20 PŘÍKLADY CHEMICKÉ SUBLIMACE A CHARAKTERISTIK - CHEMIE - 2025

Některé příklady chemické sublimace jsou procesy, které podstoupí voda, oxid uhličitý, jód, arsen nebo síra. U nich je pozorována přímá změna fáze z pevné na plyn bez předchozího přechodu do kapalné fáze.

Klasické příklady sublimace jsou stanoveny suchým ledem (spodní obrázek), který se skládá ze zmrazeného oxidu uhličitého; a jod, s jeho fialovými krystaly. Chcete-li vědět, zda sloučenina může sublimovat nebo ne, musíte jít do jejího fázového diagramu jako funkce tlaku a teploty (PV).

Kus suchého ledu reaguje a neutralizuje roztok hydroxidu sodného zbarvený fenolftaleinem. Zdroj: Alessandro e Damiano

V těchto fázových diagramech je pozorován bod, kde se spojují tři linie, které oddělují pevnou, kapalnou a plynnou fázi (a koexistují současně): trojitý bod. Pod tímto bodem jsou dvě rovnovážné zóny: jedna pro pevnou látku a druhá pro plyn. Tedy manipulací s tlakem se dosáhne přímého přechodu pevného plynu.

Proto je mnoho dalších pevných látek schopno sublimovat, pokud se zahřejí snížením tlaku nebo použitím vakua.

Příklady sublimace

Suchý led

Suchý led nebo pevný CO ₂ je nejreprezentativnější příklad sublimací. Říká se tomu suchý, protože nezanechává stopy vlhkosti, je chladný a vydává bílý kouř, který se ve hrách tolik používá.

Jakmile je vyroben (při -78,5 ° C), začne sublimovat při jakékoli teplotě; jen to vystavte slunci, aby to okamžitě vznešilo. Je vidět na následujícím obrázku:

Jód

Suchý led i jód jsou molekulární pevné látky. Jód se skládá z I ₂ molekul, které jsou spojeny za vzniku purpurových krystalů. Protože jejich intermolekulární síly jsou slabé, významná část těchto krystalů se při zahřátí spíše sublimuje než roztaví. Výše uvedené vysvětluje, proč fialové páry vycházejí z jodu.

Led a sníh

Ve výškách zasněžených vrcholů může sníh sublimovat kvůli nižšímu tlaku, který zažívají jeho krystaly. Taková sublimace je však ve srovnání se suchým ledem a jódem extrémně pomalá; tlak par v ledu a sněhu je mnohem nižší, a proto se nepublikuje tak rychle.

Je-li k této pomalé sublimaci přidán faktor větru, který táhne molekuly z povrchu ledu a sněhu, narušuje jeho povrch, pak zmrzlé hmoty nakonec budou odstraněny; to znamená, že se zmenšují při rozmetání nebo rozšiřování kopců (morén) sněhu. Následující obrázek ukazuje sublimaci ledu:

Mentol

Ačkoli jód má určitý charakteristický zápach, z mentolu můžeme vyhlásit kvalitu sdílenou všemi pevnými látkami schopnými sublimace za specifických podmínek tlaku nebo teploty: jsou to vonné sloučeniny.

Skutečnost, že pevná látka je zapáchající, znamená, že její tlak par je dostatečně vysoký, abychom mohli vnímat její molekuly pomocí našeho čichu. Krystaly mentolu tak mohou sublimovat, pokud jsou zahřívány ve vakuu. Pokud se páry dostanou do kontaktu se studeným povrchem, usadí se ve sbírce jasných, čištěných krystalů.

Sublimace je tedy technika, která umožňuje čištění těkavých látek; solidní příklady, kterých je třeba ještě zmínit.

Zinek

Zinek má výrazně nižší bod varu (419,5 ° C) ve srovnání s jinými kovy. Pokud se také zahřeje působením vakua, vaše krystaly skončí sublimací.

Arsen

Případ arzenu je výraznější než případ zinku: nepotřebuje ani tlak ke snížení sublimace při 615 ° C; teplota, při které se vytvářejí nadměrně toxické páry arzenu. K roztavení nebo roztavení musí být zahřátý na vysoké tlaky.

Organokovové sloučeniny

I když nelze zobecnit, že všechny organokovové sloučeniny se mohou sublimovat, jejich široký repertoár, sestávající z metalocenů, M (C ₅ H ₅) ₂ a karbonylů kovů s koordinovanými vazbami M-CO, sublimují kvůli jejich slabé intermolekulární interakce.

Například metaloceny, včetně nikelocenu (zelená) a vanadocenu (fialová), sublimují a poté ukládají své krystaly do atraktivních a světlých geometrií. Méně překvapivě to samé platí pro kovové karbonyly.

Fullereny

Balóny C ₆₀ a C ₇₀ vzájemně interagují pomocí londýnských disperzních sil, lišících se pouze svými molekulárními hmotnostmi. Relativní „slabost“ takových interakcí dává fullerenům tlak par schopný vyrovnat se atmosférickému tlaku při 1796 ° C; a přitom sublimují své černé krystaly.

Kofein

Kofein extrahovaný z čaje nebo kávových zrn může být čištěn, pokud je zahřátý na 160 ° C, protože namísto jeho tavení sublimuje najednou. Tato metoda se používá k čištění vzorků kofeinu, i když část jeho obsahu se ztratí, pokud páry uniknou.

Theobromin

Stejně jako kofein se theobromin, ale pocházející z čokolády nebo kakaových bobů, čistí sublimací při 290 ° C, jakmile se jednou extrahuje. Tento proces je usnadněn použitím vakua.

Sacharin

Krystaly sacharinu sublimují a jsou čištěny vakuovým působením.

Morfium

Syntetizovaný morfin, který se má použít jako analgetikum, se znovu čistí sublimací při 110 ° C a působením vakua. Jak morfin, tak kofein sestávají z velkých molekul, ale s relativně slabými mezimolekulárními silami vzhledem k jejich masám.

Kafr

Stejně jako mentol je kafr také voňavá pevná látka, která při správném zahřívání sublimuje bílé páry.

1,4-dichlorbenzen

1,4-Dichlorbenzen je velmi voňavá pevná látka se zápachem podobným naftalenu, který také taje při 53 ° C. Z tohoto důvodu je třeba správně předpokládat, že může sublimovat; dokonce do značné míry bez zahřívání a po dobu jednoho měsíce.

Benzoin

Stejně jako kafr je benzoin s vůní podobným gáforu čištěn sublimací.

Purina

Purinové a jiné dusíkaté báze se mohou sublimovat při teplotách nad 150 ° C a při použití vakua z bakteriálních buněk.

Arsen

Při teplotě 615 ° C sublimuje arsen. To představuje nebezpečí vzhledem k toxicitě prvku.

Síra

Tento prvek sublimuje mezi 25 a 50 ° C a způsobuje toxické a dusivé plyny.

Hliník

Tento kov je pro určité průmyslové procesy sublimován při teplotách nad 1000 ° C.

Hutnictví

Některé slitiny se čistí sublimačními metodami. Tímto způsobem se sloučeniny, které tvoří slitinu, oddělí, čímž se získají čištěné produkty.

Sublimační tisk

Sublimace se také používá k tisku obrázků na polyesterové nebo polyethylenové předměty nebo povrchy. Obraz vytvořený pomocí sublimovatelných pevných pigmentů se zahřívá na objektu, aby jej natrvalo natiskl. Přivedené teplo také pomáhá otevřít póry materiálu, takže jimi procházejí barevné plyny.

Comet stezky

Koncové komety jsou výsledkem sublimace jejich obsahu z ledu a jiných zmrazených plynů. Protože tlak v Kosmosu prakticky neexistuje, když tyto kameny obklopují hvězdu, jejich teplo zahřívá svůj povrch a způsobuje, že vydávají halo plynných částic, které odrážejí na nich vyzařované světlo.

Umělecké sublimace

Ačkoli to opustí chemické nebo fyzikální oblasti, slovo 'vznešený' také platí pro to, které přesahuje konvenční; nepředstavitelná krása, něha a hloubka. Z jednoduchého nebo prostého (solidního) uměleckého díla nebo jakéhokoli jiného prvku se může zvednout (plyn) a proměnit se v něco vznešeného.

Tiskařské barvy

Suché sublimační tiskárny používají proces sublimace k tisku obrázků v kvalitě fotografií. Proces začíná, když existují speciální filmy, které obsahují pevné pigmenty, které se po zahřátí sublimují a později se znovu zachytí.

Obrázky lze tisknout na polyesterové rukávy, hrnce nebo na hliníkovou nebo chromovou fólii.

Arómy

Osvěžovače pevného vzduchu také sublimují. Tyto sloučeniny jsou obecně estery, včetně těch, které visí na záchodě. Tímto způsobem se chemikálie dostávají přímo do vzduchu a svěží vůně.

Kadmium

Další prvek, který sublimuje při nízkém tlaku. To je zvláště problematické v situacích, kdy pracujete ve vysokém vakuu.

Grafit

Tento materiál je sublimován průchodem elektrického proudu s vysokým proudem ve vysokém vakuu. Tento postup se používá v transmisní elektronové mikroskopii, aby byly vzorky vodivé a měly vyšší rozlišení.

Zlato

Sublimace zlata se používá k výrobě levných medailí a šperků „pozlacených“. Používá se také k ošetření vzorků rastrovací elektronové mikroskopie.

Anthracene

Je to bílá pevná látka, která snadno sublimuje. Tato metoda se obvykle používá pro čištění.

Kyselina salicylová

Používá se jako mast pro zmírnění horečky, protože snadno sublimuje. Tato metoda se také používá pro její čištění.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13. ledna 2019). Definice sublimace (fázový přechod v chemii). Obnoveno z: thinkco.com
3. Sheila Morrisseyová. (2019). Co je sublimace v chemii? - Definice, proces a příklady. Studie. Obnoveno z: study.com
4. Chris P. Schaller, Ph.D. (sf). Sublimace. Obnoveno od: customers.csbsju.edu
5. Sean Wilson. (6. října 2013). Izolace kofeinu z čajových lístků extrakcí kapalina-kapalina na bázi kyseliny. Obnoveno z: edspace.american.edu
6. JE Taylor a spol. Frinters. (1867). Farmaceutický deník a transakce, svazek 9. Obnoveno z: books.google.co.ve
7. University of Toronto Scarborough. (sf). Sublimace. Obnoveno z: utsc.utoronto.ca
8. Pracovní skupina IARC pro hodnocení karcinogenního rizika pro člověka. (1991). Káva, čaj, mate, methylxanthiny a methylglyoxal. Lyon (FR): Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny. (Monografie IARC o hodnocení karcinogenních rizik pro lidi, č. 51.) Theobromin. Obnoveno z: ncbi.nlm.nih.gov
9. C. Pan a kol. (1992). Stanovení sublimačních tlaků pevného roztoku fullerenu (C60 / C70). Obnoveno z: pubs.acs.org
10. Otevřená univerzita. (27. září 2007). Vyjmutí kofeinu z čaje. Obnoveno z: open.edu
11. Jackie Vlahos. (12. října 2018). Co je Sublimační tisk? - Terminologie tisku 101. Obnoveno z: printi.com