Kemiallinen sublimaatio on fysikaalinen prosessi, jossa kiinteä aine muuttuu suoraan kaasumaiseen olomuotoon ohittaen välitilan nestemäisenä. Tämä ilmiö johtuu tietyistä paine- ja lämpötilaolosuhteista, joille aine altistuu. Tässä artikkelissa esittelemme 20 esimerkkiä kemiallisesta sublimaatiosta ja niiden ominaisuuksista, jotka osoittavat, kuinka yleinen ja tärkeä tämä prosessi on kemian eri alueilla.
Ymmärrä sublimaatioprosessi ja katso, miten jää muuttuu höyryksi.
Sublimaatio on kemiallinen prosessi, jossa aine muuttuu suoraan kiinteästä tilasta kaasumaiseksi ohittaen välitilan nestemäisenä. Tämä ilmiö tapahtuu, kun kiinteän aineen höyrynpaine nousee suuremmaksi kuin ilmakehän paine. Yleinen esimerkki sublimaatiosta on jään muuttuminen vesihöyryksi.
Kun jää altistuu yli nollan celsiusasteen lämpötiloille, se alkaa sublimoitua eli muuttua kiinteästä tilasta suoraan kaasumaiseksi. Tämä tapahtuu, koska jään vesihöyryn paine nousee suuremmaksi kuin ilmakehän paine, jolloin vesimolekyylit pääsevät poistumaan jään pinnalta ja muuttumaan höyryksi.
Tähän sublimaatioprosessiin vaikuttavat ympäristön lämpötila ja paine. Mitä korkeampi lämpötila ja matalampi paine, sitä nopeampi sublimaatio. Kääntäen, alhaisemmissa lämpötiloissa ja korkeammissa paineissa sublimaatio on hitaampaa.
20 esimerkkiä kemiallisesta sublimaatiosta ja sen ominaisuuksista
Sublimaatio on yleinen ilmiö useissa kemiallisissa aineissa. Alla on 20 esimerkkiä aineista, jotka läpikäyvät sublimaatioprosessin, ja niiden ominaisuudet:
1. naftaleeniNaftaleeni on klassinen esimerkki sublimaatiosta, jota käytetään hyönteiskarkotteena.
2. JodiJodi sublimoituu helposti huoneenlämmössä muodostaen violetteja kiteitä.
3. HiilidioksidiHiilidioksidi, joka tunnetaan myös nimellä hiilihappojää, sublimoituu alle -78,5 °C:n lämpötiloissa.
4. KamferiKamferi on aine, joka sublimoituu yli 175 °C:n lämpötiloissa.
5. bentsoehappoBentsoehappo sublimoituu yli 121 °C:n lämpötiloissa.
6. EtikkahappoanhydridiSublimoituu yli 139 °C:n lämpötiloissa.
7. OksaalihappoSublimoituu yli 365 °C:n lämpötiloissa.
8. ParadiklooribentseeniSublimoituu yli 53 °C:n lämpötiloissa.
9. TyppioksidiSublimoituu yli -163,6 °C:n lämpötiloissa.
10. MuurahaishappoSublimoituu yli 100,8 °C:n lämpötiloissa.
11. EtikkahappoSublimoituu yli 117,9 °C:n lämpötiloissa.
12. RikkihappoSublimoituu yli 337 °C:n lämpötiloissa.
13. KuparisulfaattiSublimoituu yli 200 °C:n lämpötiloissa.
14. SitruunahappoSublimoituu yli 153 °C:n lämpötiloissa.
15. TrikloorietikkahappoSublimoituu yli 61,6 °C:n lämpötiloissa.
16. MuurahaishappoSublimoituu yli 100,8 °C:n lämpötiloissa.
17. EtikkahappoSublimoituu yli 117,9 °C:n lämpötiloissa.
18. RikkihappoSublimoituu yli 337 °C:n lämpötiloissa.
19. KuparisulfaattiSublimoituu yli 200 °C:n lämpötiloissa.
20. SitruunahappoSublimoituu yli 153 °C:n lämpötiloissa.
Nämä ovat vain muutamia esimerkkejä aineista, jotka käyvät läpi sublimaatioprosessin. Sublimaatio on mielenkiintoinen ja tärkeä ilmiö kemiassa, jolla on lukuisia sovelluksia eri aloilla.
Sublimaation pääominaisuudet: ymmärrä tämä fysikaalinen ilmiö ja sen ainutlaatuiset ominaisuudet.
Sublimaatio on fysikaalinen ilmiö, joka tapahtuu, kun aine muuttuu suoraan kiinteästä tilasta kaasumaiseksi ohittaen nestemäisen olomuodon. Tämä prosessi tapahtuu aineen molekyylien ainutlaatuisten ominaisuuksien ja ympäristöolosuhteiden, kuten paineen ja lämpötilan, vuoksi.
Yksi sublimaation pääominaisuuksista on endotermia eli lämmön absorptio kiinteän aineen muutoksen aikana kaasuksi. Tämä saa aineen viilentymään ympäristöään ja voi jopa jäädyttää muita lähellä olevia materiaaleja.
Lisäksi sublimaatio on palautuva prosessi , mikä tarkoittaa, että aine voi muuttua kaasumaisesta tilasta kiinteään olomuotoon kulkematta nestemäisen olomuodon läpi. Tämä on tärkeä ilmiö useilla aloilla, kuten lääke- ja elintarviketeollisuudessa.
Toinen mielenkiintoinen sublimaation ominaisuus on kiteiden muodostuminen kaasun jäähtyessä. Näillä kiteillä voi olla ainutlaatuinen muoto ja koko riippuen aineesta ja sublimaatio-olosuhteista.
Ymmärtääksemme sublimaatiota paremmin esittelemme 20 esimerkkiä aineista, jotka käyvät läpi tämän kemiallisen prosessin, ja niiden erityispiirteistä.
Ymmärrä kemiallinen sublimaatioprosessi ja sen toimintaperiaate yksinkertaisella ja käytännöllisellä tavalla.
Kemiallinen sublimaatio on prosessi, jossa aine muuttuu suoraan kiinteästä tilasta kaasumaiseksi kulkematta nestemäisen olomuodon läpi. Tämä ilmiö tapahtuu, kun kiinteän aineen höyrynpaine on suurempi kuin ilmakehän paine, jolloin kiinteän aineen molekyylit höyrystyvät sulamatta.
Ymmärtääksesi paremmin, kuvittele jääpala pakastimessa. Jos jätämme jään pitkäksi aikaa, se sublimoituu – eli muuttuu suoraan kiinteästä tilasta kaasumaiseksi sulamatta. Tämä tapahtuu, koska jään vesihöyryn paine on suurempi kuin pakastimen sisällä oleva ilmakehän paine.
Kemiallisessa sublimoinnissa kiinteän aineen molekyylit saavat riittävästi energiaa rikkoakseen niitä kiinteässä tilassa yhdessä pitävät molekyylien väliset voimat. Nämä molekyylit leviävät ilmaan muodostaen kaasua. Kun kaasu saavuttaa viileämmän pinnan, molekyylit tiivistyvät uudelleen muodostaen kiinteän aineen suoraan höyrystä.
20 esimerkkiä kemiallisesta sublimaatiosta ja sen ominaisuuksista
1. Naftaleeni: Naftaleeni on klassinen esimerkki aineesta, joka käy läpi sublimaatioprosessin. Sitä käytetään koikarkotteena, ja ilmassa se sublimoituu suoraan kaasumaiseen olomuotoon.
2. Jodi: Jodi on toinen helposti sublimoituva aine. Ilman vaikutuksesta jodikiteet muuttuvat suoraan kaasumaiseen olomuotoon sulamatta.
3. Bentsoehappo: Bentsoehappo on valkoinen kiinteä aine, joka sublimoituu suhteellisen matalissa lämpötiloissa. Sitä käytetään säilöntäaineena elintarvikkeissa, ja se sublimoituu kuumennettaessa.
4. Antraseeni: Antraseeni on aromaattinen hiilivety, joka sublimoituu matalissa lämpötiloissa. Sitä käytetään väriaineiden ja räjähteiden valmistuksessa.
5. Sitruunahappo: Sitruunahappo on kiteinen kiinteä aine, joka sublimoituu korkeissa lämpötiloissa. Sitä löytyy sitrushedelmistä ja sitä käytetään happamuudensäätöaineena elintarvikkeissa.
6. Mentoli: Mentoli on aine, joka sublimoituu helposti huoneenlämmössä. Sitä löytyy kasveista, kuten mintusta, ja sitä käytetään lääkkeissä ja kosmetiikassa.
7. Salisyylihappo: Salisyylihappo on kiteinen kiinteä aine, joka sublimoituu kohtuullisissa lämpötiloissa. Sitä käytetään aknen ja muiden iho-ongelmien hoitoon.
8. Bentsoeiini: Bentsoeiini on hartsi, joka sublimoituu korkeissa lämpötiloissa. Sitä käytetään hajusteiden ja suitsukkeiden valmistuksessa.
9. NaCl: Natriumkloridi eli pöytäsuola sublimoituu korkeissa lämpötiloissa. Sitä käytetään ruoanlaitossa ja kemianteollisuudessa.
10. Oksaalihappo: Oksaalihappo on valkoinen kiinteä aine, joka sublimoituu kohtuullisissa lämpötiloissa. Sitä käytetään tekstiiliteollisuudessa ja metallien puhdistukseen.
11. Fenoli: Fenoli on neste, joka sublimoituu matalissa lämpötiloissa. Sitä käytetään muovien ja hartsien valmistuksessa.
12. Askorbiinihappo: Askorbiinihappo eli C-vitamiini on kiinteä aine, joka sublimoituu korkeissa lämpötiloissa. Sitä löytyy sitrushedelmistä ja sitä käytetään vitamiinilisänä.
13. Naftoli: Naftoli on valkoinen kiinteä aine, joka sublimoituu kohtuullisissa lämpötiloissa. Sitä käytetään väriaineiden valmistuksessa ja kemianteollisuudessa.
14. Kamferi: Kamferi on kiinteä aine, joka sublimoituu helposti huoneenlämmössä. Sitä käytetään lääkkeissä ja kauneustuotteissa.
15. Tereftaalihappo: Tereftaalihappo on valkoinen kiinteä aine, joka sublimoituu korkeissa lämpötiloissa. Sitä käytetään muovien ja polymeerien valmistuksessa.
16. Sakkaroosi: Sakkaroosi eli tavallinen sokeri sublimoituu korkeissa lämpötiloissa. Sitä käytetään ruoanlaitossa ja makeisten valmistuksessa.
17. Bentsoehappo: Bentsoehappo on valkoinen kiinteä aine, joka sublimoituu kohtuullisissa lämpötiloissa. Sitä käytetään säilöntäaineena elintarvikkeissa ja kosmetiikassa.
Tutustu luonnossa esiintyviin 10 eri olomuotoon ja niiden ainutlaatuisiin ominaisuuksiin.
Luonnossa esiintyy 10 erilaista aineen olomuotoa, joilla jokaisella on ainutlaatuiset ominaisuudet, jotka erottavat ne toisistaan. Aineen olomuodot ovat kiinteä, neste, kaasu, plasma, Bose-Einstein-kondensaatti, fermioninen kondensaatti, Rydberg-kondensaatti, fotonikondensaatti, kvarkki-gluoniaine ja degeneroitunut aine.
Kiinteässä olomuodossa hiukkaset ovat lähellä toisiaan ja niillä on määritelty muoto ja tilavuus. Nestemäisessä olomuodossa hiukkaset ovat löyhempiä, ja niiden muoto on määritelty, mutta tilavuus vaihtelee. Kaasumaisessa olomuodossa hiukkaset ovat laajalti erillään, eikä niillä ole muotoa eikä tilavuutta. Plasma on erittäin kuuma tila, jossa atomit menettävät elektronejaan. Bose-Einstein-kondensaatti syntyy lähellä absoluuttista nollapistettä olevissa lämpötiloissa, jolloin hiukkaset käyttäytyvät aaltojen tavoin. Fermionikondensaatti muodostuu fermioneista matalissa lämpötiloissa.
Rydbergin kondensaatti on eksoottinen tila, jonka muodostavat virittyneet atomit. Fotoninen kondensaatti on fotonirikkaan valon tila. Kvarkki-gluoni-aine on hypoteettinen tila, jossa kvarkit ja gluonit ovat sitoutumattomia. Lopuksi, degeneroitunutta ainetta löytyy neutronitähdistä, ja se on erittäin tiheää ja kompaktia.
20 esimerkkiä kemiallisesta sublimaatiosta ja sen ominaisuuksista
Kemiallinen sublimaatio on prosessi, jossa aine muuttuu suoraan kiinteästä tilasta kaasumaiseksi ohittaen nestemäisen olomuodon. Tätä ilmiötä esiintyy useissa eri tilanteissa, kuten naftaliinipallojen, jodin, hiilidioksidin, sitruunahapon, bentsoehapon ja muiden vastaavien kanssa. Sublimaatio on endoterminen prosessi, jossa ympäristöstä absorboidaan lämpöä.
Joitakin esimerkkejä kemiallisesta sublimoinnista ovat mm. kuivajääkiteiden muodostuminen, vaatteiden kuivaaminen pyykkinarulla kylminä päivinä, pakasteiden säilöntä ja pintojen puhdistaminen ruokasoodalla. Sublimaatio on tärkeä prosessi useilla aloilla, kuten kemianteollisuudessa, lääketuotannossa ja elintarvikkeiden säilömisessä.
20 esimerkkiä kemiallisesta sublimaatiosta ja sen ominaisuuksista
Joitakin esimerkkejä kemiallisesta sublimaatiosta ovat prosessit, joissa vesi, hiilidioksidi, jodi, arseeni tai rikki sublimoituvat.
Sublimaatio on prosessi, jossa ainetta muutetaan suoraan kiinteästä tilasta kaasumaiseen tilaan ilman nestemäisen faasin läpikulkua. Se on endoterminen faasimuutos, joka tapahtuu aineen kolmoispisteen alapuolella olevissa lämpötiloissa ja paineissa, joissa kaikki kolme faasia esiintyvät samanaikaisesti (Sublimation (chemistry), 2008).
Tietyssä lämpötilassa useimmat kemialliset yhdisteet ja alkuaineet voivat esiintyä yhdessä kolmesta eri olomuodosta eri paineissa. Näissä tapauksissa siirtyminen kiinteästä tilasta kaasumaiseen tilaan vaatii välitilan nestemäisenä.
Kolmoispisteen alapuolella olevissa lämpötiloissa paineen lasku johtaa suoraan faasimuutokseen kiinteästä aineesta kaasuksi. Lisäksi kolmoispisteen paineen alapuolella olevissa paineissa lämpötilan nousu johtaa kiinteän aineen muuttumiseen kaasuksi kulkematta nestealueen läpi (Boundless, SF).
Joillekin aineille, kuten hiilelle ja arseenille, sublimaatio on paljon helpompaa kuin haihtuminen. Tämä johtuu siitä, että niiden kolmoispisteen paine on erittäin korkea, mikä vaikeuttaa niiden saamista nesteinä.
Sublimaatioprosessi vaatii lisäenergiaa; se on endoterminen muutos. Sublimaation entalpia (sublimaatiolämpö) voidaan laskea sulamisentalpian ja höyrystymisentalpian summana.
Päinvastaista prosessia, jossa kaasu käy läpi faasimuutoksen kiinteässä muodossa, kutsutaan laskeumaksi tai desublimaatioksi (Anne Marie Helmenstine, 2016).
20 esimerkkiä sublimoinnista
1- Hiilidioksidi
Kuivajää on kiinteää hiilidioksidia. Huoneenlämmössä ja paineessa se sublimoituu hiilidioksidihöyryksi (kuva 2).
Sitä voidaan käyttää luomaan erityinen savuava tai pelottava efekti. Suhteellisen turvallisuutensa vuoksi kuivajää on ensisijainen kiinteä aine luokkahuonedemonstraatioissa.
2- Vesi
Erikoisolosuhteissa jäätynyt vesi (jää) voi hypätä nestefaasista ja sublimoitua ilmaan. Jään sublimoitumista on vaikea nähdä, mutta tulokset ovat nähtävissä.
Mount Everestin eteläpinnalla on täydelliset olosuhteet lumen sublimaatiolle: alhaiset lämpötilat, voimakas auringonvalo, alhainen suhteellinen kosteus ja kuivat tuulet (VanBuren, SF).
3- Jodi
Jodi sublimoi kiinteän aineen 100 °C:ssa myrkylliseksi violetiksi kaasuksi. Tätä käytetään oikeuslääketieteessä sormenjälkien talteenottoon.
4- Arseeni
615 °C:n lämpötilassa arseeni sublimoituu. Tämä on vaarallista alkuaineen myrkyllisyyden vuoksi.
5- Rikki
Tämä yhdiste sublimoituu 25–50 °C:n lämpötilassa aiheuttaen myrkyllisiä ja tukehduttavia kaasuja (Tucker, 1929).
6- Painomusteet
Kuivasublimaatiotulostimet käyttävät sublimaatioprosessia valokuvalaatuisten kuvien tulostamiseen.
Prosessi alkaa, kun on olemassa erityisiä kalvoja, jotka sisältävät kiinteitä pigmenttejä, jotka kuumennettaessa sublimoituvat ja myöhemmin vangitsevat itsensä.
Kuvia voidaan painaa polyesteripaitoihin, maljakoihin tai alumiini- tai kromilevyihin (METALLIVÄRJÄYS ALUMIINIIN, SF).
7- Aromit
Kiinteät ilmanraikastimet myös sublimoituvat. Nämä yhdisteet ovat yleensä estereitä, mukaan lukien wc-pöntöstä löytyvät. Näin kemikaalit vapautuvat suoraan ilmaan, jolloin siitä tulee raikas tuoksu.
8- Naftaleeni
Koiperhosten torjunta-aineet valmistetaan tästä yhdisteestä, joka sublimaation avulla poistaa koit.
9- Sinkki
Tämä yhdiste pyrkii sublimoitumaan alhaisessa paineessa.
10 - Alumiini
Tämä metalli sublimoidaan yli 1000 °C:n lämpötiloissa tiettyjä teollisia prosesseja varten.
11 - Metallurgia
Tietyt seokset puhdistetaan sublimaatiomenetelmillä. Tämä erottaa seoksen muodostavat yhdisteet, jolloin saadaan puhdistettuja tuotteita.
12- Kadmium
Toinen yhdiste, joka sublimoituu alhaisessa paineessa. Tämä on erityisen ongelmallista tilanteissa, joissa työskennellään suurtyhjiössä.
13 - Grafiitti
Tämä materiaali sublimoidaan johtamalla suurivirtainen sähkövirta korkeatyhjiön läpi. Tätä menetelmää käytetään läpäisyelektronimikroskopiassa johtavien näytteiden tuottamiseen ja korkeamman resoluution saavuttamiseen.
14- Kulta
Kullan sublimaatiota käytetään edullisten mitalien ja kullattujen korujen valmistukseen. Sitä käytetään myös pyyhkäisyelektronimikroskopianäytteiden käsittelyyn.
15 - Kamferi
Tietyssä lämpötilassa kamferi sublimoituu, ja sitä käytetään puhdistukseen tai terapeuttisiin vaikutuksiin.
16 - Mentoli
Mentoli sublimoituu erittäin helposti. Kun katsot puhdasta mentolipulloa, voit nähdä ohuita mentolin neuloja. Nämä kasvavat kerrostumalla. Tämä tarkoittaa, että kiinteä mentoli sublimoituu.
17 - Antraseeni
Se on valkoinen kiinteä aine, joka sublimoituu helposti. Tätä menetelmää käytetään yleensä puhdistukseen.
18-bentsoehappo
Se on elintarvikelisäaine, joka on helppo sublimoida puhdistusta varten (Crampton, 2017).
19- salisyylihappo
Sitä käytetään voiteena kuumeen lievittämiseen, koska se sublimoituu helposti. Tätä menetelmää käytetään myös puhdistukseen (Purification of Organic Compounds, SF).
20 - Kosminen sublimaatio
Sublimaatioilmiötä ei havaita vain päivittäin tai laboratoriossa. Tähtitieteilijät ja astrofyysikot kohtaavat sen usein kääntäessään katseensa tähtiin.
Esimerkkejä ovat veden sublimaatio komeettojen ytimistä, komeetan lähestyminen Aurinkoa kohti ja Marsin napajäätiköiden sublimaatio Marsin kesän aikana (Swinburnen teknillinen yliopisto, San Francisco).
Viitteet
- Anne Marie Helmenstine, P. (2016. kesäkuuta 20). Sublimaation määritelmä (faasimuutos kemiassa) Haettu osoitteesta thinkco.com.
- (SF). Kiinteän faasin muutos kaasuksi Haettu osoitteesta boundless.com.
- Crampton, L. (2017. toukokuuta 5). Bentsoehapon, natriumbentsoaatin ja bentseenin terveysvaikutukset Haettu osoitteesta caloriebee.com.
- METALLIMUOTEIDEN SUBLIMOINTI ALUMIINIIN . (SF). Haettu osoitteesta blazing.com.
- Orgaanisten yhdisteiden puhdistus . (SF). Haettu osoitteesta askitians.com.
- Sublimaatio (kemia) (2. huhtikuuta 2008). Haettu osoitteesta newworldencyclopedia.org.
- Swinburnen teknillinen yliopisto (SF). Sublimaatio Haettu osoitteesta astronomy.swin.edu.au.
- Tucker, R.P. (1929). Huomioita rikin sublimoinnista 25–50 °C:n lämpötilassa. Kemiantekniikka, 21 (1) , 44-47.
- VanBuren, J. (SF). Esimerkkejä sublimoinnista tosielämässä Haettu osoitteesta education.seattlepi.com.