- Koncept zpětné sublimace
- Role povrchu
- Podmínky
- Příklady reverzní sublimace
- Pivo oblečené jako nevěsta
- Mráz
- Fyzická depozice
- Chemická depozice
- Reference
Reverzní sublimace je termodynamický proces, ve kterém dochází ke změně ze stavu exotermického plynu za vzniku pevné látky, aniž by nejprve stává kapalina. To je také známé jmény regresivní sublimace, desublimace nebo depozice; ten je nejvíce používán ve školních a encyklopedických textech.
Reverzní sublimace je považována za exotermický proces, protože plynné částice (atomy nebo molekuly) musí ztratit energii uvolňující teplo do okolí; takovým způsobem, aby dostatečně vychladlo, aby na povrchu vytvořily krystaly, ztuhlo nebo zmrzlo.
Reverzní sublimace je přítomna všude tam, kde je dostatečně chladný povrch pro krystaly, které se na ni ukládají přímo z plynné fáze. Zdroj: Pixabay.
Slovo „depozice“ (a nikoli „depozice“) znamená, že částice je deponována z plynné fáze bez navlhčení přijímací plochy. Proto se na ledových objektech často objevují inverzní sublimační jevy; například s mrazem uloženým na listech nebo v zimní krajině.
Takové ukládání je často detekováno tenkou vrstvou krystalů; ačkoli to může také být vyrobeno ze zřejmého prášku nebo jílu. Řídením tohoto procesu lze navrhnout nové vícevrstvé materiály, kde každá vrstva sestává ze specifické pevné látky uložené chemickými nebo fyzikálními procesy.
Koncept zpětné sublimace
Reverzní sublimace, jak již název napovídá, je opačným jevem než sublimace: nezačíná od pevné látky, která se vypařuje, ale od plynu, který tuhne nebo mrzne.
Pokud uvažujete molekulárně, bude to vypadat úžasně, že plyn je schopen ochladit až do bodu, kdy na prvním místě ani kondenzovat nebude; to znamená, že přechází do kapalného stavu.
Role povrchu
Plyn, vysoce disordered a rozptýlený, najednou zvládne přeskupit jeho částečky a usadit se jako pevná látka (bez ohledu na jeho vzhled).
To samo o sobě bude kinetické a termodynamicky obtížné, protože potřebuje podporu, která přijímá částice plynu a koncentruje je tak, aby vzájemně interagovaly při ztrátě energie; to znamená, zatímco se ochladzují. Zde se podílí povrch vystavený plynům: slouží jako podpora a tepelný výměník.
Částice plynu vyměňují teplo s chladnějším nebo ledovým povrchem, takže se zpomalují a postupně se vytvářejí první krystalická jádra. Na těchto jádrech, chladnějších než okolní plyn, se začnou ukládat další částice, které jsou začleněny do jejich struktury.
Konečným výsledkem tohoto procesu je, že se na povrchu vytvoří vrstva krystalů nebo pevných látek.
Podmínky
Aby došlo k obrácené sublimaci, musí běžně existovat jedna z těchto dvou podmínek: povrch, který je ve styku s plynem, musí mít teplotu pod bodem mrazu; nebo plyn musí být podchlazen takovým způsobem, že jakmile se dotkne povrchu, je uložen, když narušuje jeho cílovou stabilitu.
Na druhé straně k usazování může dojít také, když je plyn horký. Pokud je povrch dostatečně chladný, vysoká teplota plynu na něj náhle převede a způsobí, že se jeho částice přizpůsobí struktuře povrchu.
Ve skutečnosti existují způsoby, kdy povrch nemusí být dokonce chladný, protože se přímo podílí na reakci s plynnými částicemi, které na něm končí kovalentně (nebo kovově).
V technologickém průmyslu je široce používána metodika, která pracuje na tomto principu a nazývá se chemická depozice par spalováním.
Příklady reverzní sublimace
Pivo oblečené jako nevěsta
Když je pivo tak studené, že sklenice láhve je při vyjmutí z chladničky pokryta bílou, říká se, že je oblečená jako nevěsta.
Láhev piva zajišťuje potřebnou povrchovou plochu pro molekul vodní páry, H 2 O, se srazí a rychle ztrácejí energii. Je-li sklo černé, všimnete si, jak se z ničeho nic neobjevuje, a můžete jej odříznout nehtem, abyste na něj mohli psát zprávy nebo kreslit obrázky.
Někdy je depozice vlhkosti z prostředí taková, že se pivo jeví pokryté bílým mrazem; ale účinek netrvá dlouho, protože jak plynou minuty, kondenzuje a zvlhčuje ruku těch, kteří ji drží a pijí.
Mráz
Podobně jako na stěnách piva se na vnitřních stěnách některých chladniček ukládá mráz. Podobně jsou tyto vrstvy ledových krystalů pozorovány v přírodě na úrovni země; neklesne z nebe na rozdíl od sněhu.
Superchlazená vodní pára se srazí s povrchem listů, stromů, trávy atd. A nakonec jim dává teplo, aby se ochladila a mohla se na nich usadit a projevila se v jejich charakteristických a zářivých krystalických vzorcích.
Fyzická depozice
Až dosud se mluvilo o vodě; Ale co jiné látky nebo sloučeniny? Pokud jsou v komoře například plynné částice zlata a je-li zaveden chladný a odolný předmět, bude na něj nanesena vrstva zlata. Totéž by se stalo s jinými kovy nebo sloučeninami, pokud nevyžadují zvýšení tlaku nebo vakuum.
To, co bylo právě popsáno, je o metodě zvané fyzikální depozice a v průmyslu materiálů se používá k vytváření kovových povlaků na konkrétních částech. Nyní problém spočívá v tom, jak získat plynné atomy zlata bez vysoké spotřeby energie, protože jsou vyžadovány velmi vysoké teploty.
Je tam, kde přichází vakuum, pro usnadnění přechodu z pevné látky do plynu (sublimace), jakož i použití elektronových paprsků.
Saze na stěnách komína jsou často uváděny jako příklad fyzického ukládání; i když velmi jemné částice uhlíku, již v pevném stavu a suspendované v kouři, se jednoduše usadí, aniž by došlo ke změně stavu. To vede k černění stěn.
Chemická depozice
Pokud mezi plynem a povrchem probíhá chemická reakce, jedná se o chemickou depozici. Tato technika je běžné při syntéze polovodičů, v povlaku polymerů baktericidních a fotokatalytických vrstev TiO 2, nebo pro mechanické ochrany materiálu pomocí jejich potahování ZrO 2.
Díky chemické depozici je možné mít povrchy diamantů, wolframu, teluridů, nitridů, karbidů, křemíku, grafenů, uhlíkových nanotrubic atd.
Sloučeniny, které mají atom M, který má být uložen a jsou také náchylné k tepelnému rozkladu, mohou poskytnout M k povrchové struktuře, takže se trvale připojí.
Proto se obvykle používají organokovová činidla, která při rozkladu produkují atomy kovů, aniž by je musela přímo získat; to znamená, že by nebylo nutné používat kovové zlato, ale spíše zlatý komplex k vytvoření požadovaného „pokovování“ zlata.
Všimněte si, jak se počáteční koncepce inverzní sublimace nebo depozice vyvíjí podle technologických aplikací.
Reference
- Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
- Maria Estela Raffino. (12. listopadu 2019). Reverzní sublimace. Obnoveno z: concept.de
- Wikipedia. (2019). Depozice (fázový přechod). Obnoveno z: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13. ledna 2019). Definice depozice v chemii. Obnoveno z: thinkco.com
- Malesky, Mallory. (06. prosince 2019). Rozdíl mezi depozicí a sublimací. sciencing.com. Obnoveno z: sciencing.com
- Encyklopedie příkladů (2019). Depozice Obnoveno z: example.co