KÄÄNTEINEN SUBLIMOINTI: KÄSITE JA ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Käänteinen sublimaatio on termodynaaminen prosessi, jossa tapahtuu muutos tilasta eksoterminen kaasun kiinteään ensin tulee neste. Se tunnetaan myös nimellä regressiivinen sublimointi, desublimointi tai laskeuma; jälkimmäinen on eniten käytetty kouluteksteissä ja tietosanakirjoissa.

Käänteisen sublimoinnin sanotaan olevan eksoterminen prosessi, koska kaasumaisten hiukkasten (atomien tai molekyylien) on menetettävä energia vapauttamalla lämpöä ympäristöön; sellaisella tavalla, että se jäähtyy riittävän hyvin kiteiden muodostamiseksi, kiinteytymiseksi tai jäätymiseksi pinnalle.

Käänteinen sublimointi tapahtuu aina, kun siellä on riittävän kylmä pinta kiteiden kerrostumiseksi siihen suoraan kaasufaasista. Lähde: Pixabay.

Sana 'laskeuma' (eikä 'laskeuma') tarkoittaa, että hiukkanen laskeutuu kaasumaisesta faasista kostuttamatta vastaanottopintaa. Siksi jäisissä esineissä esiintyy usein käänteisiä sublimoitumisilmiöitä; kuten lehtiin tai talvimaisemiin kerrostuneen pakkasen kanssa.

Tällainen laskeuma havaitaan usein ohuella kidekerroksella; vaikka se voi olla myös valmistettu näennäisestä jauheesta tai savista. Hallitsemalla tätä prosessia voidaan suunnitella uusia monikerroksisia materiaaleja, joissa jokainen kerros koostuu tietystä kiinteästä aineesta, joka on talletettu kemiallisilla tai fysikaalisilla prosesseilla.

Käänteinen sublimaatiokäsite

Käänteinen sublimointi, kuten pelkkä nimensä paljastaa, on sublimaatiolle päinvastainen ilmiö: se ei alkaa kiinteästä aineesta, joka haihtuu, vaan kaasusta, joka jähmettyy tai jäätyy.

Jos perustella molekyylin, näyttää vaikuttavalta, että kaasu pystyy jäähtymään pisteeseen, jossa se ei edes tiivisty; toisin sanoen se siirtyy nestemäiseen tilaan.

Pinnan rooli

Kaasu, erittäin häiriintynyt ja diffuusi, onnistuu yhtäkkiä järjestämään hiukkaset uudelleen ja vakiinnuttamaan itsensä kiinteänä aineena (ulkonäöltään riippumatta).

Se itsessään on kineettistä ja termodynaamisesti vaikeaa, koska se tarvitsee tukea, joka vastaanottaa kaasuhiukkaset ja keskittää ne siten, että ne ovat vuorovaikutuksessa keskenään menettäen energiaa; eli kun ne jäähtyvät. Tähän osallistuu kaasulle altistettu pinta: toimii tuki- ja lämmönvaihtimena.

Kaasuhiukkaset vaihtavat lämpöä kylmempän tai jäisen pinnan kanssa, joten ne hidastuvat ja vähitellen muodostuu ensimmäisiä kiteisiä ytimiä. Näihin ytimiin, jotka ovat kylmempiä kuin ympäröivä kaasu, alkaa kerääntyä muita hiukkasia, jotka sisällytetään niiden rakenteeseen.

Tämän prosessin lopputulos on, että kerros kiteitä tai kiinteitä päätyy muodostamaan pinnalle.

ehdot

Käänteisen sublimoitumisen tapahtumiseksi jommankumman näistä kahdesta tilanteesta on normaalisti oltava olemassa: kaasun kanssa kosketuksessa olevan pinnan lämpötilan on oltava alle sen jäätymispisteen; tai kaasu on jäähdytettävä ylimääräisesti siten, että heti kun se koskettaa pintaa, johon se kerrostuu, kun se häiritsee tavoitteen vakautta.

Toisaalta saostumista voi tapahtua myös kaasun ollessa kuuma. Jos pinta on riittävän viileä, kaasun korkea lämpötila siirtyy siihen yhtäkkiä ja saa sen hiukkaset sopeutumaan pinnan rakenteeseen.

Itse asiassa on menetelmiä, joissa pinnan ei tarvitse edes olla kylmää, koska se osallistuu suoraan reaktioon kaasumaisten (tai metallisten) pinnalle päätyvien kaasumaisten hiukkasten kanssa.

Teknologiateollisuudessa menetelmä, joka toimii tästä periaatteesta, on laajalti käytetty, ja sitä kutsutaan kemialliseksi höyrysaostumiseksi palamalla.

Esimerkkejä käänteisestä sublimaatiosta

Olut pukeutunut morsiamena

Kun olut on niin kylmä, että pullon lasi peitetään valkoisella, kun se otetaan pois jääkaapista, sanotaan, että se on pukeutunut morsiamena.

Olut pullo antaa tarvittavan pinta-alan molekyylien vesihöyryn, H ₂ O, törmäävät ja menettää energiaa nopeasti. Jos lasi on musta, huomaat, kuinka se muuttuu valkoiseksi tyhjästä, ja voit repiä sen kynsiäsi kirjoittaaksesi viestejä tai piirtääksesi kuvia siihen.

Joskus kosteuden laskeutuminen ympäristöstä on sellainen, että olut näyttää peittyneen valkoisella pakkasella; mutta vaikutus ei kestä kauan, koska minuutin kuluessa se tiivistyy ja kostuttaa niiden kättä, jotka pitävät sitä ja juovat sitä.

halla

Samanlainen kuin oluen seinämillä tapahtuu, eräiden jääkaappien sisäseinämiin kerääntyy pakkasta. Samoin näitä jääkiteiden kerroksia tarkkaillaan luonnossa maanpinnan tasolla; se ei pudota taivaalta toisin kuin lumi.

Ylijäähdytetty vesihöyry törmää yhteen lehtien, puiden, ruohon jne. Pinnan kanssa ja lopulta antaa heille lämpöä jäähtyäkseen ja voidakseen asettua niihin, ja ilmenee niiden ominaisissa ja säteilevissä kiteisissä kuvioissa.

Fysikaalinen laskeuma

Tähän asti on puhuttu vedestä; Entä muut aineet tai yhdisteet? Jos esimerkiksi kammiossa on kaasumaisia ​​kultahiukkasia ja kylmä ja kestävä esine tuodaan sisään, kerros kultaa kerrostuu siihen. Sama tapahtuisi muiden metallien tai yhdisteiden kanssa, kunhan ne eivät vaadi paineen lisäämistä tai tyhjiötä.

Äskettäin on kuvattu menetelmää, jota kutsutaan fysikaaliseksi kerrostumiseksi, ja sitä käytetään materiaaliteollisuudessa metallipinnoitteiden luomiseen tiettyihin osiin. Nyt ongelma on siinä, kuinka saada kaasumaiset kultaatiat ilman suurta energiankulutusta, koska vaaditaan erittäin korkeita lämpötiloja.

Se on siellä, missä tyhjiö tulee, helpottamaan siirtymistä kiinteästä kaasuun (sublimoituminen) sekä elektronisuihkujen käyttöä.

Savupiipun seinillä oleva noki mainitaan usein esimerkkinä fyysisestä laskeutumisesta; vaikka hyvin hienot hiilipartikkelit, jo kiinteässä tilassa ja suspendoituneet savun sisään, laskeutuvat yksinkertaisesti tilan muuttumatta. Tämä johtaa seinien mustaantumiseen.

Kemiallinen laskeuma

Jos kaasun ja pinnan välillä tapahtuu kemiallinen reaktio, se on kemiallinen laskeuma. Tämä tekniikka on yleinen puolijohteiden synteesissä, polymeerien päällystämisessä bakteereja tappavilla ja fotokatalyyttisillä TiO _2- kerroksilla tai mekaanisen suojamateriaalin aikaansaamiseksi päällystämällä ne ZrO _{2: lla}.

Kemiallisen kerrostumisen ansiosta on mahdollista saada timantteja, volframia, tellurideja, nitridejä, karbidia, piitä, grafeeneja, hiilinanoputkia jne.

Yhdisteet, joissa on kerrostettava M-atomi ja jotka ovat myös alttiita lämpöhajoamiselle, voivat tuottaa M: n pintarakenteeseen siten, että se kiinnittyy pysyvästi.

Siksi käytetään yleensä metalliorgaanisia reagensseja, jotka hajoaessaan luovuttavat metalliatomeja ilman tarvetta saada sitä suoraan siitä; toisin sanoen, ei tarvitse käyttää metallista kultaa, vaan pikemminkin kultakompleksia halutun kulta “pinnoituksen” luomiseksi.

Huomaa, kuinka käänteisen sublimoinnin tai laskeuman alkuperäinen käsite lopulta kehittyy teknologisten sovellusten mukaan.

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
2. Maria Estela Raffino. (12. marraskuuta 2019). Käänteinen sublimaatio. Palautettu osoitteesta: concept.de
3. Wikipedia. (2019). Saostuminen (vaihesiirto). Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, tohtori Anne Marie (13. tammikuuta 2019). Määritelmä laskeutumisen kemia. Palautettu osoitteesta: gondo.com
5. Malesky, Mallory. (6. joulukuuta 2019). Ero laskeuman ja sublimaation välillä. sciencing.com. Palautettu osoitteesta: sciencing.com
6. Esimerkien tietosanakirja (2019). laskeuma Palautettu osoitteesta esimerkit.co