ОБРАТНО СУБЛИМАЦИЯ: КОНЦЕПЦИЯ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2026

В обратна сублимация е термодинамичен процес, в който настъпва промяна от състоянието екзотермична газ до твърдо вещество, без първо да се превърне в течност. Известен е и с имената на регресивна сублимация, десублимация или отлагане; последният е най-използваният в училищните и енциклопедичните текстове.

Обратното сублимация се казва като екзотермичен процес, тъй като газообразните частици (атоми или молекули) трябва да губят енергия чрез отделяне на топлина в околната среда; по такъв начин, че да се охладят достатъчно, за да образуват кристали, да се втвърдят или замръзнат на повърхността.

Обратното сублимация се случва, когато има достатъчно студена повърхност, за да могат кристалите да се отлагат върху него директно от газова фаза. Източник: Pixabay

Думата „отлагане“ (а не „отлагане“) означава, че частицата се отлага от газообразна фаза, без да намокри приемащата повърхност. Ето защо явленията на обратното сублимация често се срещат върху ледени обекти; като например с замръзване, отложено върху листата или зимните пейзажи.

Такова отлагане често се открива от тънък слой кристали; въпреки че може да се направи и от привиден прах или глина. Чрез контролирането на този процес могат да бъдат проектирани нови многослойни материали, където всеки слой се състои от специфично твърдо вещество, отложено от химични или физични процеси.

Концепция за обратна сублимация

Обратното сублимация, както самото му име разкрива, е обратен феномен на сублимацията: тя не започва от твърдо вещество, което се изпарява, а от газ, който се втвърдява или замръзва.

Ако разсъждавате молекулярно, ще изглежда невероятно, че един газ е в състояние да се охлади до точката, в която не се кондензира дори; тоест той преминава в течно състояние.

Ролята на повърхността

Газ, силно неразреден и дифузен, изведнъж успява да пренареди частиците си и да се утвърди като твърдо вещество (независимо от вида му).

Само по себе си това ще бъде кинетично и термодинамично трудно, тъй като се нуждае от опора, която приема газовите частици и ги концентрира, така че да си взаимодействат помежду си, докато губят енергия; тоест, докато изстинат. Тук участва повърхността, изложена на газ: служи като опора и топлообменник.

Газовите частици обменят топлина с по-студената или заледена повърхност, така че те се забавят и малко по малко се образуват първите кристални ядра. Върху тези ядра, по-студени от околния газ, започват да се отлагат други частици, които са включени в тяхната структура.

Крайният резултат от този процес е, че върху повърхността се образува слой от кристали или твърди частици.

условия

За да се случи обратното сублимация, едно от тези две условия обикновено трябва да съществува: повърхността в контакт с газа трябва да има температура под точката на замръзване; или газът трябва да бъде преохладен по такъв начин, че веднага щом докосне повърхността, той се отлага, когато наруши целовата си стабилност.

От друга страна, отлагането може да възникне и когато газът е горещ. Ако повърхността е достатъчно хладна, високата температура на газа ще се прехвърли внезапно и ще накара частиците й да се адаптират към структурата на повърхността.

Всъщност има методи, при които повърхността дори не трябва да е студена, тъй като тя участва директно в реакция с газообразните частици, които завършват ковалентно (или метално), отложени върху нея.

В технологичната индустрия широко се използва методология, която работи по този принцип и се нарича химическо отлагане на пари чрез изгаряне.

Примери за обратна сублимация

Бира, облечена като булка

Когато една бира е толкова студена, че чашата на бутилката й е покрита с бяло, когато е извадена от хладилника, се казва, че е облечена като булка.

Бутилката с бира осигурява необходимата повърхностна площ за молекулите на водната пара, H ₂ O, за да се сблъскат и бързо да загубят енергия. Ако чашата е черна, ще забележите как се превръща в бяло от нищото и можете да я откъснете с нокът, за да пишете съобщения или рисувате върху нея.

Понякога отлагането на влажност от околната среда е такова, че бирата изглежда покрита с бял студ; но ефектът не трае дълго, защото с течение на минутите се кондензира и овлажнява ръката на тези, които го държат и го пият.

скреж

Подобно на това, което се случва по стените на бира, замръзване се отлага по вътрешните стени на някои хладилници. По същия начин тези слоеве ледени кристали се наблюдават в природата на нивото на земята; не пада от небето за разлика от снега.

Свръхохладената водна пара се сблъсква с повърхността на листата, дърветата, тревата и т.н. и завършва, като им дава топлина, за да се охладят и да могат да се заселят върху тях и да се проявят в характерните си и сияещи кристални шарки.

Физическо отлагане

Досега се говори за вода; Но какво да кажем за други вещества или съединения? Ако например в камера има газообразни златни частици и се въведе студен и устойчив предмет, тогава върху нея ще се нанесе слой злато. Същото би станало и с други метали или съединения, стига те да не изискват повишаване на налягането или вакуум.

Описаното току що се отнася до метод, наречен физическо отлагане, и той се използва в производството на материали за създаване на метални покрития върху конкретни части. Сега проблемът се състои в това как да се получат газообразните златни атоми без висока консумация на енергия, тъй като се изискват много високи температури.

Именно там влиза вакуумът, за да се улесни преминаването от твърдо вещество в газ (сублимация), както и използването на електронни лъчи.

Саждите по стените на комина често се посочват като пример за физическо отлагане; въпреки че много фините въглеродни частици, които вече са в твърдо състояние и са суспендирани в дима, просто се утаяват, без да се подлагат на промяна на състоянието. Това води до почерняване на стените.

Химическо отлагане

Ако между газа и повърхността има химическа реакция, тогава това е химическо отлагане. Тази техника е често срещана при синтеза на полупроводници, при покритието на полимери чрез бактерицидни и фотокаталитични слоеве на TiO ₂ или за осигуряване на механичен защитен материал чрез покриването им с ZrO ₂.

Благодарение на химическото отлагане е възможно да има повърхности от диаманти, волфрам, телуриди, нитриди, карбиди, силиций, графени, въглеродни нанотръби и др.

Съединенията, които имат М атом, който трябва да бъде депозиран и които също са податливи на термично разлагане, могат да отнесат M към повърхностната структура, така че да се закрепи постоянно.

Ето защо обикновено се използват органометални реагенти, които при разлагане се отказват от металните атоми, без да е необходимо да се получават директно от него; тоест, не би било необходимо да се използва метално злато, а по-скоро златен комплекс, за да се създаде желаното златно „покритие“.

Обърнете внимание как първоначалната концепция за обратното сублимация или отлагане завършва да се развива според технологичните приложения.

Препратки

1. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
2. Мария Естела Рафино. (12 ноември 2019 г.). Обратно сублимация. Възстановено от: concept.de
3. Wikipedia. (2019). Отлагане (фазов преход). Възстановено от: en.wikipedia.org
4. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (13 януари 2019 г.). Определение на отлагането в химията. Възстановено от: thinkco.com
5. Малески, Малори. (06 декември 2019 г.). Разликата между отлагането и сублимацията. sciencing.com. Възстановено от: sciaching.com
6. Енциклопедия на примерите (2019). отлагане Възстановено от: example.co