- Omvendt sublimasjonskonsept
- Overflatens rolle
- Vilkår
- Eksempler på omvendt sublimering
- Øl kledd som en brud
- Frost
- Fysisk avsetning
- Kjemisk avsetning
- referanser
Den omvendte sublimasjonen er en termodynamisk prosess der en endring skjer fra tilstede eksoterm gass til et fast stoff uten først å bli en væske. Det er også kjent med navnene på regressiv sublimering, desublimering eller deponering; sistnevnte er den mest brukte i skole og leksikonstekster.
Omvendt sublimering sies å være en eksoterm prosess fordi gassformige partikler (atomer eller molekyler) må miste energi ved å frigjøre varme i miljøet; på en måte som avkjøles nok til å danne krystaller, størkne eller fryse på en overflate.
Omvendt sublimering skjer uansett hvor det er en tilstrekkelig kald overflate til at krystaller kan avsettes på den direkte fra en gassfase. Kilde: Pixabay.
Ordet 'avsetning' (og ikke 'avsetning') betyr at partikkelen blir avsatt fra en gassfase uten å fukte mottaksflaten. Det er derfor inverse sublimasjonsfenomener ofte blir funnet på isete gjenstander; for eksempel med frosten som er avsatt på bladene eller vinterlandskapene.
Slik deponering blir ofte oppdaget av et tynt lag med krystaller; selv om det også kan være laget av et tilsynelatende pulver eller leire. Ved å kontrollere denne prosessen kan nye flersjiktsmaterialer utformes, der hvert lag består av et spesifikt faststoff avsatt ved kjemiske eller fysiske prosesser.
Omvendt sublimasjonskonsept
Omvendt sublimering, som navnet alene avslører, er det motsatte fenomenet til sublimering: det starter ikke fra et faststoff som fordamper, men fra en gass som størkner eller fryser.
Hvis du resonerer molekylært, vil det se fantastisk ut at en gass kan kjøle seg ned til det punktet hvor den ikke en gang kondenserer til å begynne med; det vil si at den går over til flytende tilstand.
Overflatens rolle
En gass, sterkt forstyrret og diffus, klarer plutselig å omorganisere partiklene og etablere seg som et fast stoff (uansett utseende).
I seg selv vil dette være kinetisk og termodynamisk vanskelig, siden det trenger en støtte som mottar gasspartiklene og konsentrerer dem slik at de samhandler med hverandre mens de mister energi; det vil si mens de kjøler seg ned. Det er her overflaten som eksponeres for gassen deltar: tjener som støtte og varmeveksler.
Gasspartikler utveksler varme med den kaldere eller isete overflaten, slik at de bremser opp og litt etter litt dannes de første krystallinske kjerner. På disse kjernene, kaldere enn den omliggende gassen, begynner andre partikler å bli avsatt, som er innlemmet i deres struktur.
Sluttresultatet av denne prosessen er at et lag med krystaller eller fast stoff ender opp på overflaten.
Vilkår
For at omvendt sublimering skal skje, må en av disse to forholdene vanligvis eksistere: overflaten i kontakt med gassen må ha en temperatur under frysepunktet; eller så må gassen avkjøles, på en slik måte at så snart den berører overflaten, blir den avsatt når den forstyrrer målstabiliteten.
På den annen side kan avsetning også skje når gassen er varm. Hvis overflaten er kjølig nok, vil den høye temperaturen på gassen plutselig overføres til den og få partiklene til å tilpasse seg overflatens struktur.
Faktisk er det metoder der overflaten ikke engang trenger å være kald, siden den deltar direkte i en reaksjon med gassformige partikler som ender kovalent (eller metallisk) avsatt på den.
I teknologibransjen er en metodikk som fungerer fra dette prinsippet mye brukt og kalles kjemisk dampavsetning ved forbrenning.
Eksempler på omvendt sublimering
Øl kledd som en brud
Når en øl er så kald at glasset på flasken er dekket med hvitt når det tas ut av kjøleskapet, sies det at det er kledd som en brud.
Ølflaske gir nødvendig areal for molekyler av vanndamp, H 2 O, kolliderer og mister energi raskt. Hvis glasset er svart, vil du legge merke til hvordan det blir hvitt ut av ingenting, og du kan rive det av med neglen for å skrive meldinger eller tegne bilder på det.
Noen ganger er avsetningen av fuktighet fra omgivelsene slik at ølet ser ut til å være dekket med hvit frost; men effekten varer ikke lenge, for når minuttene går kondenserer og fukter hånden til dem som holder den og drikker.
Frost
I likhet med det som skjer på veggene i en øl, blir frost avsatt på innerveggene til noen kjøleskap. På samme måte observeres disse lagene med iskrystaller i naturen på bakkenivå; den faller ikke fra himmelen i motsetning til snø.
Den superkjølte vanndampen kolliderer med overflaten av blader, trær, gress, etc., og ender opp med å gi dem varme for å kjøle seg ned og være i stand til å sette seg på dem, og manifestere seg i deres karakteristiske og strålende krystallinske mønstre.
Fysisk avsetning
Til nå har det vært snakk om vann; Men hva med andre stoffer eller forbindelser? Hvis det for eksempel er gassformige gullpartikler i et kammer, og en kald og motstandsdyktig gjenstand blir introdusert, vil et lag gull bli avsatt på det. Det samme vil skje med andre metaller eller forbindelser, så lenge de ikke krever en økning i trykk eller vakuum.
Det som nettopp er beskrevet handler om en metode som kalles fysisk avsetning, og den brukes i materialindustrien for å lage metalliske belegg på spesifikke deler. Nå ligger problemet i hvordan man oppnår gassformede gullatomer uten høyt energiforbruk, ettersom det er veldig høye temperaturer som kreves.
Det er der hvor vakuumet kommer inn, for å lette overgangen fra faststoff til gass (sublimering), samt bruk av elektronstråler.
Sot på skorsteinsvegger er ofte sitert som et eksempel på fysisk avsetting; selv om de veldig fine karbonpartiklene, allerede i fast tilstand, og suspendert i røyken, bare setter seg uten å gjennomgå en endring av tilstanden. Dette fører til svertning av veggene.
Kjemisk avsetning
Hvis det er en kjemisk reaksjon mellom gassen og overflaten, er det en kjemisk avsetning. Denne teknikk er vanlig i syntesen av halvledere, i belegget av polymerer med bakteriedrepende og fotokatalytiske lag av TiO 2 , eller for å tilveiebringe en mekanisk beskyttelse materiale ved å belegge dem med ZrO 2 .
Takket være kjemisk avsetning er det mulig å ha overflater av diamanter, wolfram, tellurider, nitrider, karbider, silisium, grafener, karbon nanorør, etc.
Forbindelser som har M-atomet som skal avsettes, og som også er utsatt for termisk spaltning, kan gi M til overflatestrukturen slik at den blir permanent festet.
Det er derfor organometalliske reagenser vanligvis brukes, som når de spaltes gir fra seg metallatomene uten behov for å få det direkte fra det; det vil si at det ikke ville være nødvendig å bruke metallisk gull, men snarere et gullkompleks for å lage ønsket gullbelegg.
Legg merke til hvordan det innledende konseptet omvendt sublimering eller deponering ender med å utvikle seg i henhold til teknologiske anvendelser.
referanser
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi (8. utg.). CENGAGE Læring.
- Maria Estela Raffino. (12. november 2019). Omvendt sublimering. Gjenopprettet fra: concept.de
- Wikipedia. (2019). Avsetning (faseovergang). Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13. januar 2019). Definisjon av avsetning i kjemi. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
- Malesky, Mallory. (06. desember 2019). Forskjellen mellom avsetning og sublimering. sciencing.com. Gjenopprettet fra: sciencing.com
- Leksikon av eksempler (2019). nedfall Gjenopprettet fra: eksempler.co