- Концепция обратной сублимации
- Роль поверхности
- условия
- Примеры обратной сублимации
- Пиво в наряде невесты
- Мороз
- Физическое осаждение
- Химическое осаждение
- Ссылки
Обратная сублимация является термодинамическим процессом , в котором происходит изменение из состояния экзотермического газа в твердое тело , не став сначала жидкости. Он также известен под названиями регрессивной сублимации, десублимации или осаждения; последний наиболее часто используется в школьных и энциклопедических текстах.
Обратная сублимация считается экзотермическим процессом, потому что газовые частицы (атомы или молекулы) должны терять энергию, выделяя тепло в окружающую среду; таким образом, чтобы было достаточно остыть для образования кристаллов, затвердеть или замерзнуть на поверхности.
Обратная сублимация происходит там, где есть достаточно холодная поверхность для осаждения на нее кристаллов непосредственно из газовой фазы. Источник: Pixabay.
Слово «осаждение» (а не «осаждение») означает, что частица осаждается из газовой фазы без смачивания принимающей поверхности. Вот почему на ледяных предметах часто встречаются явления обратной сублимации; например, с инеем на листьях или зимними пейзажами.
Такое осаждение часто обнаруживается по тонкому слою кристаллов; хотя он также может быть сделан из кажущегося порошка или глины. Контролируя этот процесс, можно создавать новые многослойные материалы, каждый слой которых состоит из определенного твердого вещества, нанесенного химическими или физическими процессами.
Концепция обратной сублимации
Обратная сублимация, как видно из ее названия, является явлением, противоположным сублимации: она начинается не с твердого вещества, которое испаряется, а с газа, который затвердевает или замерзает.
Если вы рассуждаете на молекулярном уровне, то будет удивительно, что газ способен остывать до точки, при которой он вообще не конденсируется; то есть переход в жидкое состояние.
Роль поверхности
Газ, сильно неупорядоченный и диффузный, внезапно перестраивает свои частицы и превращается в твердое тело (независимо от его внешнего вида).
Само по себе это будет кинетически и термодинамически сложно, так как для этого нужна опора, которая принимает частицы газа и концентрирует их так, чтобы они взаимодействовали друг с другом, теряя энергию; то есть пока они остывают. Здесь участвует поверхность, открытая для газа: она служит опорой и теплообменником.
Частицы газа обмениваются теплом с более холодной или ледяной поверхностью, поэтому они замедляются, и постепенно образуются первые кристаллические ядра. На этих ядрах, более холодных, чем окружающий газ, начинают откладываться другие частицы, которые входят в их структуру.
Конечным результатом этого процесса является то, что на поверхности образуется слой кристаллов или твердого вещества.
условия
Для того, чтобы произошла обратная сублимация, обычно должно существовать одно из этих двух условий: поверхность, контактирующая с газом, должна иметь температуру ниже точки замерзания; или газ должен быть переохлажден таким образом, чтобы, как только он коснулся поверхности, он откладывался, когда это нарушало стабильность его цели.
С другой стороны, осаждение также может происходить, когда газ горячий. Если поверхность достаточно холодная, высокая температура газа внезапно перейдет к ней и заставит его частицы адаптироваться к структуре поверхности.
Фактически, существуют методы, при которых поверхность даже не должна быть холодной, поскольку она непосредственно участвует в реакции с газообразными частицами, которые в конечном итоге ковалентно (или металлически) осаждаются на ней.
В технологической отрасли широко используется методика, основанная на этом принципе, которая называется химическим осаждением из паровой фазы путем сжигания.
Примеры обратной сублимации
Пиво в наряде невесты
Когда пиво настолько холодное, что стакан его бутылки покрывается белым, когда его вынимают из холодильника, говорят, что оно одето как невеста.
Пивная бутылка обеспечивает необходимую площадь поверхности, чтобы молекулы водяного пара, H 2 O, сталкивались и быстро теряли энергию. Если стекло черное, вы заметите, как оно становится белым из ниоткуда, и вы можете оторвать его ногтем, чтобы писать сообщения или рисовать на нем картинки.
Иногда отложение влаги из окружающей среды таково, что пиво кажется покрытым белым инеем; но эффект длится недолго, потому что с течением времени он конденсирует и увлажняет руки тех, кто держит его и пьет.
Мороз
Подобно тому, как это происходит на стенках пива, на внутренних стенках некоторых холодильников оседает иней. Точно так же эти слои кристаллов льда наблюдаются в природе на уровне земли; он не падает с неба в отличие от снега.
Переохлажденный водяной пар сталкивается с поверхностью листьев, деревьев, травы и т. Д. И в конечном итоге дает им тепло, чтобы остыть и иметь возможность оседать на них, а также проявляться в их характерных сияющих кристаллических узорах.
Физическое осаждение
До сих пор говорили о воде; Но как насчет других веществ или соединений? Если, например, в камере есть газообразные частицы золота и вводится холодный и устойчивый предмет, то на него будет нанесен слой золота. То же самое могло бы произойти с другими металлами или соединениями, если они не требуют повышения давления или вакуума.
То, что было только что описано, касается метода, называемого физическим осаждением, который используется в индустрии материалов для создания металлических покрытий на определенных деталях. Теперь проблема состоит в том, как получить газообразные атомы золота без больших затрат энергии, поскольку требуются очень высокие температуры.
Именно здесь возникает вакуум, чтобы облегчить переход от твердого тела к газу (сублимацию), а также использовать электронные пучки.
Сажа на стенках дымохода часто приводится в качестве примера физического отложения; хотя очень мелкие частицы углерода, уже находящиеся в твердом состоянии и взвешенные в дыме, просто оседают, не претерпевая изменения состояния. Это приводит к почернению стен.
Химическое осаждение
Если между газом и поверхностью происходит химическая реакция, то это химическое осаждение. Этот метод широко используется при синтезе полупроводников, покрытии полимеров бактерицидными и фотокаталитическими слоями TiO 2 или для обеспечения материала механической защиты путем покрытия их ZrO 2 .
Благодаря химическому осаждению можно получить поверхности из алмазов, вольфрама, теллуридов, нитридов, карбидов, кремния, графенов, углеродных нанотрубок и т. Д.
Соединения, которые имеют осаждаемый атом М, а также подвержены термическому разложению, могут давать М поверхностной структуре, так что она становится навсегда прикрепленной.
Вот почему обычно используются металлоорганические реагенты, которые при разложении отдают атомы металла без необходимости получать его непосредственно из него; то есть не обязательно использовать металлическое золото, а, скорее, золотой комплекс для создания желаемого золотого «покрытия».
Обратите внимание, как первоначальная концепция обратной сублимации или осаждения в конечном итоге развивается в соответствии с технологическими приложениями.
Ссылки
- Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
- Мария Эстела Раффино. (12 ноября 2019 г.). Обратная сублимация. Получено с: concept.de
- Wikipedia. (2019). Осаждение (фазовый переход). Получено с: en.wikipedia.org
- Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (13 января 2019 г.). Определение осаждения в химии. Получено с: thinkco.com
- Малески, Мэллори. (06 декабря 2019 г.). Разница между осаждением и сублимацией. sciencing.com. Получено с: sciencing.com
- Энциклопедия примеров (2019). Осаждение Восстановлено с: examples.co