SUBLIMASI: KONSEP, PROSES DAN CONTOH - KIMIA - 2026

The pemejalwapan adalah satu proses termodinamik di mana perubahan endotermik berlaku secara langsung negeri daripada pepejal kepada gas, tanpa pembentukan sebelum cecair. Contoh penting dari proses ini ialah ais kering; Apabila terkena cahaya matahari atau terbenam dalam cecair, ia langsung dari keadaan pepejal ke keadaan gas.

Tingkah laku pepejal dalam keadaan normal adalah memanaskan dan menghasilkan penurunan pertama, di mana lebih banyak zarah pepejal larut sehingga cair sepenuhnya. Sementara itu, dalam sublimasi kita berbicara tentang "gelembung", wap progresif yang tidak membasahi permukaan yang disentuhnya, tetapi segera mendapan atau mengkristal.

Contoh pemejalan pepejal oren hipotesis. Sumber: Gabriel Bolívar.

Apa yang dijelaskan dalam perenggan di atas ditunjukkan dalam gambar di atas. Katakan campuran pepejal oren (kiri), yang mula meningkatkan tenaganya dengan meningkatkan suhu. Komponen merah menyala, kemudian menetap di bahagian bawah bekas penerima, yang suhunya lebih rendah kerana terdapat ketulan ais dalam isinya.

Segitiga atau kristal merah disimpan berkat permukaan sejuk bekas ini (kanan), yang menyerap suhu mereka; Dan walaupun tidak menunjukkan, ukuran ketulan ais anda harus berkurang kerana penyerapan haba. Baki pepejal mempunyai komponen kuning yang tidak dapat disenyawakan dalam keadaan proses.

Konsep sublimasi

Proses

Telah dikatakan bahawa sublimasi adalah perubahan keadaan endotermik, kerana untuk itu mesti berlaku penyerapan haba. Sekiranya pepejal menyerap haba, energinya akan meningkat, jadi zarahnya juga akan bergetar pada frekuensi yang lebih tinggi.

Apabila getaran ini menjadi kuat, akhirnya mempengaruhi interaksi antara molekul (bukan ikatan kovalen); dan akibatnya, lambat laun zarah-zarah akan bergerak lebih jauh antara satu sama lain, sehingga mereka dapat mengalir dan bergerak lebih bebas melalui kawasan ruang.

Di beberapa pepejal getaran sangat kuat sehingga beberapa zarah "menembak" keluar dari struktur dan bukannya terkumpul dalam kelompok bergerak yang menentukan titisan. Zarah-zarah ini melarikan diri dan menyatukan "gelembung" pertama, yang lebih baik akan membentuk wap pertama pepejal yang disublimasi.

Kita bercakap bukan dari titik lebur, tetapi pada titik pemejalwapan. Walaupun kedua-duanya bergantung pada tekanan yang berlaku pada pepejal, titik pemejalwapan lebih banyak; oleh itu, suhunya sangat berbeza dengan perubahan tekanan (seperti juga titik didih).

Dari struktur pepejal hingga gangguan gas

Dalam sublimasi juga dikatakan bahawa terdapat peningkatan entropi sistem. Keadaan zarah-zarah yang bertenaga berubah dari dibatasi oleh kedudukan tetap mereka dalam struktur pepejal, hingga menjadi homogen dalam arah berubah-ubah dan kacau-bilau dalam keadaan gas yang lebih seragam, di mana mereka akhirnya memperoleh tenaga kinetik rata-rata.

Gambarajah fasa dan titik tiga

Titik sublimasi bergantung pada tekanan; Kerana sebaliknya, zarah pepejal akan menyerap haba bukan untuk melepaskan ke ruang di luar pepejal, tetapi untuk membentuk titisan. Ia tidak akan menyebar, tetapi akan mencair atau mencair, seperti yang biasa dilakukan.

Semakin besar tekanan luaran, semakin kecil kemungkinan penyebarannya, kerana pepejal itu terpaksa mencair.

Tetapi pepejal mana yang sublimable dan yang tidak? Jawapannya terdapat pada gambarajah fasa P vs T anda, seperti yang ditunjukkan di bawah:

Gambar rajah fasa untuk bahan hipotesis. Sumber: Gabriel Bolívar.

Pertama kita mesti melihat titik tiga dan melalui bahagian bawah: yang memisahkan keadaan pepejal dan gas. Perhatikan bahawa di kawasan pepejal, mesti ada penurunan tekanan agar pemejalwapan berlaku (tidak semestinya pada 1 atm, tekanan atmosfera kita). Pada 1 atm, bahan hipotetikal akan menyerap ke suhu Ts dinyatakan dalam K.

Semakin panjang dan mendatar bahagian atau lekukan di bawah titik tiga, semakin besar kapasiti pepejal untuk menyublim pada suhu yang berbeza; tetapi jika berada di bawah 1 atm, maka vakum tinggi akan diperlukan untuk mencapai pemejalwapan, sehingga tekanan diturunkan (misalnya, 0,0001 atm).

Syarat

Sekiranya titik tiga kali lipat beribu-ribu kali lebih rendah daripada tekanan atmosfera, pepejal tidak akan pernah menyebar walaupun dengan vakum ultra (belum lagi kerentanannya untuk terurai oleh tindakan panas).

Sekiranya ini tidak berlaku, pemejalwapan dilakukan dengan pemanasan secara sederhana, dan menjadikan pepejal itu menjadi vakum sehingga zarah-zarahnya melarikan diri dengan lebih mudah, tanpa perlu mereka menyerap begitu banyak haba.

Sublimasi menjadi sangat penting ketika berurusan dengan pepejal dengan tekanan wap tinggi; iaitu tekanan di dalam, merupakan gambaran kecekapan interaksi mereka. Semakin tinggi tekanan wapnya, semakin wangi, dan semakin subur.

Contoh

Pemurnian pepejal

Gambaran pepejal oren dan komponen kemerahannya yang dapat disenyawakan adalah contoh dari apa yang ditunjukkan oleh pemejalwapan kerana ia berkaitan dengan pemurnian pepejal. Segitiga merah dapat disulami semula seperti yang diperlukan sehingga kemurnian tinggi dijamin.

Teknik ini digunakan kebanyakannya dengan pepejal wangi. Contohnya: kapur barus, kafein, benzoin, dan mentol.

Antara pepejal lain yang boleh menjadi sublimasi yang kita ada: yodium, ais (pada ketinggian tinggi), theobromine (dari coklat), sakarin, morfin dan ubat lain, asas nitrogen dan antrasena.

Sintesis kristal

Kembali ke segitiga merah, sublimasi menawarkan alternatif kepada penghabluran konvensional; Kristal tidak lagi akan disintesis dari larutan, tetapi melalui pemendapan wap yang paling terkawal pada permukaan sejuk, di mana mungkin terdapat biji kristal yang sesuai untuk morfologi tertentu.

Katakan, jika anda mempunyai kotak merah, pertumbuhan kristal akan mengekalkan geometri ini dan mereka tidak boleh menjadi segitiga. Petak merah secara beransur-ansur akan tumbuh seiring dengan pemejalwapan berlaku. Walau bagaimanapun, ia adalah kompleks kompleks operasi dan molekul, di mana banyak pemboleh ubah terlibat.

Contoh kristal yang disintesis melalui pemejalwapan adalah: silikon karbida (SiC), grafit, arsenik, selenium, fosfor, aluminium nitrida (AlN), kadmium sulfida (CdS), zink selenide (ZnSe), merkuri iodida (HgI ₂₎ ), graphene, antara lain.

Perhatikan bahawa ini benar-benar dua fenomena yang saling berkaitan: pemejalwapan dan pemendapan progresif (atau pemejalwapan terbalik); wap berpindah dari pepejal ke kawasan atau permukaan yang lebih sejuk, akhirnya mengendap dalam bentuk kristal.

Tema yang menarik

Contoh pemejalwapan.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
2. Wikipedia. (2019). Sublimasi (peralihan fasa). Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Jones, Andrew Zimmerman. (27 Januari 2019). Sublimasi. Dipulihkan dari: thinkco.com
4. Sheila Morrissey. (2019). Apakah Sublimasi dalam Kimia? - Definisi, Proses & Contoh. Kaji. Dipulihkan dari: study.com
5. Elsevier BV (2019). Kaedah sublimasi. ScienceDirect. Dipulihkan dari: sciencedirect.com