Сублимација

Сублимација е премин на супстанцијата директно од црвста во гасовита состојба без да помине во течна состојба. Сублимација е ендотермна состојба на премин која се јавува кога температурата и притисокот се помали од тројната точка на супстанцијата. Обратниот процес на сублимација е десублимација, каде супстанцијата преминува директно од гас во цврста состојба. Сублимацијата исто така се користи како генерички поим за да се опишат промените помеѓу цврстата и гасовитата состојба кој ја избегнуваат течната состојба без да се наведе насоката на транзицијата.

Темнозелени кристали од никел,сублимирани скоро од дното на лабораториско шише и свежо депонирани на ладен прст

Во нормални температурни услови и притисоци повеќето хемиски соединенијаи Хемиски елементи поседуваат три различни состојби во различни температури. Во овие случаи, преминот од цврста во гасовита состојба бара средна течна состојба. Притисокот се однесува само на делумниот притисок од супстанцијата, не на вкупниот (e. g. atmospheric) притисок од целиот систен. Сите цврсти материи кои поседуваат значителен притисок на пареа на одредена температура обично се сублимираат во воздухот (пр/ воден мраз само под 0 °C). За некој супстанции како што се јаглерод и арсен,сублимацијата е многу полесна од испарувањето,бидејќи притисокот на нивната тројна точка е многу висок, така да е тешко да се добијат како течности. Сублимацијата бара дополнителна енергија и претставува ендотермна промена. Сублимационата енталпија (топлина на сублимацијата) може да се пресмета како збир од фузионата енталпија и енталпијата при испарувањето.

Примери

Comparison of phase diagrams of carbon dioxide (red) and water (blue) showing the carbon dioxide sublimation point (middle-left) at 1 atmosphere. As dry ice is heated, it crosses this point along the bold horizontal line from the solid phase directly into the gaseous phase. Water, on the other hand, passes through a liquid phase.

Јаглерод диоксид

Мали пелети од сув мраз кои се во воздухот

Јаглерод диоксид (цврст јаглерод диоксид) (сув мраз) сублимира насекаде во тројната точка (на пример, на температура од 8,5 °C (194,65 K) на атмосферски притисок, каде што се топи во течен CO₂ може да се случи само при притисоци и температури над тројната точка (т. е., 5,2 во моментот, −56,4 °C)

Вода

Снег и мраз сублимираат, иако побавно, на температура пониска од температурата на топење/замрзнување во 0 °C за повеќето притисоци;. При лиофилизација, за материјалот да дехидрира треба да биде замрзнат и неговата вода може да сублимира под дејство на намален притисок или вакуум. Губењето на снег од снежникот честопати е предизвикано од Сонцето кое дејствува директно на горните слоеви на снегот. Аблација е процес кој вклучува сублимација и ерозија на покривка на ледничкиотмраз.

Нафталин

Нафталин, органско соединение кое обично се наоѓа во пестициди, како што се средствата против молци може исто така да подлежи на сублимација. Сублимира лесно поради тоа што е изграден од неполарни молекули и има Ван дер Валсови меѓумолекулски сили. Нафталинот е цврста супстанција која сублимира при стандардна температура[4] со точка на сублимација од околу 80˚C. [5] На ниски температури, неговиот притисок на пареата е доволно висок, 1 mmHg на 53˚C,[6] при цврста агрегатна состојба со што нафталинот може да премине во гас. На студена површина, сублимираната пареа ќе се зацврсти и ќе оформи кристал во форма на игла.

Други Супстанци

Јодот создава испарување под дејство на слабо греење. Можно е да се добие течен јод на атмосферски притисок со контролирање на температурата над точката на топење на јодот. Во форензиката, пареата на јодот може да открие латентни отпечатоци на хартија. [7] Арсенот исто така може да сублимира на високи температури. Терминот сублимација се однесува на физичката промена на состојбата и не се користи за да се опише преминот од цврста кон течна агрегатна состојба во хемиската реакција. На пример, дисоцијацијата при греење на цврст амониум хлорид во хлороводород и амонијак не е сублимација туку хемиска реакција. Слично на согорување на свеќи, кои содржат восок, јаглерод диоксидот и водената пареа, не претставуваат сублимација туку се хемиска реакција на кислородот.

Сублиматско чистење

Кристали од фероцин после пречистување со вакуумско сублимирање

Сублимацијата е техника користена од хемичарите за пречистување елементи. Цврстите материи најчесто се ставаат во сублиматски апарат и се загреваат под дејство на вакуум. Под овој намален притисок,цврстите материи се кондензираат во пречистено соединение на ладна површина (ладен прс)), оставајќи зад себе нечистотии. Откако греењето ќе престане и вакуумот ќе биде отстранет, прочистеното соединение може да се собере од ладната површина За уште поголема ефикасност на прочистувањето се користи температурен градиент, со кој се овозможува разделување на различни фракции. Најчесто се користи евакуирана стаклена цевка, која постепено се загрева на контролиран начин. Материјата се движи од потоплиот крај, каде е сместен самиот материјал на ладна подлога која е поврзана со држач за пумпа. Со контролирање на температурата по должината на цевката, операторот може да ги контролира зоните на рекондензација, со многу нестабилни соединенија целосно да се испумпаат надвор од системот (или да биде фатен од страна на посебна ладна стапица), умерено испарливите соединенија рекондензираат во согласност со нивните промени, и неиспарливите соединенија кој остануваат на топлиот крај. Вакуумска сублимација од ваков тип е метод или избор за прочистување на органските соединенија кои се користат во органската електронска индустрија, каде многу чистите материјали (најчесто > 99. 99%) се потребни за задоволување на стандардите на потрошувачката електроника и други примени

Историска употреба

Во алхемијата, протонаука која придонела за развојот на современата хемија и медицина, алхемичарите развиле структура на основни лабораториски техники,теории,терминологии и експерименти. Сублимацијата била користена како процес во кој супстанцијата се загревала до испарување, за подоцна веднаш да се собере како талог на горниот дел на садот. Исто така може да се користи за да се опишат и други лабораториски премини. Ова било спомнато од алхемичарите Васил Валентин и Џорџ Рипли, во Rosarium philosophorum, како процес неопходен за завршување на ремек-дело (magnum opus). Одтука зборот сублимација се користи да се опише замената на телата и душите слично како кај цврстите супстанции и гасовите. Васил Валентин во Triumphal Chariot of Antimony (издадена во 1678) прави споредба во која вегетативната сублимација може да се користи за да се разделат духовите на пивото и виното.

сублимација правиме од три причини,
Првата причина е да се направи телото духовно.
Вториот е дека духот може да биде телесен,
И да стане фиксен со него .
Третата причина е тоа што е валкана оригиналот.

Предвидување на сублимацијата

Сублимациона енталпија најчесто се предвидува со користење на equipartition theorem. Ако енергијата на решетката е приближно половина од енергијата на пакување,тогаш ќе се применат следниве термодинамичките исправки Претпоставувајќи 1 моларен идеален гас дека дава исправка за термодинамичка средина (притисокот и волуменот), во која PV = RT, па оттука и исправка на 1RT. Тогаш треба да се применуваат дополнителни исправки за вибрации, ротации и транслација. Од equipartition теоремата гасовитите ротации и транслаторните придонеси 1. 5RT до финалната фаза,затоа исправката е +3RT. Кристалните ротации и вибрации придонесуваат 3RT во почетната состојба, па оттука −6RT. Со собирање на исправките се добива ; −6RT + 3RT + RT = −2RT.^[1] Од тука може да се најде приближната енталпија.^[2]

$\Delta H_{sublimation}=-U_{lattice~energy}-2RT$

Поврзано

Ablation
Dye-sublimation printer, Freezer burn – common processes involving sublimation
Enthalpy of sublimation
Phase diagram

		Цврста	Течна	Гасна	Плазма
		Во
Од	Цврста	премин цврста-цврста	Топење	Сублимација	—
	Течна	Мрзнење	—	Вриење / испарување	—
	Гасна	Наталожување	Кондензација	—	Јонизација
	Плазма	—	—	Плазмена рекомбинација / дејонизација	—

Наводи

↑ Gavezzotti, A (1997). Theoretical Aspects and Computer Modeling of the Molecular Solid State. Chichester: Wiley and Sons.
↑ McDonagh, J. L.; Nath; De Ferrari, Luna; Van Mourik, Tanja; Mitchell, John B. O. (2014). „Uniting Cheminformatics and Chemical Theory To Predict the Intrinsic Aqueous Solubility of Crystalline Druglike Molecules“. Journal of Chemical Information and Modeling. 54 (3): 844. doi:10.1021/ci4005805.

[Gavezzotti-1] Gavezzotti, A (1997). Theoretical Aspects and Computer Modeling of the Molecular Solid State. Chichester: Wiley and Sons.

[2] McDonagh, J. L.; Nath; De Ferrari, Luna; Van Mourik, Tanja; Mitchell, John B. O. (2014). „Uniting Cheminformatics and Chemical Theory To Predict the Intrinsic Aqueous Solubility of Crystalline Druglike Molecules“. Journal of Chemical Information and Modeling. 54 (3): 844. doi:10.1021/ci4005805.

[1]

[2]