OMVÄND SUBLIMERING: KONCEPT OCH EXEMPEL - KEMI - 2026

Den omvända sublimeringen är en termodynamisk process där en förändring sker från tillstånd exoterm gas till ett fast ämne utan att först bli en vätska. Det är också känt med namnen på regressiv sublimering, desublimering eller deposition; det senare är det mest använda i skolan och uppslagsverk.

Omvänd sublimering sägs vara en exoterm process eftersom gasformiga partiklar (atomer eller molekyler) måste förlora energi genom att släppa ut värme i miljön; på ett sådant sätt att de svalnar tillräckligt för att bilda kristaller, stelna eller frysa på en yta.

Omvänd sublimering sker varhelst det finns en tillräckligt kall yta för att kristaller kan deponeras på den direkt från en gasfas. Källa: Pixabay.

Ordet "deposition" (och inte "deposition") betyder att partikeln deponeras från en gasformig fas utan att väta mottagningsytan. Det är därför inversa sublimeringsfenomen ofta finns på isiga föremål; till exempel med frosten avsatt på bladen eller vinterlandskap.

En sådan avsättning detekteras ofta av ett tunt lager av kristaller; även om det också kan vara gjord av ett uppenbart pulver eller lera. Genom att kontrollera denna process kan nya flerskiktsmaterial utformas, där varje lager består av ett specifikt fast ämne avsatt genom kemiska eller fysiska processer.

Omvänd sublimeringskoncept

Omvänd sublimering, som namnet enbart avslöjar, är det motsatta fenomenet till sublimering: det startar inte från ett fast ämne som förångas, utan från en gas som stelnar eller fryser.

Om du resonerar molekylärt kommer det att se fantastiskt ut att en gas kan svalna till den punkt där den inte ens kondenserar till en början; det vill säga att det övergår till det flytande tillståndet.

Ytans roll

En gas, mycket störd och diffus, lyckas plötsligt ordna om sina partiklar och etablera sig som ett fast ämne (oavsett utseende).

I sig självt kommer detta att vara kinetiskt och termodynamiskt svårt, eftersom det behöver ett stöd som tar emot gaspartiklarna och koncentrerar dem så att de interagerar med varandra medan de tappar energi; det vill säga medan de svalnar. Det är här ytan som exponeras för gasen deltar: tjänar som stöd och värmeväxlare.

Gaspartiklar utbyter värme med den kallare eller isiga ytan, så att de saknar ner och lite efter lite bildas de första kristallina kärnorna. På dessa kärnor, kallare än den omgivande gasen, börjar andra partiklar avsättas, vilka är integrerade i deras struktur.

Slutresultatet av denna process är att ett lager av kristaller eller fast material hamnar på ytan.

Villkor

För att omvänd sublimering ska ske måste något av dessa två förhållanden vanligtvis existera: ytan i kontakt med gasen måste ha en temperatur under dess fryspunkt; eller så måste gasen superkylas, på ett sådant sätt att så snart den berör ytan avsätts den när den stör sin målstabilitet.

Å andra sidan kan avsättning också ske när gasen är varm. Om ytan är tillräckligt sval överförs gasens höga temperatur plötsligt till den och får dess partiklar att anpassa sig till ytan.

I själva verket finns det metoder där ytan inte ens behöver vara kall, eftersom den deltar direkt i en reaktion med de gasformiga partiklarna som hamnar kovalent (eller metalliskt) avsatt på den.

Inom teknologibranschen används en metod som fungerar utifrån denna princip och kallas kemisk ångavsättning genom förbränning.

Exempel på omvänd sublimering

Öl klädd som en brud

När en öl är så kall att glaset i flaskan täcks i vitt när det tas ut ur kylen sägs det att det är klädd som en brud.

Ölflaska ger den nödvändiga ytarean för molekyler av vattenånga, H ₂ O, att kollidera och förlorar energi snabbt. Om glaset är svart, kommer du att märka hur det blir vitt ur ingenstans, och du kan riva av det med nageln för att skriva meddelanden eller rita bilder på det.

Ibland är avsättningen av fukt från miljön sådan att ölet verkar täckt med vit frost; men effekten varar inte länge, för när minuterna går kondenserar och fuktar handen på dem som håller den och dricker den.

Glasera

I likhet med vad som händer på en öls väggar, placeras frost på inre väggar i vissa kylskåp. På samma sätt observeras dessa lager av iskristaller i naturen på marknivå; det faller inte från himlen till skillnad från snö.

Den superkylda vattenångan kolliderar med ytan på löv, träd, gräs etc. och slutar ge dem värme för att svalna och kunna sätta sig på dem, och manifesteras i deras karakteristiska och strålande kristallmönster.

Fysisk avsättning

Fram till nu har det varit tal om vatten; Men hur är det med andra ämnen eller föreningar? Om det till exempel finns gasformiga guldpartiklar i en kammare och ett kall och resistent föremål införs, kommer ett lager guld att läggas på det. Detsamma skulle hända med andra metaller eller föreningar, så länge de inte kräver en ökning av tryck eller vakuum.

Det som just har beskrivits handlar om en metod som kallas fysisk avsättning, och den används i materialindustrin för att skapa metallbeläggningar på specifika delar. Nu ligger problemet i hur man får gasformiga guldatomer utan hög energiförbrukning, eftersom mycket höga temperaturer krävs.

Det är där vakuumet kommer in, för att underlätta övergången från fast till gas (sublimering), liksom användningen av elektronstrålar.

Sot på skorstenens väggar citeras ofta som ett exempel på fysisk avsättning; även om de mycket fina kolpartiklarna, som redan är i fast tillstånd, och suspenderade i röken, helt enkelt sätter sig ner utan att genomgå en förändring av tillståndet. Detta leder till att väggarna svartnar.

Kemisk avsättning

Om det finns en kemisk reaktion mellan gasen och ytan, är det en kemisk avsättning. Denna teknik är vanlig i syntesen av halvledare, vid beläggning av polymerer genom baktericida och fotokatalytiska skikt av TiO ₂ , eller för att tillhandahålla ett mekaniskt skydd material genom att belägga dem med ZrO ₂ .

Tack vare kemisk avsättning är det möjligt att ha ytor av diamanter, volfram, tellurider, nitrider, karbider, kisel, grafener, kolananorör etc.

Föreningar som har M-atomen som ska avsättas och som också är mottagliga för termisk sönderdelning, kan ge M till ytstrukturen så att den fastnar permanent.

Därför används vanligtvis organometallreagens, som vid sönderdelning avger metallatomerna utan att behöva erhålla det direkt från det; det vill säga, det skulle inte vara nödvändigt att använda metallguld, utan snarare ett guldkomplex för att skapa den önskade guldpläteringen.

Lägg märke till hur det ursprungliga konceptet omvänd sublimering eller deposition hamnar i utveckling enligt tekniska tillämpningar.

referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
2. Maria Estela Raffino. (12 november 2019). Omvänd sublimering. Återställd från: concept.de
3. Wikipedia. (2019). Avlagring (fasövergång). Återställd från: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13 januari 2019). Definition av deposition i kemi. Återställd från: thoughtco.com
5. Malesky, Mallory. (06 december 2019). Skillnaden mellan deposition och sublimering. sciencing.com. Återställd från: sciencing.com
6. Encyclopedia of Exemplen (2019). Deposition Återställd från: exempel.co