Keemiline sublimatsioon on füüsikaline protsess, mille käigus tahke aine muutub otse gaasilisse olekusse, möödudes vahepealsest vedelast olekust. See nähtus tekib aine suhtes spetsiifiliste rõhu- ja temperatuuritingimuste tõttu. Selles artiklis esitame 20 keemilise sublimatsiooni näidet ja nende omadusi, näidates, kui levinud ja oluline see protsess keemia erinevates valdkondades on.
Saage aru sublimatsiooni protsessist ja vaadake, kuidas jää auruks muutub.
Sublimatsioon on keemiline protsess, mille käigus aine muutub otse tahkest olekust gaasilisse olekusse, möödudes vahepealsest vedelast olekust. See nähtus tekib siis, kui tahke aine aururõhk muutub suuremaks kui atmosfäärirõhk. Levinud näide sublimatsioonist on jää muutumine veeauruks.
Kui jää puutub kokku temperatuuridega üle nulli kraadi Celsiuse järgi, hakkab see sublimeeruma ehk muutuma tahkest olekust otse gaasiliseks. See juhtub seetõttu, et veeauru rõhk jääs muutub suuremaks kui atmosfäärirõhk, võimaldades veemolekulidel jää pinnalt põgeneda ja auruks muutuda.
Seda sublimatsiooniprotsessi mõjutavad ümbritseva õhu temperatuur ja rõhk. Mida kõrgem on temperatuur ja madalam rõhk, seda kiirem on sublimatsioon. Seevastu madalamal temperatuuril ja kõrgemal rõhul on sublimatsioon aeglasem.
20 keemilise sublimatsiooni ja omaduste näidet
Sublimatsioon on mitmesuguste keemiliste ainete puhul tavaline nähtus. Allpool on 20 näidet ainetest, mis läbivad sublimatsiooniprotsessi, ja nende omadused:
1. NaftaleenNaftaleen on klassikaline sublimatsiooni näide, mida kasutatakse putukatõrjevahendina.
2. JoodJood sublimeerub toatemperatuuril kergesti, moodustades violetseid kristalle.
3. SüsinikdioksiidSüsinikdioksiid, tuntud ka kui kuivjää, sublimeerub temperatuuril alla -78,5 °C.
4. KamperKamper on aine, mis sublimeerub temperatuuril üle 175 °C.
5. BensoehapeBensoehape sublimeerub temperatuuril üle 121 °C.
6. ÄädikhappeanhüdriidSublimeerub temperatuuril üle 139 °C.
7. OksalhapeSublimeerub temperatuuril üle 365 °C.
8. ParadiklorobenseenSublimeerub temperatuuril üle 53 °C.
9. LämmastikoksiidSublimeerub temperatuuril üle -163,6 °C.
10. SipelghapeSublimeerub temperatuuril üle 100,8 °C.
11. ÄädikhapeSublimeerub temperatuuril üle 117,9 °C.
12. VäävelhapeSublimeerub temperatuuril üle 337 °C.
13. VasksulfaatSublimeerub temperatuuril üle 200 °C.
14. SidrunhapeSublimeerub temperatuuril üle 153 °C.
15. TrikloroäädikhapeSublimeerub temperatuuril üle 61,6 °C.
16. SipelghapeSublimeerub temperatuuril üle 100,8 °C.
17. ÄädikhapeSublimeerub temperatuuril üle 117,9 °C.
18. VäävelhapeSublimeerub temperatuuril üle 337 °C.
19. VasksulfaatSublimeerub temperatuuril üle 200 °C.
20. SidrunhapeSublimeerub temperatuuril üle 153 °C.
Need on vaid mõned näited ainetest, mis läbivad sublimatsiooniprotsessi. Sublimatsioon on keemias huvitav ja oluline nähtus, millel on arvukalt rakendusi erinevates valdkondades.
Sublimatsiooni peamised omadused: mõistke seda füüsikalist nähtust ja selle ainulaadseid omadusi.
Sublimatsioon on füüsikaline nähtus, mis tekib siis, kui aine muutub tahkest olekust otse gaasilisse olekusse, möödudes vedelast olekust. See protsess toimub aine molekulide ainulaadsete omaduste ja keskkonnatingimuste, näiteks rõhu ja temperatuuri tõttu.
Sublimatsiooni üks peamisi omadusi on endotermia ehk soojuse neeldumine tahkest olekust gaasilisse olekusse ülemineku ajal. See põhjustab aine ümbritseva keskkonna jahutamist ja võib isegi külmutada lähedalasuvaid materjale.
Lisaks on sublimatsioon pöörduv protsess , mis tähendab, et aine võib muutuda gaasilisest olekust tahkeks ilma vedelat olekut läbimata. See on oluline nähtus mitmes valdkonnas, näiteks farmaatsia- ja toiduainetööstuses.
Sublimatsiooni teine huvitav omadus on kristallide moodustumine gaasi jahtumisel. Need kristallid võivad olla ainulaadse kuju ja suurusega, olenevalt ainest ja sublimatsioonitingimustest.
Sublimatsiooni paremaks mõistmiseks esitame 20 näidet ainetest, mis selle keemilise protsessi läbivad, ja nende eripäradest.
Saage aru keemilise sublimatsiooni protsessist ja selle toimimisest lihtsal ja praktilisel viisil.
Keemiline sublimatsioon on protsess, mille käigus aine muutub tahkest olekust otse gaasilisse olekusse ilma vedelat olekut läbimata. See nähtus tekib siis, kui tahke aine aururõhk on suurem kui atmosfäärirõhk, mille tagajärjel tahke aine molekulid auruvad ilma sulamata.
Paremaks mõistmiseks kujutage ette jääkuubikut sügavkülmas. Kui jätame jää pikaks ajaks sinna, siis see sublimeerub – see tähendab, et see läheb tahkest olekust otse gaasilisse olekusse ilma sulamata. See juhtub seetõttu, et veeauru rõhk jääs on suurem kui atmosfäärirõhk sügavkülmikus.
Keemilise sublimatsiooni käigus saavutavad tahke aine molekulid piisavalt energiat, et murda molekulidevahelisi jõude, mis neid tahkes olekus koos hoiavad. Need molekulid hajuvad õhku, moodustades gaasi. Kui gaas jõuab jahedamale pinnale, kondenseeruvad molekulid uuesti, moodustades aurust otse tahke aine.
20 keemilise sublimatsiooni ja omaduste näidet
1. Naftaleen: Naftaleen on klassikaline näide ainest, mis läbib sublimatsiooniprotsessi. Seda kasutatakse koitõrjevahendina ja õhuga kokkupuutel sublimeerub see otse gaasilisse olekusse.
2. Jood: Jood on veel üks aine, mis sublimeerub kergesti. Õhuga kokkupuutel muutuvad joodikristallid otse gaasilisse olekusse ilma sulamata.
3. Bensoehape: Bensoehape on valge tahke aine, mis sublimeerub suhteliselt madalatel temperatuuridel. Seda kasutatakse toiduainetes säilitusainena ja see sublimeerub kuumutamisel.
4. Antratseen: Antratseen on aromaatne süsivesinik, mis sublimeerub madalatel temperatuuridel. Seda kasutatakse värvainete ja lõhkeainete tootmisel.
5. Sidrunhape: Sidrunhape on kristalliline tahke aine, mis sublimeerub kõrgel temperatuuril. Seda leidub tsitrusviljades ja seda kasutatakse toiduainetes hapestajana.
6. Mentool: Mentool on aine, mis toatemperatuuril kergesti sublimeerub. Seda leidub taimedes, näiteks mündis, ning seda kasutatakse ravimites ja kosmeetikas.
7. Salitsüülhape: Salitsüülhape on kristalliline tahke aine, mis sublimeerub mõõdukal temperatuuril. Seda kasutatakse akne ja muude nahahaiguste raviks.
8. Bensoe: Bensoe on vaik, mis sublimeerub kõrgel temperatuuril. Seda kasutatakse parfüümide ja viirukite tootmisel.
9. NaCl: Naatriumkloriid ehk lauasool sublimeerub kõrgel temperatuuril. Seda kasutatakse toiduvalmistamisel ja keemiatööstuses.
10. Oksaalhape: Oksaalhape on valge tahke aine, mis sublimeerub mõõdukal temperatuuril. Seda kasutatakse tekstiilitööstuses ja metallide puhastamiseks.
11. Fenool: Fenool on vedelik, mis sublimeerub madalatel temperatuuridel. Seda kasutatakse plastide ja vaikude tootmisel.
12. Askorbiinhape: Askorbiinhape ehk C-vitamiin on tahke aine, mis kõrgel temperatuuril sublimeerub. Seda leidub tsitrusviljades ja seda kasutatakse vitamiinilisandina.
13. Naftool: Naftool on valge tahke aine, mis sublimeerub mõõdukal temperatuuril. Seda kasutatakse värvainete tootmisel ja keemiatööstuses.
14. Kamper: Kamper on tahke aine, mis sublimeerub toatemperatuuril kergesti. Seda kasutatakse ravimites ja ilutoodetes.
15. Tereftaalhape: Tereftaalhape on valge tahke aine, mis sublimeerub kõrgel temperatuuril. Seda kasutatakse plastide ja polümeeride tootmisel.
16. Sahharoos: Sahharoos ehk tavaline suhkur sublimeerub kõrgel temperatuuril. Seda kasutatakse toiduvalmistamisel ja kommide valmistamisel.
17. Bensoehape: Bensoehape on valge tahke aine, mis sublimeerub mõõdukal temperatuuril. Seda kasutatakse säilitusainena toidus ja kosmeetikas.
Avasta 10 erinevat looduses esinevat aine olekut ja nende ainulaadseid omadusi.
Looduses esineb 10 erinevat aine olekut, millel kõigil on ainulaadsed omadused. Aine olekud on tahke, vedel, gaasiline, plasma, Bose-Einsteini kondensaat, fermionkondensaat, Rydbergi kondensaat, footonkondensaat, kvark-gluooni aine ja degenereerunud aine.
Tahket olekut iseloomustavad lähestikku paiknevad ning kindla kuju ja mahuga osakesed. Vedelas olekus on osakesed lõdvemad, kindla kujuga, kuid muutuva mahuga. Gaasilises olekus on osakesed laialt eraldatud ning neil pole ei kuju ega mahtu. Plasma on äärmiselt kuum olek, milles aatomid kaotavad oma elektronid. Bose-Einsteini kondensaat tekib absoluutse nulli lähedasel temperatuuril, kui osakesed käituvad nagu lained. Fermioonne kondensaat moodustub fermioonidest madalatel temperatuuridel.
Rydbergi kondensaat on eksootiline olek, mille moodustavad ergastatud aatomid. Fotoonkondensaat on footonirikka valguse olek. Kvark-gluooni aine on hüpoteetiline olek, milles kvargid ja gluoonid on vabad. Lõpuks leidub neutrontähtedes degenereerunud ainet, mis on äärmiselt tihe ja kompaktne.
20 keemilise sublimatsiooni ja omaduste näidet
Keemiline sublimatsioon on protsess, mille käigus aine muutub otse tahkest olekust gaasilisse olekusse, möödudes vedelast olekust. See nähtus esineb mitmesugustes olukordades, näiteks naftaliinipallide, joodi, süsinikdioksiidi, sidrunhappe, bensoehappe ja muude ainete puhul. Sublimatsioon on endotermiline protsess, mille käigus neelatakse keskkonnast soojust.
Mõned keemilise sublimatsiooni näited hõlmavad muu hulgas kuiva jääkristallide moodustumist, riiete kuivatamist pesunööril külmadel päevadel, külmutatud toitude säilitamist ja pindade puhastamist söögisoodaga. Sublimatsioon on oluline protsess mitmes valdkonnas, näiteks keemiatööstuses, farmaatsiatootmises ja toidu säilitamisel.
20 keemilise sublimatsiooni ja omaduste näidet
Mõned keemilise sublimatsiooni näited on protsessid, mille käigus vesi, süsinikdioksiid, jood, arseen või väävel sublimeeruvad.
Sublimatsioon on protsess, mille käigus toimub otsene üleminek tahkest olekust gaasilisse olekusse ilma vedelat faasi läbimata. See on endotermiline faasisiire, mis toimub temperatuuridel ja rõhkudel, mis on madalamad aine kolmikpunktist – temperatuurist ja rõhust, mille juures kõik kolm faasi koos eksisteerivad (Sublimatsioon (keemia), 2008).
Antud temperatuuril võivad enamik keemilisi ühendeid ja elemente erinevatel rõhkudel esineda ühes kolmest erinevast aine olekust. Sellistel juhtudel nõuab üleminek tahkest olekust gaasilisse vahepealset vedelat olekut.
Kolmikpunkti rõhust madalamatel temperatuuridel põhjustab rõhu langus otsest faasisiirde tahkest olekust gaasilisse olekusse. Lisaks, rõhul alla kolmikpunkti rõhu põhjustab temperatuuri tõus tahke aine muutumise gaasiliseks ilma vedelat piirkonda läbimata (piiritu, SF).
Mõnede ainete, näiteks süsiniku ja arseeni puhul on sublimatsioon palju lihtsam kui aurustumine. Selle põhjuseks on asjaolu, et nende kolmikpunkti rõhk on väga kõrge, mistõttu on neid vedelikena raske saada.
Sublimatsiooniprotsess nõuab täiendavat energiat; see on endotermiline muutus. Sublimatsiooni entalpia (sublimatsioonisoojus) saab arvutada sulamise entalpia ja aurustumise entalpia summana.
Vastupidine protsess, mille käigus gaas läbib tahkes olekus faasimuutuse, nimetatakse sadestamiseks või desublimatsiooniks (Anne Marie Helmenstine, 2016).
20 sublimatsiooni näidet
1. Süsinikdioksiid
Kuivjää on tahke süsinikdioksiid. Toatemperatuuril ja rõhul sublimeerub see süsinikdioksiidi auruks (joonis 2).
Seda saab kasutada spetsiaalse suitsetava või hirmutava efekti loomiseks. Oma suhtelise ohutuse tõttu on kuivjää klassiruumis demonstratsioonidel eelistatud tahke aine.
2- Vesi
Eritingimustel võib külmunud vesi (jää) vedelast faasist välja hüpata ja õhku sublimeeruda. Jää sublimeerumist on raske näha, kuid tulemusi on näha.
Mount Everesti lõunapinnal on lume sublimatsiooniks ideaalsed tingimused: madal temperatuur, intensiivne päikesevalgus, madal suhteline õhuniiskus ja kuiv tuul (VanBuren, SF).
3- Jood
Jood sublimeerib 100 °C juures tahke aine mürgiseks lillaks gaasiks. Seda kasutatakse kohtumeditsiinis sõrmejälgede jäädvustamiseks.
4- Arseen
Temperatuuril 615 °C arseen sublimeerub. See kujutab endast ohtu, arvestades elemendi toksilisust.
5- Väävel
See ühend sublimeerub temperatuuridel 25–50 °C, tekitades mürgiseid ja lämmatavaid gaase (Tucker, 1929).
6- Trükivärvid
Kuivsublimatsiooniprinterid kasutavad fotokvaliteediga piltide printimiseks sublimatsiooniprotsessi.
Protsess algab spetsiaalsete tahkeid pigmente sisaldavate filmide tekkimisega, mis kuumutamisel sublimeeruvad ja seejärel uuesti kinni jäävad.
Pilte saab trükkida polüestersärkidele, vaasidele või alumiinium- või kroomlehtedele (METALLVÄRVI SUBLIMATSIOON ALUMIINIUMIL, SF).
7- Maitseained
Tahked õhuvärskendajad sublimeeruvad samuti. Need ühendid on tavaliselt estrid, sealhulgas need, mida leidub tualettpotis. Nii vabanevad kemikaalid otse õhku, andes sellele värske lõhna.
8- Naftaleen
Koitõrjevahendid valmistatakse selle ühendiga, mis sublimatsiooni teel eemaldab koid.
9- Tsink
See ühend kipub madalal rõhul sublimeeruma.
10- Alumiinium
Teatud tööstusprotsesside jaoks sublimeeritakse seda metalli temperatuuril üle 1000 °C.
11 - Metallurgia
Teatud sulameid puhastatakse sublimatsioonimeetodite abil. See eraldab sulamit moodustavad ühendid, mille tulemuseks on puhastatud tooted.
12- Kaadmium
Veel üks ühend, mis sublimeerub madalal rõhul. See on eriti problemaatiline olukordades, kus töötate kõrgvaakumis.
13 - Grafiit
See materjal sublimeeritakse suure voolutugevusega elektrivoolu juhtimisel läbi kõrgvaakumi. Seda protseduuri kasutatakse transmissioon-elektronmikroskoopias juhtivate proovide saamiseks ja suurema eraldusvõime saavutamiseks.
14- Kuld
Kulla sublimatsiooni kasutatakse odavate medalite ja kullatud ehete valmistamiseks. Seda kasutatakse ka skaneeriva elektronmikroskoopia proovide töötlemiseks.
15 - Kamper
Teatud temperatuuril kamper sublimeerub, seda kasutatakse puhastamiseks või terapeutiliste efektide saavutamiseks.
16- Mentool
Mentool sublimeerub väga kergesti. Puhta mentooli pudelit vaadates on näha peenikesi mentoolinõelu. Need kasvavad ladestumise teel. See tähendab, et tahke mentool sublimeerub.
17- Antratseen
See on valge tahke aine, mis kergesti sublimeerub. Seda meetodit kasutatakse üldiselt puhastamiseks.
18-bensoehape
See on toidulisand, mida on puhastamiseks lihtne sublimeerida (Crampton, 2017).
19-salitsüülhape
Seda kasutatakse palaviku leevendamiseks salvina, kuna see sublimeerub kergesti. Seda meetodit kasutatakse ka puhastamiseks (orgaaniliste ühendite puhastamine, SF).
20 - Kosmiline sublimatsioon
Sublimatsiooni nähtust ei täheldata ainult iga päev või laboris. Astronoomid ja astrofüüsikud kipuvad sellega kokku puutuma, kui nad oma pilgu tähtede poole pööravad.
Näideteks on vee sublimatsioon komeedi tuumadest, komeedi lähenemine Päikesele ja Marsi polaarjääkatete sublimatsioon Marsi suve ajal (Swinburne'i Tehnikaülikool, SF).
Viited
- Anne Marie Helmenstine, P. (2016. juuni 20). Sublimatsiooni definitsioon (faasisiire keemias) Välja otsitud aadressilt thinkco.com.
- (SF). Tahkest gaasiliseks faasiks üleminek Välja otsitud aadressilt boundless.com.
- Crampton, L. (2017. mai 5). Bensoehappe, naatriumbensoaadi ja benseeni mõju tervisele Välja otsitud veebilehelt caloriebee.com.
- METALLTINDIDE SUBLIMINE ALUMIINIUMILE . (SF). Välja otsitud aadressilt blazing.com.
- Orgaaniliste ühendite puhastamine . (SF). Välja otsitud aadressilt askitians.com.
- Sublimatsioon (keemia) (2. aprill 2008). Välja otsitud aadressilt newworldencyclopedia.org.
- Swinburne'i Tehnikaülikool (SF). Sublimatsioon Välja otsitud aadressilt astronomy.swin.edu.au.
- Tucker, R.P. (1929). Märkmeid väävli sublimatsiooni kohta temperatuurivahemikus 25–50 °C. Keemiatehnika, 21 (1) , 44-47.
- VanBuren, J. (SF). Sublimatsiooni näited päriselus Välja otsitud aadressilt education.seattlepi.com.