20 ПРИМЕРЫ ХИМИЧЕСКОЙ СУБЛИМАЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ - ХИМИЯ - 2025

Некоторыми примерами химической сублимации являются процессы, которым подвергаются вода, диоксид углерода, йод, мышьяк или сера. В них наблюдается прямой фазовый переход от твердого тела к газу без предварительного перехода в жидкую фазу.

Классические примеры сублимации - сухой лед (нижнее изображение), который состоит из замороженного углекислого газа; и йод с его пурпурными кристаллами. Чтобы узнать, может ли соединение сублимироваться или нет, вам нужно обратиться к его фазовой диаграмме как функции давления и температуры (PV).

Кусок сухого льда реагирует и нейтрализует раствор гидроксида натрия, окрашенный фенолфталеином. Источник: Алессандро и Дамиано

На этих фазовых диаграммах наблюдается точка, где три линии, разделяющие твердую, жидкую и газовую фазы, соединяются (и сосуществуют одновременно): тройная точка. Ниже этой точки находятся две зоны равновесия: одна для твердого тела и одна для газа. Таким образом, манипулируя давлением, достигается прямой переход твердое тело-газ.

Вот почему многие другие твердые соединения способны сублимироваться при нагревании за счет понижения давления или применения вакуума.

Примеры сублимации

Сухой лед

Сухой лед или твердый CO ₂ - наиболее представительный пример сублимации. Его называют сухим, потому что он не оставляет следов влаги, он холодный и излучает белый дым, который так часто использовался в спектаклях.

Как только он произведен (при -78,5 ºC), он начинает сублимироваться при любой температуре; просто выставьте его на солнце, чтобы он сразу стал возвышенным. Это можно увидеть на следующем изображении:

йод

И сухой лед, и йод являются твердыми молекулярными веществами. Йод состоит из молекул I ₂ , которые соединяются в пурпурные кристаллы. Поскольку их межмолекулярные силы слабы, значительная часть этих кристаллов сублимируется, а не плавится при нагревании. Вышеупомянутое объясняет, почему пурпурные пары исходят от йода.

Лед и снег

На высотах снежных пиков снег может сублимироваться из-за более низкого давления, которое испытывают его кристаллы. Однако такая сублимация происходит очень медленно по сравнению с сухим льдом и йодом; давление паров льда и снега намного ниже и поэтому не сублимируется так быстро.

Если к этой медленной сублимации добавить фактор ветра, который уносит молекулы с поверхности льда и снега, разрушая их поверхность, то замороженные массы в конечном итоге уносятся; то есть они уменьшаются в размерах по мере распространения холмов (морен) снега. На следующем изображении показана сублимация льда:

Ментол

Хотя йод имеет определенный характерный запах, из ментола мы можем выявить качество, присущее всем твердым веществам, способным к сублимации в определенных условиях давления или температуры: они представляют собой ароматные соединения.

Тот факт, что твердое вещество имеет запах, означает, что давление его пара достаточно высокое, чтобы мы могли воспринимать его молекулы с помощью нашего обоняния. Таким образом, кристаллы ментола могут сублимироваться, если их нагреть в вакууме. Если пары попадут на холодную поверхность, они превратятся в скопление ярких очищенных кристаллов.

Следовательно, сублимация - это метод, позволяющий очищать летучие твердые вещества; твердые примеры, о которых еще можно упомянуть.

цинк

Цинк имеет значительно более низкую температуру кипения (419,5 ° C) по сравнению с другими металлами. Если его также нагреть с помощью вакуума, ваши кристаллы в конечном итоге сублимируются.

мышьяк

Случай с мышьяком более заметен, чем с цинком: ему даже не нужно понижать давление для сублимации при 615 ° C; температура, при которой образуются чрезмерно токсичные пары мышьяка. Чтобы расплавиться или расплавиться, его необходимо нагреть до высокого давления.

Металлоорганические соединения

Хотя нельзя обобщить, что все металлоорганические соединения могут сублимироваться, широкий их набор, состоящий из металлоценов, M (C ₅ H ₅ ) ₂ и карбонилов металлов, с координированными связями M-CO, действительно сублимируется из-за их слабые межмолекулярные взаимодействия.

Например, металлоцены, включая никелоцен (зеленый) и ванадоцен (фиолетовый), сублимируют, а затем осаждают свои кристаллы с привлекательной и яркой геометрией. Менее поразительно то же самое верно и для карбонилов металлов.

Фуллерены

Воздушные шары C ₆₀ и C ₇₀ взаимодействуют друг с другом посредством лондонских дисперсионных сил, различающихся только их молекулярными массами. Относительная «слабость» таких взаимодействий дает фуллеренам давление пара, способное сравняться с атмосферным давлением при 1796 ºC; и в процессе они сублимируют свои черные кристаллы.

Кофеин

Кофеин, извлеченный из чая или кофейных зерен, можно очистить, если нагреть его до 160 ºC, потому что вместо того, чтобы плавить, он сразу сублимируется. Этот метод используется для очистки образцов кофеина, хотя часть его содержания теряется при выходе паров.

Теобромин

Как и кофеин, теобромин, но полученный из шоколада или какао-бобов, после экстракции очищается сублимацией при 290 ° C. Процесс облегчается применением вакуума.

Сахарин

Кристаллы сахарина сублимируются и очищаются под действием вакуума.

Морфий

Синтезированный морфин, который будет использоваться в качестве анальгетика, снова очищают сублимацией при 110 ° C и применением вакуума. И морфин, и кофеин состоят из больших молекул, но с относительно слабыми межмолекулярными силами по сравнению с их массами.

камфара

Как и ментол, камфора представляет собой ароматное твердое вещество, которое при правильном нагревании сублимирует белые пары.

1,4-дихлорбензол

1,4-Дихлорбензол - твердое вещество с очень сильным запахом, с запахом, похожим на запах нафталина, который также плавится при 53 ° C. Из-за этого следует справедливо предположить, что он может сублимироваться; даже в значительной степени без разогрева и в течение месяца.

бензоин

Как и камфора, бензоин с запахом камфоры очищается сублимацией.

Purina

Пурин и другие азотистые основания могут сублимироваться при температуре выше 150ºC и при использовании вакуума из бактериальных клеток.

мышьяк

При температуре 615 ° C мышьяк возгоняется. Это представляет опасность, учитывая токсичность элемента.

сера

Этот элемент сублимирует при температуре от 25 до 50 ° C, вызывая токсичные и удушающие газы.

алюминий

Этот металл сублимируется при температурах выше 1000 ° C для определенных промышленных процессов.

металлургия

Некоторые сплавы очищают сублимационными методами. Таким образом, соединения, входящие в состав сплава, разделяются с получением очищенных продуктов.

Сублимационная печать

Сублимация также используется для печати изображений на объектах или поверхностях из полиэстера или полиэтилена. Изображение, созданное с помощью сублимируемых твердых пигментов, нагревается на объекте, чтобы навсегда запечатлеть его. Поданное тепло также помогает порам материала открываться, чтобы цветные газы проходили через них.

Следы комет

Инверсионные следы комет являются результатом сублимации их содержимого изо льда и других замороженных газов. Поскольку давление в Космосе практически отсутствует, когда эти камни окружают звезду, их тепло нагревает ее поверхность и заставляет их испускать ореол из газообразных частиц, которые отражают излучаемый на них свет.

Художественная сублимация

Хотя слово «возвышенное» выходит за рамки химического или физического, оно также применимо к тому, что выходит за рамки условного; немыслимая красота, нежность и глубина. Из простого или простого (твердого) художественное произведение или любой другой элемент может подняться (газ), чтобы превратиться в нечто возвышенное.

Краски для печати

Принтеры с сухой сублимацией используют процесс сублимации для печати изображений фотографического качества. Процесс начинается, когда появляются специальные пленки, содержащие твердые пигменты, которые при нагревании сублимируются, а затем повторно улавливаются.

Изображения можно печатать на полиэфирных рукавах, горшках, алюминиевой или хромированной фольге.

Ароматизаторы

Сублимируют и твердые освежители воздуха. Эти соединения, как правило, представляют собой сложные эфиры, в том числе те, которые висят в унитазе. Таким образом, химические вещества попадают прямо в воздух и делают запах свежим.

Кадмий

Еще один элемент, сублимирующий при низком давлении. Это особенно проблематично в ситуациях, когда вы работаете в высоком вакууме.

графитовый

Этот материал сублимируется при пропускании электрического тока большой силы в высоком вакууме. Эта процедура используется в просвечивающей электронной микроскопии, чтобы сделать образцы проводящими и иметь более высокое разрешение.

Золото

Сублимация золота используется для изготовления недорогих медалей и «позолоченных» украшений. Он также используется для обработки образцов сканирующей электронной микроскопии.

антрацен

Это белое твердое вещество, которое легко сублимируется. Этот метод обычно используется для очистки.

Салициловая кислота

Он используется в качестве мази для снятия температуры, поскольку легко сублимируется. Этот метод также используется для его очистки.

Ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
2. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (13 января 2019 г.). Определение сублимации (фазовый переход в химии). Получено с: thinkco.com
3. Шейла Моррисси. (2019). Что такое сублимация в химии? - Определение, процесс и примеры. Учиться. Получено с: study.com
4. Крис П. Шаллер, доктор философии (SF). Сублимация. Получено с: employee.csbsju.edu
5. Шон Уилсон. (6 октября 2013 г.). Выделение кофеина из чайных листьев с помощью кислотно-щелочной жидкостно-жидкостной экстракции. Получено с: edspace.american.edu
6. JE Taylor and co. Frinters. (1867). Фармацевтический журнал и транзакции, Том 9. Получено с: books.google.co.ve
7. Университет Торонто Скарборо. (SF). Сублимация. Получено с: utsc.utoronto.ca
8. Рабочая группа МАИР по оценке канцерогенного риска для человека. (1991). Кофе, чай, мате, метилксантины и метилглиоксаль. Лион (Франция): Международное агентство по изучению рака. (Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для людей, № 51.) Теобромин. Получено с: ncbi.nlm.nih.gov
9. C. Pan et al. (1992). Определение давлений сублимации твердого раствора фуллерена (C60 / C70). Получено с: pubs.acs.org
10. Открытый университет. (27 сентября 2007 г.). Исключение кофеина из чая. Получено с: open.edu
11. Джеки Влахос. (12 октября 2018 г.). Что такое сублимационная печать? - Терминология печати 101. Получено с: printi.com