Войти
Темно - зеленые кристаллы из никелоцена, сублимированные и недавно осаждаются на холодный палец Сублимация - это переход вещества непосредственно из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние. Сублимация - это эндотермический процесс, который происходит при температурах и давлениях ниже тройной точки вещества на его фазовой диаграмме, что соответствует самому низкому давлению, при котором вещество может существовать в виде жидкости. Обратный процесс сублимации - это осаждение или десублимация, при котором вещество переходит непосредственно из газа в твердую фазу. Сублимация также использовалась как общий термин для описания перехода от твердого тела к газу (сублимация), за которым следует переход от газа к твердому телу ( осаждение ). Хотя испарение жидкости в газ происходит как испарение с поверхности, если оно происходит ниже точки кипения жидкости, и как кипение с образованием пузырьков внутри жидкости, если оно происходит при температуре кипения, такого различия для переход твердого тела в газ, который всегда происходит при сублимации с поверхности.
При нормальном давлении большинство химических соединений и элементов находятся в трех различных состояниях при разных температурах. В этих случаях для перехода из твердого состояния в газообразное требуется промежуточное жидкое состояние. Упомянутое давление - это парциальное давление вещества, а не полное (например, атмосферное) давление всей системы. Таким образом, все твердые вещества, обладающие заметным давлением пара при определенной температуре, обычно могут сублимироваться на воздухе (например, водяной лед чуть ниже 0 ° C). Для некоторых веществ, таких как углерод и мышьяк, сублимация намного проще, чем испарение из расплава, потому что давление их тройной точки очень велико, и их трудно получить в жидком виде.
Термин сублимация относится к физическому изменению в состоянии и не используется для описания трансформации твердого вещества в газу в химической реакции. Например, диссоциация при нагревании твердого хлорида аммония до хлористого водорода и аммиака - это не сублимация, а химическая реакция. Точно так же возгорание свечей, содержащих парафин, до углекислого газа и водяного пара - это не сублимация, а химическая реакция с кислородом.
Сублимация вызывается поглощением тепла, которое дает некоторым молекулам достаточно энергии, чтобы преодолеть силы притяжения своих соседей и уйти в паровую фазу. Поскольку процесс требует дополнительной энергии, это эндотермическое изменение. Энтальпия сублимации (также называемая теплотой сублимации) может быть вычислена путем добавления энтальпии плавления и энтальпии испарения.
Сравнение фазовых диаграмм диоксида углерода (красный) и воды (синий), показывающих точку сублимации диоксида углерода (в центре слева) при 1 атмосфере. При нагревании сухой лед пересекает эту точку по жирной горизонтальной линии от твердой фазы непосредственно к газовой. С другой стороны, вода проходит через жидкую фазу при 1 атмосфере. 
Сублимация сухого льда на воздухе Твердый диоксид углерода ( сухой лед ) сублимируется повсюду вдоль линии ниже тройной точки (например, при температуре -78,5 ° C (194,65 K, -109,30 ° F) при атмосферном давлении, тогда как его плавление в жидкий CO 2 может происходить только вдоль линии при давлениях и температурах выше тройной точки (т. е. 5,2 атм, -56,4 ° C).
Снег и лед возвышаются, хотя и медленнее, при температурах ниже линии температуры замерзания / точки плавления при 0 ° C для парциальных давлений ниже давления тройной точки 612 Па (0,0006 атм). При сушке вымораживанием обезвоживаемый материал замораживают, а его воде дают возгоняться при пониженном давлении или вакууме. Выпадение снега со снежного поля во время холода часто вызвано воздействием солнечного света непосредственно на верхние слои снега. Абляция - это процесс, включающий сублимацию и эрозионный износ ледникового льда.
Нафталин, органическое соединение, обычно содержащееся в пестицидах, таких как нафталиновые шарики, легко сублимируется, поскольку состоит из неполярных молекул, которые удерживаются вместе только межмолекулярными силами Ван-дер-Ваальса. Нафталин представляет собой твердое вещество, которое сублимируется при стандартной температуре окружающей среды с точкой сублимации около 80 ° C или 176 ° F. При низкой температуре давление его пара достаточно высокое, 1 мм рт. Ст. При 53 ° C, чтобы заставить твердую форму нафталина испаряться в газ. На прохладных поверхностях пары нафталина затвердевают и образуют игольчатые кристаллы.
Экспериментальная установка для реакции сублимации нафталина. Твердый нафталин сублимируется и образует кристаллическую структуру на дне часового стекла. 
Твердое соединение нафталина сублимировано, образуя кристаллическую структуру на прохладной поверхности. 
Камфора возгоняется в холодном пальце. Неочищенный продукт внизу темно-коричневого цвета; белый очищенный продукт на нижней части холодного пальца вверху плохо различим на светлом фоне. Йод выделяет пары при слабом нагревании, хотя он выше тройной точки и, следовательно, не является истинной сублимацией. Можно получить жидкий йод при атмосферном давлении, контролируя температуру чуть выше точки плавления йода. В судебной медицине пары йода могут выявить скрытые отпечатки пальцев на бумаге. Мышьяк также может возгоняться при высоких температурах.
Кадмий и цинк не подходят для использования в вакууме, потому что они возгоняют намного больше, чем другие распространенные материалы.
Кристаллы ферроцена после очистки сублимацией в вакууме Сублимация - это метод, используемый химиками для очистки соединений. Твердое вещество обычно помещают в аппарат для сублимации и нагревают в вакууме. При пониженном давлении твердое вещество улетучивается и конденсируется в виде очищенного соединения на охлажденной поверхности ( холодный палец ), оставляя после себя нелетучий остаток примесей. После прекращения нагрева и снятия вакуума очищенное соединение может быть собрано с охлаждающей поверхности. Для еще более высокой эффективности очистки применяется температурный градиент, который также позволяет разделять различные фракции. В типичных установках используется вакуумированная стеклянная трубка, которая постепенно регулируется и нагревается. Поток материала идет от горячего конца, где размещается исходный материал, к холодному концу, который соединен со стойкой насоса. Контролируя температуру по длине трубы, оператор может контролировать зоны повторной конденсации, при этом очень летучие соединения полностью откачиваются из системы (или улавливаются отдельной холодной ловушкой ), а умеренно летучие соединения повторно конденсируются вдоль трубки в соответствии с их различной летучестью и нелетучими соединениями, остающимися в горячем конце. Вакуумная сублимация этого типа также является предпочтительным методом очистки органических соединений для использования в промышленности органической электроники, где требуется очень высокая чистота (частоgt; 99,99%), чтобы соответствовать стандартам для бытовой электроники и других приложений.
В древней алхимии, протонауке, которая внесла свой вклад в развитие современной химии и медицины, алхимики разработали структуру основных лабораторных методов, теории, терминологии и экспериментальных методов. Сублимация использовалась для обозначения процесса, в котором вещество нагревается до пара, а затем немедленно собирается в виде осадка на верхней части и горловине теплоносителя (обычно реторте или перегонной камере ), но также может использоваться для описания других подобных нелабораторные переходы. Авторы-алхимики, такие как Бэзил Валентин и Джордж Рипли, а также в « Rosariumphilusphorum» упоминали об этом как о процессе, необходимом для завершения magnum opus. Здесь слово сублимация использовалось для описания обмена «телами» и «духами», подобного лабораторному фазовому переходу между твердыми телами и газами. Валентин в своей работе Le char triomphal de l'antimoine (Триумфальная колесница сурьмы, опубликованная в 1646 году) сравнил спагирики, в которых сублимация овощей может использоваться для разделения спиртов в вине и пиве. Рипли использовал язык, более показывающий мистические последствия сублимации, указывая на то, что этот процесс имеет двойной аспект: одухотворение тела и телесность духа. Он пишет:
А сублимации мы делаем по трем причинам. Первая причина - сделать тело духовным. Во-вторых, дух может быть телесным, И стать с ним единосущным. Третья причина - грязный оригинал. Он может быть очищен, и его соленость может быть уменьшена в нем, что заразно.
Энтальпия сублимации имеет обычно была предсказана, используя теорему равнораспределения. Если предполагается, что энергия решетки составляет примерно половину энергии упаковки, то для предсказания энтальпии сублимации могут быть применены следующие термодинамические поправки. Принятие 1 молярного идеального газа дает поправку на термодинамическую среду (давление и объем), в которой pV = RT, следовательно, поправка на 1RT. Затем необходимо внести дополнительные поправки на вибрацию, вращение и перемещение. Из теоремы о равнораспределении газовое вращение и перенос вносят вклад по 1,5RT каждое в конечное состояние, поэтому поправка + 3RT. Кристаллические колебания и вращения вносят вклад в 3RT каждое в начальное состояние, следовательно, −6RT. Суммирование поправок RT; −6RT + 3RT + RT = −2RT. Это приводит к следующей приблизительной энтальпии сублимации. Аналогичное приближение можно найти для члена энтропии, если предположить твердые тела.
Печать с использованием красителя - это технология цифровой печати с использованием полноцветных изображений, работающая на подложках с полиэфирным и полимерным покрытием. Этот процесс, также называемый цифровой сублимацией, обычно используется для украшения одежды, вывесок и баннеров, а также новых предметов, таких как чехлы для мобильных телефонов, таблички, кофейные кружки и другие предметы с поверхностями, пригодными для сублимации. В этом процессе используется наука о сублимации, в которой к твердому телу прикладываются тепло и давление, превращая его в газ посредством эндотермической реакции без прохождения через жидкую фазу.
При сублимационной печати уникальные сублимационные красители переносятся на листы «трансферной» бумаги с помощью жидких гелевых чернил через пьезоэлектрическую печатающую головку. Чернила наносятся на эту бумагу для струйной печати с высоким высвобождением, которая используется на следующем этапе процесса сублимационной печати. После того, как цифровой дизайн напечатан на листах сублимационного переноса, его помещают на термопресс вместе с субстратом, который необходимо сублимировать.
Чтобы перенести изображение с бумаги на основу, требуется процесс термического прессования, который представляет собой комбинацию времени, температуры и давления. Термопресс применяет эту особую комбинацию, которая может меняться в зависимости от подложки, для «переноса» сублимационных красителей на молекулярный уровень в подложку. Наиболее распространенные красители, используемые для сублимации, активируются при температуре 350 градусов по Фаренгейту. Однако для оптимального цвета обычно рекомендуется диапазон от 380 до 420 градусов по Фаренгейту.
Конечным результатом процесса сублимации является почти постоянная полноцветная печать с высоким разрешением. Поскольку красители вводятся в субстрат на молекулярном уровне, а не наносятся на местном уровне (например, при трафаретной печати и прямой печати на одежде), отпечатки не будут трескаться, блекнуть или отслаиваться от субстрата в нормальных условиях.
| К Из | Твердый | Жидкость | Газ | Плазма |
|---|---|---|---|---|
| Твердый | Плавление | Сублимация | ||
| Жидкость | Замораживание | Испарение | ||
| Газ | Осаждение | Конденсация | Ионизация | |
| Плазма | Рекомбинация |
СМИ, связанные с сублимацией, на Викискладе?
