Sublimacja
Sublimacja – przemiana fazowa bezpośredniego przejścia ze stanu stałego w stan gazowy z pominięciem stanu ciekłego. Zjawisko odwrotne do sublimacji to resublimacja. Po raz pierwszy najdokładniej proces ten opisał nieznany alchemik średniowieczny zwany pseudo-Geberem. W następnych wiekach sublimacja stała się procesem powszechnie stosowanym w laboratoriach chemicznych. Sublimację wykorzystuje się w laboratoriach i w przemyśle do oczyszczania oraz względnie wydzielania z mieszanin jodu, kamfory, salmiaku, naftalenu, antracenu i innych substancji. Większość związków chemicznych nie sublimuje w temperaturze i przy ciśnieniu zbliżonym do warunków normalnych. Dla danej substancji sublimacja zachodzi w takich warunkach termodynamicznych (ciśnienie i temperatura), w których nie może ona istnieć w formie ciekłej. Warunki te określa ciśnienie punktu potrójnego dla tej substancji. Aby zachodziła sublimacja, ciśnienie parcjalne bezpośrednio nad powierzchnią sublimującego ciała musi być niższe od ciśnienia równowagi dla danej temperatury ciała. Dla ciśnień powyżej ciśnienia równowagi zachodzi resublimacja. Dla temperatur poniżej punktu potrójnego stan równowagi wyznacza zależność ciśnienia sublimacji od temperatury. Ze wzrostem ciśnienia wzrasta temperatura sublimacji, jednak jest ona zawsze niższa od temperatury punktu potrójnego. Przykładem ciała sublimującego w warunkach normalnych jest suchy lód, czyli zestalony dwutlenek węgla. Jego punkt potrójny wypada przy ciśnieniu 5,1 atm i temperaturze −56,6 °C, zatem blok zamrożonego dwutlenku węgla wystawiony do pomieszczenia, w którym panuje typowe ciśnienie atmosferyczne (ok. 1 atm) i temperatura ok. 20 °C będzie sublimował, a nie topił się. Temperatura sublimacji suchego lodu przy ciśnieniu normalnym jest równa −78 °C. Uzyskanie równowagi między cieczą a gazem dla dwutlenku węgla wymaga uzyskania ciśnienia powyżej 5,1 atm. Sublimacja jest często wykorzystywana do oczyszczania związków chemicznych, które mają na tyle wysoką temperaturę wrzenia, że ich destylowanie byłoby bardzo kłopotliwe. Ze względu na to, że większość związków organicznych ma punkt potrójny przy ciśnieniu znacznie niższym od ciśnienia atmosferycznego, sublimacja wymaga zwykle stosowania aparatury próżniowej.
1 Dopływ wody chłodzącej
2 Odpływ wody chłodzącej
3 Połączenie z pompą próżniową
4 Komora sublimacyjna
5 Resublimowana substancja osadzona na palcu chłodzącym
6 Sublimowana substancja
7 Zewnętrzne źródło ciepła
Sublimacja – przemiana fazowa bezpośredniego przejścia ze stanu stałego w stan gazowy z pominięciem stanu ciekłego. Zjawisko odwrotne do sublimacji to resublimacja[1][2].
Po raz pierwszy najdokładniej proces ten opisał nieznany alchemik średniowieczny zwany pseudo-Geberem. W następnych wiekach sublimacja stała się procesem powszechnie stosowanym w laboratoriach chemicznych. Sublimację wykorzystuje się w laboratoriach i w przemyśle do oczyszczania oraz względnie wydzielania z mieszanin jodu, kamfory, salmiaku, naftalenu, antracenu i innych substancji.
Większość związków chemicznych nie sublimuje w temperaturze i przy ciśnieniu zbliżonym do warunków normalnych. Dla danej substancji sublimacja zachodzi w takich warunkach termodynamicznych (ciśnienie i temperatura), w których nie może ona istnieć w formie ciekłej. Warunki te określa ciśnienie punktu potrójnego dla tej substancji. Aby zachodziła sublimacja, ciśnienie parcjalne bezpośrednio nad powierzchnią sublimującego ciała musi być niższe od ciśnienia równowagi dla danej temperatury ciała. Dla ciśnień powyżej ciśnienia równowagi zachodzi resublimacja. Dla temperatur poniżej punktu potrójnego stan równowagi wyznacza zależność ciśnienia sublimacji od temperatury. Ze wzrostem ciśnienia wzrasta temperatura sublimacji, jednak jest ona zawsze niższa od temperatury punktu potrójnego.
Przykładem ciała sublimującego w warunkach normalnych jest suchy lód, czyli zestalony dwutlenek węgla. Jego punkt potrójny wypada przy ciśnieniu 5,1 atm i temperaturze −56,6 °C, zatem blok zamrożonego dwutlenku węgla wystawiony do pomieszczenia, w którym panuje typowe ciśnienie atmosferyczne (ok. 1 atm) i temperatura ok. 20 °C będzie sublimował, a nie topił się. Temperatura sublimacji suchego lodu przy ciśnieniu normalnym jest równa −78 °C. Uzyskanie równowagi między cieczą a gazem dla dwutlenku węgla wymaga uzyskania ciśnienia powyżej 5,1 atm.
Sublimacja jest często wykorzystywana do oczyszczania związków chemicznych, które mają na tyle wysoką temperaturę wrzenia, że ich destylowanie byłoby bardzo kłopotliwe. Ze względu na to, że większość związków organicznych ma punkt potrójny przy ciśnieniu znacznie niższym od ciśnienia atmosferycznego, sublimacja wymaga zwykle stosowania aparatury próżniowej.
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]
- ↑ Hans-Dieter Barke, Al Hazari, Sileshi Yitbarek, Misconceptions in chemistry. Addressing perceptions in chemical education, Berlin: Springer, 2009, s. 75, ISBN 978-3-540-70989-3, OCLC 656393870.
- ↑ resublimacja, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2018-12-06].
| stany | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| przemiany fazowe między |
| ||||||
| elementy wykresu fazowego |
| ||||||
| ciepło utajone | |||||||
| szczególne stany płynów |
| ||||||
| zjawiska (efekty) | |||||||
| powiązane nauki |
|
