchą, ponieważ nie pozostawia śladu wilgoci, jest zimna i wydziela biały dym, który był tak często używany w zabawach.

Zaraz po wyprodukowaniu (w temperaturze -78,5 ° C) zaczyna sublimować w dowolnej temperaturze; po prostu wystaw go na działanie słońca, aby natychmiast wzniosł się. Można to zobaczyć na poniższym obrazku:

Jod

Zarówno suchy lód, jak i jod to cząsteczki stałe. Jod składa się z cząsteczek I ₂ , które są sprzężone, tworząc fioletowe kryształy. Ponieważ ich siły międzycząsteczkowe są słabe, znaczna część tych kryształów raczej sublimuje, niż topi się po podgrzaniu. Powyższe wyjaśnia, dlaczego fioletowe opary emanują z jodu.

Lód i śnieg

Na ośnieżonych szczytach śnieg może sublimować ze względu na niższe ciśnienie, jakiego doświadczają jego kryształy. Jednak taka sublimacja jest niezwykle powolna w porównaniu z suchym lodem i jodem; prężność pary lodu i śniegu jest znacznie niższa i dlatego nie sublimuje tak szybko.

Jeśli do tej powolnej sublimacji, która odciąga cząsteczki od powierzchni lodu i śniegu, powodując erozję jej powierzchni, doda się czynnik wiatru, wówczas zamarznięte masy zostaną usunięte; to znaczy, że są one zmniejszane podczas rozrzucania lub rozrzucania wzgórz (moren) śniegu. Poniższy obraz przedstawia sublimację lodu:

Mentol

Chociaż jod ma charakterystyczny zapach, z mentolu możemy wydobyć jakość wspólną dla wszystkich ciał stałych zdolnych do sublimacji w określonych warunkach ciśnienia lub temperatury: są to związki aromatyczne.

Fakt, że ciało stałe ma zapach, oznacza, że ​​jego prężność par jest na tyle wysoka, że ​​możemy postrzegać jego cząsteczki za pomocą zmysłu węchu. Zatem kryształy mentolu mogą sublimować, jeśli zostaną podgrzane w próżni. Jeśli opary zetkną się z zimną powierzchnią, opadną w kolekcję jasnych, oczyszczonych kryształów.

Dlatego sublimacja jest techniką, która umożliwia oczyszczanie lotnych ciał stałych; solidne przykłady, o których wciąż można wspomnieć.

Cynk

Cynk ma znacznie niską temperaturę wrzenia (419,5ºC) w porównaniu z innymi metalami. Jeśli zostanie również podgrzany przez zastosowanie próżni, twoje kryształy sublimują.

Arsen

Przypadek arsenu jest bardziej charakterystyczny niż przypadek cynku: nie potrzebuje on nawet ciśnienia, aby obniżyć się do sublimacji w 615ºC; temperatura, w której powstają nadmiernie toksyczne opary arsenu. Aby stopić lub stopić, należy go podgrzać do wysokiego ciśnienia.

Związki metaloorganiczne

Chociaż nie można uogólnić, że wszystkie związki metaloorganiczne mogą sublimować, szeroki ich repertuar, złożony z metalocenów, M (C ₅ H ₅ ) ₂ i karbonylków metali ze skoordynowanymi wiązaniami M-CO, sublimuje z powodu ich słabe interakcje międzycząsteczkowe.

Na przykład metaloceny, w tym nikelocen (zielony) i wanadocen (fioletowy), sublimują, a następnie osadzają swoje kryształy w atrakcyjnych i jasnych geometriach. Co mniej uderzające, to samo dotyczy metalicznych karbonylków.

Fulereny

Balony C ₆₀ i C ₇₀ oddziałują ze sobą za pomocą londyńskich sił dyspersyjnych, różniąc się jedynie masami cząsteczkowymi. Względna „słabość” takich oddziaływań nadaje fulerenom ciśnienie pary zdolne do wyrównania ciśnienia atmosferycznego przy 1796 ° C; a przy okazji sublimują swoje czarne kryształy.

Kofeina

Kofeinę wyekstrahowaną z herbaty lub ziaren kawy można oczyścić po podgrzaniu do 160 ºC, ponieważ zamiast stopienia od razu sublimuje. Ta metoda jest stosowana do oczyszczania próbek kofeiny, chociaż część jej zawartości jest tracona, gdy opary ulatniają się.

Teobromina

Podobnie jak kofeina, teobromina, ale pochodząca z czekolady lub ziaren kakaowych, po ekstrakcji jest oczyszczana przez sublimację w temperaturze 290 ° C. Proces ułatwia zastosowanie próżni.

Sacharyna

Kryształy sacharyny sublimują i są oczyszczane w próżni.

Morfina

Zsyntetyzowana morfina, która ma być stosowana jako środek przeciwbólowy, jest ponownie oczyszczana przez sublimację w temperaturze 110 ° C i zastosowanie próżni. Zarówno morfina, jak i kofeina składają się z dużych cząsteczek, ale ze stosunkowo słabymi siłami międzycząsteczkowymi w stosunku do ich masy.

Kamfora

Podobnie jak mentol, kamfora jest pachnącą substancją stałą, która sublimuje białe opary, jeśli jest odpowiednio podgrzana.

1,4-dichlorobenzen

1,4-dichlorobenzen to bardzo pachnące ciało stałe, o zapachu podobnym do naftalenu, który również topi się w temperaturze 53 ° C. Z tego powodu należy słusznie przypuszczać, że może sublimować; nawet w znacznym stopniu bez nawet rozgrzewania i przez miesiąc.

Benzoes

Podobnie jak kamfora, benzoes o zapachu podobnym do kamfory jest oczyszczany przez sublimację.

Purina

Puryna i inne zasady azotowe mogą sublimować w temperaturach powyżej 150ºC i przy zastosowaniu próżni z komórek bakteryjnych.

Arsen

W temperaturze 615 ° C arsen sublimuje. Stanowi to zagrożenie ze względu na toksyczność pierwiastka.

Siarka

Ten pierwiastek sublimuje w temperaturze od 25 do 50 ° C, powodując toksyczne i duszące gazy.

Aluminium

Ten metal jest sublimowany w temperaturach powyżej 1000 ° C w niektórych procesach przemysłowych.

Metalurgia

Niektóre stopy są oczyszczane metodą sublimacji. W ten sposób oddziela się związki tworzące stop, uzyskując oczyszczone produkty.

Druk sublimacyjny

Sublimacja jest również stosowana do drukowania obrazów na przedmiotach lub powierzchniach z poliestru lub polietylenu. Obraz wykonany za pomocą sublimalnych stałych pigmentów jest podgrzewany na przedmiocie, aby trwale go odcisnąć. Przyłożone ciepło pomaga również w otwarciu porów materiału, dzięki czemu kolorowe gazy przechodzą przez nie.

Ślady komet

Smugi kondensacyjne komety są wynikiem sublimacji ich zawartości z lodu i innych zamarzniętych gazów. Ponieważ ciśnienie w Kosmosie praktycznie nie istnieje, kiedy te skały otaczają gwiazdę, ich ciepło ogrzewa jej powierzchnię i powoduje uwolnienie halo cząstek gazowych, które odbijają promieniowane na nie światło.

Artystyczna sublimacja

Chociaż opuszcza sferę chemiczną lub fizyczną, słowo „wzniosły” odnosi się również do tego, co wykracza poza konwencjonalność; niewyobrażalne piękno, delikatność i głębię. Dzieło artystyczne lub jakikolwiek inny element może powstać z prostego lub zwykłego (stałego) elementu (gaz), aby przekształcić się w coś wzniosłego.

Farby drukarskie

Drukarki sublimacyjne na sucho wykorzystują proces sublimacji do drukowania zdjęć o jakości fotograficznej. Proces rozpoczyna się, gdy istnieją specjalne folie zawierające stałe pigmenty, które po podgrzaniu sublimują, a następnie są ponownie wychwytywane.

Obrazy mogą być drukowane na poliestrowych rękawach, doniczkach lub folii aluminiowej lub chromowanej.

Aromaty

Stałe odświeżacze powietrza również sublimują. Te związki to na ogół estry, w tym te, które wiszą w toalecie. W ten sposób chemikalia przedostają się bezpośrednio do powietrza i sprawiają, że zapach jest świeży.

Kadm

Kolejny pierwiastek, który sublimuje pod niskim ciśnieniem. Jest to szczególnie problematyczne w sytuacjach, gdy pracujesz w wysokiej próżni.

Grafit

Materiał ten jest sublimowany przez przepuszczanie prądu elektrycznego o wysokim natężeniu w wysokiej próżni. Ta procedura jest stosowana w transmisyjnej mikroskopii elektronowej, aby próbki były przewodzące i miały wyższą rozdzielczość.

Złoto

Sublimacja złota służy do wykonywania niedrogich medali i biżuterii „pozłacanej”. Służy również do obróbki próbek ze skaningowej mikroskopii elektronowej.

Antracen

Jest to białe ciało stałe, które łatwo sublimuje. Ta metoda jest zwykle używana do oczyszczania.

Kwas salicylowy

Jest stosowany jako maść łagodząca gorączkę, ponieważ łatwo sublimuje. Ta metoda służy również do jego oczyszczania.

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13 stycznia 2019). Definicja sublimacji (przemiana fazowa w chemii). Odzyskany z: thinkco.com
3. Sheila Morrissey. (2019). Czym jest sublimacja w chemii? - Definicja, proces i przykłady. Badanie. Odzyskany z: study.com
4. Dr Chris P. Schaller (sf). Sublimacja. Odzyskany z: workers.csbsju.edu
5. Sean Wilson. (6 października 2013). Izolacja kofeiny z liści herbaty poprzez ekstrakcję płynną na bazie kwasu. Odzyskany z: edspace.american.edu
6. JE Taylor i spółka. Frinters. (1867). Czasopismo farmaceutyczne i transakcje, tom 9. Pobrane z: books.google.co.ve
7. Uniwersytet Toronto w Scarborough. (sf). Sublimacja. Odzyskany z: utsc.utoronto.ca
8. Grupa robocza IARC ds. Oceny ryzyka rakotwórczości dla ludzi. (1991). Kawa, herbata, mate, metyloksantyna i metyloglioksal. Lyon (FR): Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem. (Monografie IARC dotyczące oceny ryzyka rakotwórczości dla ludzi, nr 51). Teobromina. Odzyskany z: ncbi.nlm.nih.gov
9. C. Pan i in. (1992). Oznaczanie ciśnień sublimacyjnych stałego roztworu fulerenu (C60 / C70). Odzyskany z: pubs.acs.org
10. Otwarty Uniwersytet. (27 września 2007). Wyciąganie kofeiny z herbaty. Odzyskany z: open.edu
11. Jackie Vlahos. (12 października 2018). Czym jest druk sublimacyjny? - Terminologia dotycząca drukowania 101. Odzyskane z: printi.com