Сублимация

Сублимация – это термин, обозначающий, когда вещество претерпевает фазовый переход непосредственно из твердой в газообразную форму или пар, не проходя через более распространенную жидкую фазу между ними. Это частный случай испарения. Сублимация относится к физическим изменениям перехода, а не к случаям, когда твердые вещества превращаются в газ из-за химической реакции. Поскольку физическое превращение твердого тела в газ требует добавления энергии в вещество, это пример эндотермического изменения.

Как работает сублимация

Фазовые переходы зависят от температуры и давления рассматриваемого материала. В нормальных условиях, как обычно описывается кинетической теорией, добавление тепла заставляет атомы в твердом теле набирать энергию и становиться менее прочно связанными друг с другом. В зависимости от физической структуры это обычно приводит к плавлению твердого тела в жидкую форму.

Если вы посмотрите на фазовые диаграммы, это график, изображающий состояния вещества для различных давлений и объемов. «Тройная точка» на этой диаграмме представляет собой минимальное давление, при котором вещество может выдерживать жидкую фазу. Ниже этого давления, когда температура падает ниже уровня твердой фазы, она переходит непосредственно в газовую фазу.

Следствием этого является то, что если тройная точка находится при высоком давлении, как в случае твердого диоксида углерода (или сухого льда), тогда сублимация на самом деле проще, чем плавление вещества, поскольку высокое давление, необходимое для превращения их в жидкости, обычно является проблемой. >

Использование для сублимации

Один из способов подумать об этом состоит в том, что если вы хотите иметь сублимацию, вам нужно получить субстанцию ​​под тройная точка за счет понижения давления. Метод, который часто используют химики, заключается в помещении вещества в вакуум и нагреве в устройстве, называемом сублимационным аппаратом. Вакуум означает, что давление очень низкое, поэтому даже вещество, которое обычно плавится в жидкую форму, сублимируется непосредственно в пар при добавлении тепла.

Этот метод, используемый химиками для очистки соединений, был разработан еще в дохимические дни алхимии как средство создания очищенных паров элементов. Эти очищенные газы затем могут пройти процесс конденсации, в результате чего будет получено очищенное твердое вещество, поскольку температура сублимации или температура конденсации для примесей будет отличаться от температуры желаемого твердого вещества.

Одно замечание по поводу того, что я описал выше: конденсация фактически превращает газ в жидкость, которая затем снова замерзает в твердое тело. Также можно было бы снизить температуру, сохраняя при этом низкое давление, удерживая всю систему ниже тройной точки, и это вызвало бы переход непосредственно из газа в твердое тело. Этот процесс называется осаждением..

Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий