20 PÉLDÁK A KÉMIAI SZUBLIMÁCIÓRA ÉS A JELLEMZŐKRE - KÉMIA - 2026

A kémiai szublimáció néhány példája a vízben, szén-dioxidban, jódban, arzénben vagy kénben zajló folyamatok. Ezekben megfigyelhető a közvetlen fázisváltozás szilárd anyagból gázzá, anélkül, hogy az előzőleg átmenne a folyékony fázisba.

A szublimációs klasszikus példákat a szárazjég (az alsó kép) alkotja, amely fagyasztott szén-dioxidból áll; és jód, lila kristályaival. Ahhoz, hogy megtudja, vajon egy vegyület szublimálódhat-e vagy sem, a fázisdiagramra kell lépnie a nyomás és a hőmérséklet (PV) függvényében.

Egy darab szárazjég reagál és semlegesíti a fenolftaleinnel színezett nátrium-hidroxid-oldatot. Forrás: Alessandro e Damiano

Ezekben a fázisdiagramokban egy pont figyelhető meg, ahol a szilárd, a folyékony és a gázfázist elválasztó három vonal csatlakozik (és egyidejűleg létezik): a hármas pont. Ezen a pont alatt az egyensúlyban két zóna található: az egyik a szilárd anyag, a másik a gáz. Így a nyomás manipulálásával a szilárdgáz közvetlen átmenetet érjük el.

Ez az oka annak, hogy sok más szilárd vegyület képes szublimálódni, ha melegítjük nyomás csökkentésével vagy vákuum alkalmazásával.

Példák a szublimációra

Szárazjég

Szárazjég vagy szilárd CO ₂ a szublimáció legreprezentatívabb példája. Száraznak hívják, mert nem hagy nyomot a nedvességről, hideg, és kiszabadítja a fehér füstöt, amelyet annyira használták a játékban.

A gyártás után (-78,5 ºC-on) bármilyen hőmérsékleten elkezdi szublimálódni; csak tegye ki a napnak, hogy azonnal felszállhasson. A következő képen látható:

Jód

Mind a szárazjég, mind a jód molekuláris szilárd anyagok. A jód I ₂ molekulákból áll, amelyek lila kristályok kialakulásához kapcsolódnak. Mivel intermolekuláris erőik gyenge, ezeknek a kristályoknak a jelentős része szublimálódik, nem pedig megolvad, amikor hevítik. A fentiek magyarázzák, hogy miért bocsátanak ki lila gőzöket a jódból.

Jég és hó

A havas csúcsok magasságain a hó szublimálhat, mivel a kristályaik alacsonyabb nyomást gyakorolnak. Az ilyen szublimáció azonban rendkívül lassú a szárazjéghez és a jódhoz képest; a jég és a hó gőznyomása sokkal alacsonyabb, ezért nem szublimálódik ilyen gyorsan.

Ha a szél tényezőt hozzáadjuk ehhez a lassú szublimációhoz, amely a molekulákat a jég és a hó felületéről elhúzza, felületét lerontva, akkor a fagyott tömegek végül megváltozik; vagyis méretük csökkent, miközben a hó dombjait (morénák) terjesztik vagy terjesztik. Az alábbi kép a jég szublimálását mutatja:

Mentol

Noha a jódnak van bizonyos jellegzetes szaga, a mentolból olyan szilárd anyagot hozhatunk létre, amely képes bizonyos nyomás vagy hőmérséklet körülmények között szublimálódni: illatos vegyületek.

Az a tény, hogy egy szilárd anyag szagos, azt jelenti, hogy gőznyomása elég magas ahhoz, hogy a molekuláit a szagérzetünkkel érzékeljük. Így a mentol kristályok szublimálhatnak, ha vákuumban melegítik őket. Ha a gőzök hideg felülettel érintkeznek, akkor fényes, tisztított kristályok gyűjteményévé válik.

Ezért a szublimáció olyan módszer, amely lehetővé teszi az illékony szilárd anyagok tisztítását; szilárd példák, amelyekre még említésre méltó példák vannak.

Cink

A cinknek jóval alacsony forráspontja (419,5 ºC) van más fémekhez képest. Ha vákuum alkalmazásával is melegítik, akkor a kristályok szublimálódnak.

Arzén

Az arzén esete jobban megkülönböztethető, mint a cink: ehhez még a nyomáshoz sem kell, hogy 615ºC-on szublimáljon; hőmérséklet, amelyen túl mérgező arzéngőzök képződnek. Olvadáshoz vagy olvadásához nagy nyomáson melegíteni kell.

Fémorganikus vegyületek

Noha nem lehet általánosítani, hogy az összes fémorganikus vegyület szublimálhat, ezek széles választéka, mely metallocénekből, M (C ₅ H ₅) ₂ -ből és fémkarbonilokból áll, összehangolt M-CO kötésekkel, szublimálódik gyenge intermolekuláris interakcióik.

Például a metallocének, beleértve a nikkelocént (zöld) és a vanadocént (lila), szublimálnak, majd kristályaikat vonzó és fényes geometriákba helyezik. Kevésbé feltűnő, hogy ugyanez vonatkozik a fémkarbonilokra.

fullerének

A C ₆₀ és C ₇₀ léggömbök London diszperziós erőkkel kölcsönhatásba lépnek egymással, csak a molekulatömegük alapján különböznek egymástól. Az ilyen kölcsönhatások relatív "gyengesége" a fullerének olyan gőznyomást eredményez, amely képes megegyezni a légköri nyomással 1796 ° C-on; és a folyamat során szublimálják fekete kristályaikat.

Koffein

A teából vagy kávébabból kivont koffein tisztítható, ha 160 ° C-ra melegítik, mert az olvadás helyett egyszerre szublimál. Ezt a módszert a koffeinminták tisztítására használják, bár annak egy része elveszik, ha a gőzök elmenekülnek.

teobromin

A koffeinhez hasonlóan a teobromint, de a csokoládékből vagy kakaóbabból származó származékot, az extrahálás után 290 ° C-on szublimálással tisztítják. A folyamatot vákuum alkalmazásával megkönnyíti.

Szacharin

A szacharin kristályok szublimálnak és vákuumban tisztíthatók.

Morfin

A fájdalomcsillapító szerként felhasznált szintetizált morfint ismét 110 ° C-on szublimálással és vákuum alkalmazásával tisztítják. Mind a morfin, mind a koffein nagy molekulákból áll, de tömegükhöz viszonylag gyenge az intermolekuláris erőkkel.

Kámfor

A mentolhoz hasonlóan a kámfor is illatos szilárd anyag, amely megfelelő melegítéskor szublimálja a fehér gőzöket.

1,4-diklór-benzol

Az 1,4-diklór-benzol nagyon illatos szilárd anyag, a naftalinhoz hasonló szagú, 53 ° C-on is olvad. Emiatt jogosan feltételezhető, hogy szublimál; még észrevehető mértékben, még a felmelegedés nélkül és egy hónapig.

benzoin

A kámforhoz hasonlóan a kámforszerű szagú benzoint szublimálással tisztítják.

Purina

A purin és más nitrogénbázisok szublimálódhatnak 150ºC feletti hőmérsékleten, vákuum alkalmazásával a baktériumsejtekből.

Arzén

615 ° C hőmérsékleten az arzén szublimál. Ez az elem toxicitása miatt veszélyt jelent.

Kén

Ez az elem 25 és 50 ° C között szublimálódik, mérgező és fulladó gázokat okozva.

Alumínium

Ezt a fémet bizonyos ipari folyamatok során szublimálják 1000 ° C feletti hőmérsékleten.

Kohászat

Egyes ötvözeteket szublimációs módszerekkel tisztítanak. Ily módon az ötvözetet alkotó vegyületeket elválasztják, így tisztított termékeket kapnak.

Szublimációs nyomtatás

A szublimációval képeket nyomtatnak poliészter vagy polietilén tárgyakra vagy felületekre is. A szublimálható szilárd pigmentekkel készített képet felmelegítik az objektumra, hogy véglegesen rányomják. Az alkalmazott hő elősegíti az anyag pórusainak kinyílását, hogy a színes gázok áthaladjanak rajtuk.

Üstökös nyomvonalak

Az üstökös zsugorodása tartalmuk jégből és más fagyasztott gázokból történő szublimálásának eredménye. Mivel a kozmoszban a nyomás gyakorlatilag nem létezik, amikor ezek a sziklák egy csillagot körül vesznek, hő melegíti felületét, és gáznemű részecskékből álló halo-gént szabadít fel, amely tükrözi a rájuk sugárzott fényt.

Művészi szublimáció

Noha a kémiai vagy fizikai birodalmakat elhagyja, a „fenséges” szó vonatkozik arra is, amely túlmutat a hagyományosnál; elképzelhetetlen szépség, gyengédség és mélység. Az egyszerű vagy egyszerű (szilárd) művészeti alkotás vagy bármely más elem felkelhet (gáz), hogy valami fenségesré alakuljon.

Nyomdafestékek

A száraz szublimációs nyomtatók a szublimációs folyamat segítségével fotóminőségű képeket nyomtatnak. A folyamat akkor kezdődik, amikor vannak olyan speciális filmek, amelyek szilárd pigmenteket tartalmaznak, amelyek hevítéskor szublimálódnak, és később újrabefoghatók.

A képeket poliészter hüvelyekre, edényekre vagy alumínium vagy króm fóliára lehet nyomtatni.

Az aromák

A szilárd levegő frissítők szintén szublimálnak. Ezek a vegyületek általában észterek, beleértve azokat is, amelyek a WC-ben lógnak. Így jutnak a vegyi anyagok közvetlenül a levegőbe, és friss illatot tesznek.

Kadmium

Egy másik elem, amely alacsony nyomáson szublimál. Ez különösen akkor jelent problémát, amikor nagy vákuumban dolgozik.

Grafit

Ezt az anyagot szublimálják egy nagy amperáramú elektromos áram nagy vákuumban történő átvezetésével. Ezt az eljárást a transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálat során alkalmazzák, hogy a minták vezetőképesek legyenek és nagyobb felbontásúak legyenek.

Arany

Az arany szublimációval olcsó érmeket és "aranyozott" ékszereket lehet készíteni. A pásztázó elektronmikroszkópos minták kezelésére is felhasználják.

Antracén

Fehér szilárd anyag, amely könnyen sublimálódik. Ezt a módszert általában tisztításhoz használják.

Szalicil sav

Kenőcsként alkalmazzák a láz enyhítésére, mivel könnyen sublimálódik. Ezt a módszert tisztításra is használják.

Irodalom

1. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. január 13.). Szublimációs meghatározás (fázisátmenet a kémiában). Helyreállítva: gondolat.com
3. Sheila Morrissey. (2019). Mi a szublimáció a kémiában? - Meghatározás, folyamat és példák. Tanulmány. Helyreállítva: study.com
4. Chris P. Schaller, Ph.D. (Sf). Szublimáció. Helyreállítva: darbiniek.csbsju.edu
5. Sean Wilson. (2013. október 6.). A koffein izolálása a tealevelekből sav-bázis folyadék-folyadék extrakcióval. Helyreállítva: edspace.american.edu
6. JE Taylor és társai. Frinters. (1867). A gyógyszeripari folyóirat és tranzakciók, 9. kötet. Helyreállítva a következő címen: books.google.co.ve
7. Torontói Egyetem, Scarborough. (Sf). Szublimáció. Helyreállítva: utsc.utoronto.ca
8. Az IARC munkacsoportja az emberek karcinogén kockázatának értékelésére. (1991). Kávé, tea, társ, metilxantin és metil-glioxál. Lyon (FR): Nemzetközi Rákkutatási Ügynökség. (Az IARC monográfiái az emberek karcinogén kockázatainak értékeléséről, 51. szám.) Theobromine. Helyreállítva: ncbi.nlm.nih.gov
9. C. Pan és munkatársai. (1992). A fullerén (C60 / C70) szilárd oldat szublimációs nyomásának meghatározása. Helyreállítva: pubs.acs.org
10. A Nyílt Egyetem. (2007. szeptember 27). A koffein eltávolítása a teából. Helyreállítva: open.edu
11. Jackie Vlahos. (2018. október 12.). Mi a szublimációs nyomtatás? - Nyomtatási terminológia 101. Helyreállítva: printi.com