למרות שלעתים קרובות חושבים שרק נוזלים מתאדים, גם המוצקים עוברים אידוי!
הַאֲצָלָה הוא התהליך שבו מולקולות עוברות ישירות ממוצק לשלב האדים או הגז.
תַצהִיר הוא התהליך שבו מולקולות עוברות ישירות משלב הגז לשלב המוצק. כימיה בתצהיר מתרחשת כאשר מולקולות מתיישבות משלב הגז ולשלב המוצק.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
סובלימציה ותצהיר הם תהליכים הפוכים. סובלימציה היא כאשר חומר עובר ממוצק לגז ואילו התצהיר הוא כאשר חומר עובר מגז למוצק.
כימיה סובלימציה ותצהיר הם דוגמאות שינויים פאזה. בוודאי ראיתם שינוי פאזה בעבר. כשאתה מרתיח מים להכנת מק וגבינה המים מתחילים לאדות. זהו אידוי, או השלב הנוזלי של המים העוברים לשלב האדים של המים.
CO מוצק2, שלפעמים נקרא קרח יבש, עובר היישר ממוצק לגז בטמפרטורת החדר. זו דוגמה נוספת לשינוי פאזה, ספציפית: סובלימציה.
שינויים באנרגיה נלווים לשינויים בשלבים
תסתכל שוב על המים הרותחים למק וגבינה. אתה מוסיף אנרגיה למים הנוזליים על מנת לגרום להם לשנות שלב. כאשר אתה עושה זאת, המים עוברים משלב מסודר יותר (נוזלי) לשלב פחות מסודר (אדים). לפיכך, נדרשת אנרגיה בכל פעם שהשלב משתנה למצב פחות מסודר.
למה זה? יש להתגבר על כוחות המשיכה המחזיקים מולקולות. הדרך היחידה לעשות זאת היא להוסיף אנרגיה עד שהמולקולות כבר לא נשארות יחד.
משמעות הדבר היא כי התכה, אידוי וסובלימציה הם כולם אנדותרמית תהליכים. הם דורשים תוספת של אנרגיה או חום.
התהליכים ההפוכים (הקפאה, עיבוי ותצהיר) הם כולם אקסותרמי תהליכים. משמעות הדבר היא שהם משחררים חום. בטח חווית את זה אם אתה מתקרב יותר מדי לאדים. הקיטור חם מכיוון שכשנוגעים בו הוא מיד מעבה ומשחרר חום!
חום טוחני של סובלימציה
מולקולות במוצק מוחזקות הרבה יותר חזק זה לזה מאשר בנוזל. מסיבה זו לחץ האדים של מוצק (כן, גם למוצקים יש לחץ אדים!) נמוך יותר מאשר לנוזל.
ה חום טוחנת של סובלימציה היא האנרגיה הנדרשת לעילוי שומה אחת של מוצק. זהו סכום החימום הטוחני של היתוך ואידוי. החום הטוחני של היתוך הוא האנרגיה הנדרשת להמיסת שומה אחת של מוצק, ואילו החום הטוחני של אידוי הוא האנרגיה הנדרשת לאידוי שומה אחת של נוזל:
דיאגרמות שלב
דיאגרמות פאזה נותנות את הקשר בין שלב מוצק, נוזלי ואדי של תרכובת. הוא מסכם את התנאים שבהם החומר קיים כמוצק, נוזלי או גז.
לדוגמא, העקומה בין שלב מוצק לאדים מראה כיצד לחץ אדים משתנה עם הטמפרטורה. הנקודה בה נפגשים כל שלושת העקומות נקראת נקודת המשולש. זהו המצב היחיד בו שלושת השלבים יכולים להיות בשיווי משקל זה עם זה.
דיאגרמות פאזה מועילות בחיזוי האופן שבו חומר יתנהג בהתחשב בטמפרטורה ולחץ מסוימים.
דוגמאות לסובלימציה ותצהיר
הדוגמה הידועה ביותר לסובלימציה היא קרח יבש. כמובן שקרח יבש אינו למעשה קרח, הוא קפוא CO2. CO2 סובלימציה בטמפרטורת החדר.
דוגמאות נוספות כוללות מטהרי אוויר. המוצק במטהר האוויר יכול להתרומם בכדי לגרום לחדר להריח נעים. נפתלין, המשמש לייצור כדורי עש, הוא דוגמה נוספת לסובלימציה ריחנית. זה סובלימציה במהירות, והריח מרחיק את העשים.
דוגמא נוספת היא תרופות. לעתים קרובות בקבוקי תרופות יגידו שעליכם לשמור אותם במקום קריר או בטמפרטורת החדר. הסיבה לכך היא שיש אפשרות שחלק מהרכיבים המעורבים עשויים להיות סובלימציים אם הם מתחממים יותר מדי.
דוגמה אחת לתצהיר של גז למוצק שאולי אתה מכיר היא יצירת כפור. כאשר הוא נמצא מתחת לאפס בחוץ הוא נהיה כל כך קר שכל אדי מים עוברים היישר משלב האדים לשלב מוצק. לכן אתה רואה כפור דבר ראשון בבוקר!