Nors manoma, kad garuoja tik skysčiai, garuojamos ir kietosios medžiagos!
Sublimacija yra procesas, kurio metu molekulės tiesiogiai iš kietos medžiagos pereina į garų ar dujų fazę.
Nusodinimas yra procesas, kurio metu molekulės pereina tiesiai iš dujų fazės į kietąją fazę. Nusodinimo chemija vyksta, kai molekulės nusėda iš dujų fazės ir į kietąją fazę.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Sublimacija ir nusėdimas yra priešingi procesai. Sublimacija yra tada, kai medžiaga pereina iš kietos į dujas, o nusėdimas yra tada, kai medžiaga pereina iš dujų į kietą.
Sublimavimo ir nusodinimo chemija yra pavyzdžiai fazių pokyčiai. Jūs tikriausiai matėte fazės pasikeitimą anksčiau. Verdant vandenį „mac“ ir sūrio gamybai, vanduo pradeda garuoti. Tai yra garavimas arba skysčio vandens fazė, einanti į vandens garų fazę.
Kietas CO2, kuris kartais vadinamas sausu ledu, kambario temperatūroje eina tiesiai iš kietų į dujas. Tai dar vienas fazės pokyčio pavyzdys, konkrečiai: sublimacija.
Energijos pokyčiai lydi fazių pokyčius
Dar kartą pažiūrėkite į verdantį vandenį, skirtą „mac“ ir sūrio pavyzdžiams. Į skystą vandenį pridedate energijos, kad jis pakeistų fazę. Kai tai padarysite, vanduo pereina iš labiau sutvarkytos fazės (skystis) į mažiau sutvarkytą fazę (garai). Taigi energija reikalinga, kai fazė pasikeičia į mažiau sutvarkytą būseną.
Kodėl tai? Turi būti įveiktos patrauklios jėgos, laikančios molekules kartu. Vienintelis būdas tai padaryti yra pridėti energijos, kol molekulės nebebūna kartu.
Tai reiškia, kad lydymas, garinimas ir sublimacija yra viskas endoterminis procesus. Jiems reikia pridėti energijos ar šilumos.
Atvirkštiniai procesai (užšalimas, kondensacija ir nusėdimas) yra visi egzoterminis procesus. Tai reiškia, kad jie išskiria šilumą. Tikriausiai tai patyrėte, jei pernelyg priartėjote prie garų. Garai yra karšti, nes juos palietę jie iškart kondensuojasi ir išskiria šilumą!
Molinė sublimacijos šiluma
Kietojoje medžiagoje esančios molekulės yra daug tvirčiau laikomos kartu nei skystyje. Dėl šios priežasties kietosios medžiagos garų slėgis (taip, kietųjų medžiagų garų slėgis taip pat yra!) Yra mažesnis nei skysčio.
The molinė sublimacijos šiluma yra energija, reikalinga vienam moliui kietosios medžiagos sublimuoti. Tai yra molinių susiliejimo ir garavimo šilumų suma. Molinė sintezės šiluma yra energija, reikalinga ištirpinti vieną molį kietos medžiagos, o molinė garavimo šiluma yra energija, reikalinga vienam moliui skysčio garinti:
Fazių diagramos
Fazių diagramos nurodo junginio kietosios, skystosios ir garų fazių santykį. Joje apibendrinamos sąlygos, kuriomis medžiaga egzistuoja kaip kieta, skysta ar dujinė.
Pavyzdžiui, kietosios ir garų fazių kreivė rodo, kaip garų slėgis kinta priklausomai nuo temperatūros. Taškas, kuriame susitinka visos trys kreivės, vadinamas trigubu tašku. Tai vienintelė sąlyga, kai visos trys fazės gali būti pusiausvyroje viena su kita.
Fazių diagramos padeda nuspėti, kaip medžiaga elgsis esant tam tikrai temperatūrai ir slėgiui.
Sublimavimo ir nusodinimo pavyzdžiai
Labiausiai žinomas sublimacijos pavyzdys yra sausas ledas. Žinoma, sausas ledas iš tikrųjų nėra ledas, jis yra užšalęs CO2. CO2 sublimuoja kambario temperatūroje.
Kiti pavyzdžiai yra oro gaivikliai. Kieta medžiaga oro gaiviklyje gali sublimuoti, kad kambaryje būtų malonus kvapas. Naftalenas, naudojamas kandžių kamuoliukams gaminti, yra dar vienas kvapnios sublimacijos pavyzdys. Jis greitai sublimuojasi, o kvapas neleidžia kandžių.
Kitas pavyzdys yra vaistai. Vaistų buteliuose dažnai sakoma, kad juos turėtumėte laikyti vėsioje vietoje arba kambario temperatūroje. Taip yra todėl, kad yra tikimybė, kad kai kurie iš komponentų gali būti sublimuoti, jei jie per daug įkais.
Vienas iš jums žinomų dujų nusėdimo į kietąsias medžiagas yra šalčio susidarymas. Kai lauke yra žemiau nulio, jis tampa toks šaltas, kad bet kokie vandens garai pereina tiesiai iš garų fazės į kietą fazę. Štai kodėl ryte pirmiausia matote šalną!