Сублимация (физика) — это… Что такое Сублимация (физика)?
У этого термина существуют и другие значения, см. Сублимация.| В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 15 мая 2011. |
Сублимация (возго́нка) — переход вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое. Поскольку при возгонке изменяется удельный объём вещества и поглощается энергия (теплота сублимации), возгонка является фазовым переходом первого рода.
Обратным процессом является десублимация. Примером десублимации являются такие атмосферные явления, как иней на поверхности земли и изморозь на ветвях деревьев и проводах.
Примеры возгонки
Сублимация иода
Сублимация льда
Хорошо поддается возгонке лёд, что определило широкое применение данного процесса как одного из способов сушки. При промышленной возгонке сначала производят заморозку исходного тела, а затем помещают его в вакуумную или заполненную инертными газами камеру. Физически процесс возгонки продолжается до тех пор, пока концентрация водяных паров в камере не достигнет нормального для данной температуры уровня, в связи с чем избыточные водяные пары постоянно откачивают. Возгонка применяется в химической промышленности, в частности, на производствах взрывоопасных или взрывчатых веществ, получаемых осаждением из водных растворов.
Применение процесса
Простой сублимационный аппарат. Очищаемое вещество конденсируется из газовой фазы на «пальце»-холодильнике, охлаждаемом водой.1 Вход холодной воды
2 Выход холодной воды
3 Вакуум/газ линия
4 Сублимационная камера
5 Сублимируемый продукт
6 Сырой материал
7 Внешний нагрев
Применение сублимации в лабораторной технике
На эффекте возгонки основан один из способов очистки твердых веществ. При определенной температуре одно из веществ в смеси возгоняется с более высокой скоростью, чем другое. Пары очищаемого вещества конденсируют на охлаждаемой поверхности. Прибор, применяемый для этого способа очистки, называется сублиматор.
Сублимационная сушка
Основная статья: Сублимационная сушка
Сублимационная сушка (иначе лиофилизация; лиофильная сушка) (англ. freeze drying или lyophilization) — процесс удаления растворителя из замороженных растворов, гелей, суспензий и биологических объектов, основанный на сублимации затвердевшего растворителя (льда) без образования макроколичеств жидкой фазы[1].
Возгонка также используется в пищевой промышленности: так, например, сублимированный кофе получают из замороженного кофейного экстракта через обезвоживание вакуумом. Фрукты после сублимирования весят в несколько раз меньше, а восстанавливаются в воде. Сублимированные продукты значительно превосходят сушеные по пищевой ценности, так как возгонке поддаётся только вода, а при термическом испарении теряются многие полезные вещества. Перед сублимацией пищевых продуктов используется быстрое замораживание (от −100 до −190 °C), что приводит к образованию мелких кристаллов, не разрушающих клеточные мембраны.
См. также
Примечания
Ссылки
Возгонка (сублимация)
Некоторые твердые вещества при нагревании способны активно испаряться до достижения температур их плавления. Обратный переход паров в твердое состояние происходит сразу, минуя жидкую фазу. Такой процесс называется возгонкой или сублимацией и применяется для очистки веществ.
Возгонка, даже однократная, как правило, приводит к получению вполне чистого продукта и нередко заменяет несколько перекристаллизации. Она может быть использована как для окончательной очистки продукта, так и для предварительного отделения летучего соединения от нелетучих примесей. От перекристаллизации возгонка выгодно отличается также более высоким выходом чистого продукта (98—99%).
С другой стороны, возгонка — весьма длительный процесс, поэтому его обычно используют для очистки небольших количеств веществ. Область применения этого метода ограничена также тем, что способность многих твердых соединении сублимироваться столь ничтожна, что не может быть использована для препаративных целей.
Поскольку скорость испарения пропорциональна общей площади поверхности испарения, подвергаемое возгонке вещество необходимо как можно тоньше измельчать. Не следует также допускать плавления вещества при возгонке, поскольку это ведет к падению скорости процесса вследствие резкого уменьшения поверхности вещества.
Применение разрежения, так же как и при перегонке, снижает температуру, при которой вещества начинают возгоняться, поэтому под вакуумом удается сублимировать многие трудполетучие соединения.
При выборе приборов для возгонки следует отдавать предпочтение конструкциям, в которых расстояние между возгоняемым веществом и поверхностью конденсации минимально. С уменьшением этого расстояния возрастает скорость возгонки.
Рис. 81. Приборы (а, б) для возгонки с конденсацией паров на охадаемых поверхностях.
Рис. 82. Простейший прибор для возгонки: 1 — фарфоровая чашка с веществом; 2 — стеклянная воронка; 3— кружок фильтровальной бумаги с отверстиям; 4 — песчаная баня; 5 — вата.
Для сублимации небольших количеств легко возгоняющихся веществ может быть использован про- стсйшпй прибор, состоящий кз фарфоровой чашки, часового стекла и обычной химической воронки (рис. 80). Возгоняемое вещество нагревают на песчаной бане; возгон собирается на холодных стенках воронки, откуда его следует периодически счищать. Чтобы кристаллы возгона не падали обратно в чашку, вещество накрывают кружком фильтровальной бумаги или асбеста, проколов в нем несколько отверстий.
Рис. 82. Прибор для возгонки небольших количеств веществ в вакууме.
Во многих случаях предпочтительнее проводить конденсацию на охлаждаемую поверхность. Из всех предложенных для этой цели приборов наиболее простыми и в то же время обеспечивающими минимальное расстояние до поверхности конденсации являются приспособления, изображенные на рис. 81.
Обычно применяемый прибор для возгонки небольших количеств веществ в вакууме приведен на рис. 82. К его недостаткам относится необходимость периодического отключения вакуума и разборки прибора для соскабливания возгона.
В вакуум-сублиматоре, изображенном на рис. 83, возгон собирается в горизонтально расположенном холодильнике с достаточно широкой внутренней трубкой. Во избежание преждевременной конденсации продукта колбу с возгоняемым веществом по самое горло погружают в нагретую до нужной температуры жидкостную баню. Небольшой ток воздуха или инертного газа, подаваемый в’ колбу через капилляр, способствует эффективному отводу паров от поверхности испарения, что резко повышает производительность прибора.
Для предотвращения уноса мельчайших частиц вещества с током газа в отводное горло колбы целесообразно впаять пористую стеклянную перегородку, однако при небольшом расходе газа эта мера не обязательна.
В зависимости от свойств очищаемого вещества и его количества можно изменять конструкцию отдельных частей прибора, не меняя принципа его действия. Так, различными могут быть форма колбы и способ ее обогрева. В качестве конденсатора для сублимации больших количеств вещества очень удобна охлаждаемая снаружи двухгорлая колба.
К оглавлению
Возгонка (сублимация) и десублимация — Справочник химика 21
Сублимацией (возгонкой) называют переход вещества из твердой фазы в газообразную, минуя жидкую фазу. В процессе сублимации давление пара вблизи твердой поверхности ниже равновесного. Десублимация -конденсация вещества из газообразного состояния в твердое. Стандартные молярные энтальпии фазовых переходов. Энтальпия изменяется не только в результате химических реакций, но и при фазовых переходах превращении одной аллотропной модификации в другую, плавлении и затвердевании, испарении и конденсации, сублимации и десублимации. Сублимация (возгонка) — переход твердого вещества непосредственно в газообразное, минуя плавление. Десублимация — обратный процесс. Температура, при которой происходит фазовое превращение, называется температурой перехода. Приводимые в справочниках стандартные молярные энтальпии фазовых переходов представляют собой изменения энтальпии в результате фазового перехода 1 моль вещества, находящегося в стандартном состоянии при температуре перехода и нормальном атмосферном давлении. Для взаимно обратных процессов, например испарения и конденсации, молярные энтальпии равны по абсолютной величине, но обратны по знаку, поэтому в справочниках приводят значения только одной из этих величин. Например, приводимая в справочниках молярная энтальпия испарения воды = 40,66 кДж/моль. Это означает, что для превращения 1 моль жидкой воды в водяной пар при температуре кипения 398,15 К (100 °С) и давлении 101,3 кПа нужно затратить 40,66 кДж теплоты. Положительное значение АН° свидетельствует о том, что этот процесс эндотермический. В результате обратного, экзотермического процесса конденсации 1 моль воды выделяет 40,66 кДж теплоты. Следовательно, АЯ° дд = = -40,66 кДж/моль.
Возгонка (сублимация) и десублимация [c.269]
СУБЛИМАЦИЯ (возгонка), переход в-ва из твердого состояния непосредственно (без плавления) в газообразное фазовый переход первого рода. Подчиняется общим законам испарения. Происходит с поглощением теплоты возможна во всем диапазоне значений термодинамич. параметров (т-ры и давления), при к-рых твердая и газообразная фазы сосуществуют. Обратный процесс — конденсация в-ва иэ газообразного состояния непосредственно в твердое — наэ. десублимацией. С. свойственны нек-рые специфич. особенности, благоприятствующие ее использованшо в разнообразных технол. процессах. Так, испарение содержащейся в в-ве влаги непосредственно из твердого состояния не вызывает деструкции в-ва и не приводит к изменению его структуры. Это является основой примен. сублимац. обезвоживания в пищ., микробиол. и мед. пром-сти, а также основой крио-хим. метода (быстрое замораживание р-ра с послед, испарением р-рителя) получ. многокомпонентных материалов с высокоравномерным пространств, распределением компонентов. [c.549]
Газ — Гвердое, здесь происходит испарение твердого компонента в газовую фазу, минуя жидкое состояние (или конденсация из газовой фазы сразу в твердое состояние) это процессы сублимации (возгонки) или десублимации. [c.738]
Возгонкой, или сублимацией, называют процесс перехода твердой фазы в парообразное состояние без плавления, а десублимацией -процесс кристаллизации твердой фазы из пара, минуя жидкое состояние. [c.269]
СУБЛИМАЦИЯ (возгонка, от лат. sublimo-возношу), переход в-ва из твердого состояния непосредственно (без плавления) в газообразное. С. подчиняется общим законам испарения. Обратный процесс-конденсация в-ва из газообразного состояния, минуя жидкое, непосредственно в твердое состояние-наз. десублимацией (Д.). С. и Д.-фа-зовые переходы первого рода. [c.449]
Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием, а в частном случае, когда парообразование происходит только с поверхности жидкости, процесс называется испарением. Аналогичный переход из твердого состояния в газообразное принято называть возгонкой или сублимацией. Обратные процессы перехода называются сжижением при переходе газа в жидкое состояние и десублимацией — при переходе его в твердое состояние. В обоих случаях их называют также конденсацией пара. (В соответствии с этим твердое и жидкое состояния часто объединяют общим термином конденсированные состояний.) Переход из твердого состояния в жидкое называется плавлением, а обратный процесс — отвердеванием (или замерзанием, если оно происходит при невысокой температуре). Переход из одной модификации твердого состояния в другую называется полиморфным превращением или просто переходом. [c.91]
Возгонка вещества в обычных условиях происходит только тогда, когда давление, отвечающее тройной точке вещества 7 . (рис. 137) выше атмосферного. Равновесие твердая фаза — пар отражают точки кривой О — Т стрелка 4 указывает на процесс сублимации, а стрелка 5 — на процесс десублимации. Выше точки Ту идет кривая испарения жидкости, заканчивающаяся критической точкой К. [c.269]
Процессы I и V называются конденсацией или более конкретно процесс I называется сжижением, а процесс V — десублимацией (или депозицией). Обратные им переходы называются П — парообразованием (или испарением, если парообразование идет только с поверхности жидкости) и VI — возгонкой (или сублимацией ) процесс III — кристаллизацией (иногда — отвердеванием) или замерзанием (для невысоких температур), обратный переход — IV — является плавлением. [c.113]
Процессы перехода вещества из одного состояния в другое обозначаются специальными терминами. Процессы I и V называются конденсацией, так как жидкое и твердое состояния в отличие от газового являются конденсированньши состояниями. Более конкретно процесс I называется сжижением, а процесс V — десублимацией (или депозицией). Обратные им переходы называются И — парообразованием (или испарением, если парообразование идет только с поверхности жидкости) и VI —возгонкой (или сублимацией ). Процесс П1 называется кристаллизацией (хуже — отвердеванием) или замерзанием (для невысоких температур). Обратный переход — IV — является плавлением. [c.93]
Переход твердой фазы в парообразную называют сублимацией или возгонкой, а обратный процесс — десубли-м ацией. Температура, при которой кристаллы вещества и его пар находятся в равновесии друг с другом, называют температурой сублимации Тс или температурой десублимации Где Гс-Гдс. Такая система является моновариантной (u=1-2 + 2 1) и каждой температуре в состоянии равновесия будет отвечать единственное значение давления насыщенного пара. Например, для равновесия [c.581]
Сублимация это? В какой области применяют?
Хотите понять, что такое сублимация это. Статья для Вас. Мы объясним, что это такое в психологии, физики, в печати, в медицине. сублимация этоВ психологии
Такую сублимацию описал Зигмунд Фрейд. Сублимация это перенаправление физической энергии в социальную. То есть, любое желание подраться или заняться сексом можно перенести в творческую струю. Например: писать стихи, рисовать или что-то в этом роде.
Сегодня, это понятие рассматривается гораздо шире. Применяется в психологии в различных, сложных областях. Считается очень положительным эффектом. Человека с садистскими наклонностями, по мнению психологии, должен заниматься хирургией. Иначе, в человеке обостриться садистское желание, и он будет нарушать закон.
Для человека, склонному к сексуальному насилию, по психологии, следует заниматься изобразительным искусством. Оказалось, что для всех негативных состояний человек, существует положительная сфера, где можно выплеснуть негативную энергию.
В физике Сублимация это?
Это процесс перехода вещества из твёрдого состояния в газ. Многие из Вас видели ролики в интернете, как на морозе, кипяток превращается в пар. Есть и процесс десублимации, обратный процесс, например: иней.
Сублимацию в физике называют возгонкой. Она используется в промышлености для отчистки. Происходит замораживание вещества и перехода его в газ. Из-за разности времени возгонки, некоторые элементы остаются в твёрдом состоянии.
Все пробовали сублимированный кофе. Здесь, возгонка происходит из замороженного кофейного экстракта. В вакууме из него выводят всю жидкость. Таким образом, кофе весит гораздо меньше, но восстанавливается в воде.
В печати сублимацией называют
Это окрашивание вещей. Нанесение рисунков на футболки или другие вещи. Происходит путём перехода кристаллов краски в газ. При высоких температурах краска минует жидкое состояние. При этом рисунок получается более чётким и контрастным.
Применяется в текстильной промышленности и в сувенирных изделиях. Бывает прямая и непрямая печать. В не прямой печати процесс происходит путём переноса рисунка с бумаги на вещь нагреванием. А в прямой применяется принтер и запекание.
Для сублимированной печати применяется специальные краски и принтеры. Сегодня, многие, используют сублимированную печать в качестве своего бизнеса. Оборудование стоит не дорого, а различные рисунки очень популярны. Делают их на всём что угодно.
Лиофилизация, сублимация в медицине
Берётся препарат и высушивается в вакуумной среде. Применяется для хранения и консервирования различных биологических препаратов. Используется в производстве вакцин и сывороток. А так же для хранения донорской крови.
Просьба, посмотреть другие статьи сайта.
Платные отзывы
Самые интересные статьи. Подборка!
Поделиться в социальных сетях
Что это — сублимация в физике? Примеры
Наверняка, каждый человек не раз сталкивался с понятием сублимации в физике. В школах этой теме всегда посвящают несколько уроков, а в высших учебных заведениях, направленных на более глубокое изучение точных наук, ей уделяют особое внимание. Итак, в статье вы узнаете, что такое сублимация и десублимация в физике.
Общее понятие
Сублимация в физике — это процесс перехода вещества из твердого состояние в газообразное, минуя при этом жидкое. По-другому она называется взгонкой вещества. Этому процессу сопутствует поглощение энергии (в физике эта энергия имеет название «теплота сублимации»). Процесс является очень важным и имеет широкое применение в экспериментальной физике.
Десублимация — это, напротив, процесс перехода вещества из газообразного в твердое состояние. Еще одно название данного процесса — «депозиция». Она является полностью противоположной сублимации. При депозиции энергия выделяется, а не поглощается, причем в очень больших количествах. Десублимация также является очень важной, однако намного сложнее привести пример ее целенаправленного использования человеком, особенно в быту.
Описание процесса
Катализаторами сублимации в физике может служить почти все, что угодно. Иногда вещества сублимируются (так называется этот самый процесс в физике), когда достигают определенной температуры. Как правило, речь идет о температуре выше средней, однако есть некоторые исключения, когда вещества «взгоняются» при отрицательных значениях.
Иногда катализатором этого процесса может являться кислород. В таких случаях вещество будет переходить в газообразное вещество при контакте с воздухом. Кстати говоря, такой прием зачастую используется режиссерами в фантастических фильмах. Здорово, не правда ли?!
Для десублимации катализаторы ровным счетом аналогичные, однако нужно уловить одну закономерность: все параметры, за исключением некоторых особых химических реакций, будут с отрицательным знаком. То есть, если при сублимации основная масса процессов происходит при положительных температурах, то при депозиции, напротив, будут фигурировать низкие.
Стоит также отметить, что переход происходит последовательно. Каждому промежутку времени соответствует свой его перехода.
Многие ученые даже разделяют его на стадии, но этого можно и не делать. Применим это он к взгонке, так и к обратному ей процессу. Именно это позволяет физикам контролировать процесс и использовать его даже в быту.
Примеры
Существует множество примеров сублимации в физике, однако и примеров обратного ей процесса тоже довольно много. Стоит рассмотреть обе категории.
Итак, примеры взгонки:
- Сухой лед. Наверное, это самый распространенный пример процесса. Наверняка, каждый хоть раз видел или держал в его руках. Одно время сухой лед был крайне популярным предметом для съемок видео на «Ютубе». Почти каждый человек видел хотя бы одно такое видео. Стоит отметить, что лед используется не только в развлекательных целях. Он также имеет довольно широкое применение в быту.
- Высыхание белья на морозе. Абсолютно каждая хозяйка зимой вывешивает белье на мороз. Казалось бы, оно должно вернуться застывшим, однако возвращается полностью сухим. Связано это с тем, что произошла сублимация молекул воды. Это самый наглядный пример применения сублимации в физике.
Самое время перейти к депозиции. Целесообразно рассмотреть примеры:
- Иней. Это самый наглядный пример десублимации в природе, с которым связывался абсолютно каждый. Происходит процесс при крайне резком похолодании и слишком быстром прохождении точки росы. Такое явление широко распространено. Увидеть иней можно поздней осенью и зимой. Наиболее хорошо различим он в октябре-ноябре, когда снега еще совсем немного.
- Узор на окнах зимой. Да, оказывается именно десублимация создает нашу новогоднюю атмосферу. Замысловатые узоры возникают из-за огромнейшей разницы между температурами на улице и в помещении.
Для чего она нужна
Процесс сублимации, помимо того, что он часто встречается в природе, нашел широкое распространение в бытовых вопросах. Обусловлено это удобством, а также малой токсичностью вещей, склонных к этому процессу. Итак, вот несколько примеров ее использования в быту:
- Сушка белья. Как было сказано выше, молекулы воды просто выветриваются, минуя одно из агрегатных состояний. Такой способ сушки до сих пор остается чуть ли не самым популярным.
- Принтеры цветной печати. Твердые цветные частицы краски сразу переходят в газообразное состояние под воздействием давления и температуры. Несмотря на то, что такой способ уходит в прошлое, кое-где он распространен и в наше время.
- Средства от моли и ароматические пластинки. Нередко какой-то из этих предметов можно найти в шкафу. Такие пластинки не просто растворяются, как многие думают, а переходят в состояние газа и переносят запах.
Помимо этого, сублимация широко используется в разнообразных физических опытах. Интересно отметить, что в химии способность веществ к сублимации нередко является основополагающей причиной качественной реакции.
Где еще встречается этот термин
Термин «сублимация» можно встретить не только в физике и химии. Также он уместен и в психологии. В этой науке его расшифровка совсем иная: это способ «выпустить пар», кардинально изменив свой вид деятельности.
Также термин используется в стези печати. В этой сфере деятельности определение меняется: сублимационная печать — это один из способов переноса изображения на любую поверхность с помощью краски, которая проходит процесс взгонки. Проще говоря, это один из способов печати на любой поверхности.
Заключение
В заключении данной статьи следует заметить, что сублимация, даже несмотря на то, что ее понятие встречается в самых разных сферах деятельности общества, в первую очередь остается физическим термином. Именно оттуда, как говорится, «растут ноги». Внимательно вчитайтесь в определение сублимации в физике, а потом сравните его со всеми остальными расшифровками. Таким образом, вы увидите, что термины схожи по своему значению. Дело в том, что каждый из них адаптирован под ту или иную сферу деятельности, о которой идет речь.
РАЗНИЦА МЕЖДУ СУБЛИМАЦИЕЙ И ОСАЖДЕНИЕМ | СРАВНИТЕ РАЗНИЦУ МЕЖДУ ПОХОЖИМИ ТЕРМИНАМИ — НАУКА
В ключевое отличие между сублимацией и осаждением заключается в том, что сублимация — это превращение твердого вещества в газообразное без прохождения жидкой фазы, тогда как осаждение — это изменение
В ключевое отличие между сублимацией и осаждением заключается в том, что сублимация — это превращение твердого вещества в газообразное без прохождения жидкой фазы, тогда как осаждение — это изменение вещества из газовой фазы в твердую без перехода в жидкое состояние.
Фазовый переход относится к изменению фаз вещества. На этот процесс влияют внешние факторы, такие как изменение температуры и давления. Например, жидкость затвердевает, когда мы понижаем температуру до точки замерзания, и она может перейти в газовую фазу, когда температура достигает точки кипения. Фазовый переход обычно имеет порядок; твердое вещество переходит в жидкую фазу, а затем в газовую фазу; или, если это газ, он должен сначала пройти через жидкую фазу, а затем в твердую фазу. Сублимация и осаждение — это фазовые переходы, но они немного отличаются от обычных переходов, поскольку они не следуют этому порядку.
1. Обзор и основные отличия
2. Что такое сублимация
3. Что такое осаждение
4. Сравнение бок о бок — сублимация и осаждение в табличной форме
5. Резюме
Что такое сублимация?
Сублимация — это процесс превращения твердого вещества в газообразное без прохождения жидкой фазы. Проще говоря, твердое вещество непосредственно испаряется и превращается в газ, не будучи сначала жидкостью. Однако этот процесс требует дополнительной энергии. Следовательно, это эндотермический процесс. Вычисляя энтальпию сублимации, мы можем вычислить энергию, необходимую для этого процесса: сложив вместе энтальпию плавления и энтальпию испарения.
Сублимация происходит при температуре и давлении ниже тройной точки вещества. Например, твердый диоксид углерода сублимируется при очень низкой температуре (-78,5 ° C) и при атмосферном давлении. Тройная точка диоксида углерода составляет 5,2 атм и -56,4 ° C, и выше этой точки мы также можем получить жидкую двуокись углерода. Лед и йод также могут подвергаться сублимации.
При сублимации химические свойства соединения остаются неизменными, но физические свойства могут изменяться. Сублимация полезна для различных целей. Например, его используют для очистки химических соединений.
Что такое осаждение?
Осаждение — это противоположный процесс сублимации. Это также известно как десублимация. Здесь вещество в газовой фазе переходит в твердую фазу, не переходя из промежуточного жидкого состояния.
В отличие от предыдущего процесса, этот процесс высвобождает энергию; следовательно, это экзотермический процесс. Кроме того, это происходит при образовании льда или инея. В этом процессе водяной пар напрямую переходит в твердую фазу (образуя лед или иней). Когда это происходит, они отводят тепловую энергию во внешнюю среду.
В чем разница между сублимацией и осаждением?
Сублимация — это противоположность осаждения. Ключевое различие между сублимацией и осаждением заключается в том, что сублимация — это превращение твердого вещества в газообразное без прохождения жидкой фазы, тогда как осаждение — это переход вещества из газовой фазы в твердую без перехода в жидкое состояние.
Более того, существенная разница между сублимацией и осаждением заключается в том, что сублимация является эндотермической, а осаждение — экзотермической.
Инфографика ниже предоставляет более подробную информацию о различиях между сублимацией и осаждением.
Резюме — Сублимация против осаждения
Сублимация — это противоположность осаждения. Однако в обоих этих процессах жидкая фаза отсутствует. Ключевое различие между сублимацией и осаждением заключается в том, что сублимация превращает твердое вещество в газообразное, не проходя через жидкую фазу, тогда как осаждение превращает вещество из газовой фазы в твердую без перехода в жидкое состояние.
📖Сублимация (фазовый переход)
Переход вещества непосредственно из твердого в газовое состояние
«Сублиматы» перенаправляются сюда. Для использования в других целях см. Сублимация.Сублимация это переход вещества непосредственно из твердый к газ государственный,[1] не переходя через жидкое состояние.[2] Сублимация — это эндотермический процесс что происходит при температуре и давлении ниже, чем у вещества тройная точка в его фазовая диаграмма, что соответствует самому низкому давлению, при котором вещество может существовать как жидкость. Обратный процесс сублимации отложение или десублимация, при которой вещество переходит непосредственно из газа в твердую фазу.[3] Сублимация также использовалась как общий термин для описания перехода от твердого тела к газу (сублимации), за которым следует переход от газа к твердому телу (отложение).[4] В то время как испарение из жидкости в газ происходит как испарение с поверхности, если это происходит ниже точки кипения жидкости, и как кипячение с образованием пузырьков внутри жидкости, если это происходит при температуре кипения, нет такого различия для перехода твердое тело в газ, которое всегда происходит как сублимация с поверхности.
В нормальное давление, наиболее химические соединения и элементы иметь три разных состояния в разных температуры. В этих случаях переход от твердого тела к газообразное состояние требует промежуточного жидкого состояния. Упомянутое давление — это частичное давление вещества, а не Всего (например, атмосферное) давление всей системы. Итак, все твердые тела, обладающие заметной давление газа при определенной температуре обычно может возгораться 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 тройная точка очень высока, и их трудно получить в жидком виде.
Период, термин сублимация относится к физическое изменение из штат и не используется для описания превращения твердого вещества в газ в химической реакции. Например, диссоциация при нагревании твердого тела хлорид аммония в хлористый водород и аммиак нет сублимация, но химическая реакция. Аналогично горению свечей, содержащих парафиновая свеча, чтобы углекислый газ и водяной пар является нет сублимация, а химическая реакция с кислородом.
Сублимация вызывается поглощением тепла, которое дает некоторым молекулам достаточно энергии, чтобы преодолеть силы притяжения соседей и уходят в паровую фазу. Поскольку процесс требует дополнительной энергии, это эндотермический изменять. В энтальпия сублимации (также называемая теплотой сублимации) можно рассчитать, добавив энтальпия плавления и энтальпия испарения.
Сравнение фазовых диаграмм диоксида углерода (красный) и воды (синий), показывающих точку сублимации диоксида углерода (в центре слева) при 1 атмосфере. Когда сухой лед нагревается, он пересекает эту точку по жирной горизонтальной линии от твердой фазы непосредственно к газовой. С другой стороны, вода проходит через жидкую фазу при 1 атмосфере.Примеры
Углекислый газ
Твердый углекислый газ (сухой лед) возгоняется повсюду вдоль линии ниже тройной точки (например, при температуре −78,5 ° C (194,65 K, −109,30 ° F) при атмосферное давление, а его плавление в жидкий CO2 может происходить только вдоль линии при давлениях и температурах выше тройной точки (т.е. 5,2 атм, −56,4 ° C).
Вода
Снег и лед возвышенное, хотя и более медленное, при температурах ниже точки замерзания /температура плавления линия температуры при 0 ° C для парциальных давлений ниже давления тройной точки 612 Па (0,0006 атм).[5] В сублимационной сушкиматериал, подлежащий дегидратации, замораживают, а его воде дают возгоняться при пониженном давлении или вакууме. Выпадение снега из снежное поле во время холода часто бывает вызвано солнечным светом, воздействующим непосредственно на верхние слои снега. Абляция это процесс, включающий сублимацию и эрозионный износ ледниковый лед.
Нафталин
Нафталин, органическое соединение, обычно содержащееся в пестицидах, таких как нафталиновые шарики, легко возгоняется, потому что он состоит из неполярных молекул, которые удерживаются вместе только ван дер Ваальс межмолекулярные силы. Нафталин — твердое вещество, которое возгоняется при стандартная температура воздуха[6] с точкой сублимации около 80 ° C или 176 ° F.[7] При низкой температуре давление его пара достаточно высокое, 1 мм рт. ст. при 53 ° C,[8] чтобы твердая форма нафталина испарилась в газ. На прохладных поверхностях пары нафталина затвердевают с образованием игольчатых кристаллов.
Экспериментальная установка для реакции сублимации нафталин Твердый нафталин сублимируется и образует кристаллическую структуру в нижней части стекло для часов Твердое соединение нафталин сублимированный, чтобы сформировать подобную кристаллу структуру на прохладной поверхности.Прочие вещества
Камфора сублимировать в холодный палец. Неочищенный продукт на дне темно-коричневый; белый очищенный продукт на нижней части холодного пальца вверху плохо различим на светлом фоне.Йод при слабом нагревании образуется дым, хотя это значение выше тройной точки. Можно получить жидкий йод при атмосферном давлении, контролируя температуру чуть выше точки плавления йода. В Криминалистика, пары йода могут выявить скрытые отпечатки пальцев на бумаге.[9]Мышьяк может также возгоняться при высоких температурах.
Кадмий и цинк не подходят материалы для использования в вакууме потому что они возвышеннее других обычных материалов.[нужна цитата]
Очищение сублимацией
Кристаллы ферроцен после очистки вакуумной сублимациейСублимация — это метод, используемый химики очищать соединения. Твердое тело обычно помещают в сублимационный аппарат и нагревается под вакуум. При этом сокращенный давление, твердый улетучивается и конденсируется в виде очищенного соединения на охлажденной поверхности (холодный палец), оставляя нелетучий остаток примеси за. После прекращения нагрева и снятия вакуума очищенное соединение может быть собрано с охлаждающей поверхности.[10][11]Для еще более высокой эффективности очистки температурный градиент применяется, что также позволяет разделить разные 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. Регулируя температуру по длине трубы, оператор может контролировать зоны повторной конденсации, при этом очень летучие соединения полностью откачиваются из системы (или улавливаются отдельным холодная ловушка), умеренно летучие соединения, повторно конденсирующиеся вдоль трубы в соответствии с их различной летучестью, и нелетучие соединения, остающиеся в горячем конце. Вакуумная сублимация этого типа также является предпочтительным методом очистки органических соединений для использования в органическая электроника, где требуется очень высокая чистота (часто> 99,99%), чтобы соответствовать стандартам для бытовой электроники и других приложений.
Историческое использование
В древности алхимия, а протонаука что способствовало развитию современной химии и медицины, алхимики разработали структуру основных лабораторных методов, теории, терминологии и экспериментальных методов. Сублимация использовался для обозначения процесса, при котором вещество нагревается до пара, а затем немедленно собирается в виде осадка на верхней части и горловине теплоносителя (обычно возразить или перегонный куб), но также может использоваться для описания других подобных нелабораторных переходов. Это было упомянуто авторами-алхимиками, такими как Василий Валентин и Джордж Рипли, а в Розариум философский, как процесс, необходимый для завершения magnum opus. Здесь слово сублимация был использован для описания обмена «телами» и «духами», подобного лабораторному фазовому переходу между твердыми телами и газами. Валентин в своем Le char triomphal de l’antimoine (Триумфальная колесница сурьмы, опубликовано в 1646 г.) сравнил спагирические в котором сублимация овощей может использоваться для разделения спиртов в вине и пиве.[12] Рипли использовал язык, более показывающий мистические последствия сублимации, указывая на то, что этот процесс имеет двойной аспект: одухотворение тела и телесность духа.[13] Он написал:[14]
И сублимации мы делаем по трем причинам,
Первая причина — сделать тело духовным.
Во-вторых, дух может быть телесным,
И зафиксируйтесь с этим и станьте единосущными.
Третья причина — грязный оригинал.
Он может быть очищен, а его соленость может быть серной.
Может быть уменьшено в нем, что заразно.
Предсказания сублимации
В энтальпия сублимации обычно предсказывается с помощью теорема о равнораспределении. Если энергия решетки предполагается, что это примерно половина энергии упаковки,[требуется разъяснение] тогда следующие термодинамические поправки могут быть применены для предсказания энтальпии сублимации. Предполагая, что 1 коренной зуб идеальный газ дает поправку на термодинамическую среду (давление и объем), в которой pV = RT, следовательно, поправка на 1RT. Дополнительные исправления для вибрации, вращения и затем необходимо применить перевод. От теорема о равнораспределении газовое вращение и поступление вносят вклад в 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.[15] Это приводит к следующей приблизительной энтальпии сублимации. Аналогичное приближение можно найти для энтропия срок, если предполагается твердое тело.[16][17]ΔЧАСсублимация=−Uэнергия решетки−2рТ{ displaystyle Delta H _ { text {сублимация}} = — U _ { text {энергия решетки}} — 2RT}
Сублимационная печать на красителях
Печать с использованием красителя — это технология цифровой печати с использованием полноцветных изображений, работающая с подложками 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 в результате 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, он помещается на термопресс вместе с субстратом, который необходимо сублимировать.
Чтобы перенести изображение с бумаги на основу, требуется процесс термического прессования, который представляет собой сочетание времени, температуры и давления. Термопресс применяет эту особую комбинацию, которая может изменяться в зависимости от подложки, для «переноса» сублимационных красителей на молекулярный уровень в подложку. МакДонах, Джеймс; Палмер, Дэвид С .; Ван Моурик, Таня; Митчелл, Джон Б. О. (17 октября 2016 г.). «Является ли сублимационная термодинамика органических молекул предсказуемой?» (PDF). Журнал химической информации и моделирования. 56 (11): 2162–2179. Дои:10.1021 / acs.jcim.6b00033. HDL:10023/11874. ISSN 1549-9596. PMID 27749062.
внешняя ссылка
Сублимация — обзор | Темы ScienceDirect
VII.C.2 Лазерная термография
При сублимационной печати с переносом красителя путем лазерного нагрева можно получить высокое разрешение и непрерывный тон, поскольку в качестве источника тепла используется модулированный и сфокусированный лазерный луч ближнего инфракрасного диапазона. Поскольку один и тот же лазер может использоваться в качестве источника тепла для передачи каждого основного цвета, только лист-донор, а не источник или приемник тепла, должен перемещаться во время последовательного нанесения цветов, поэтому проблема регистрации также устраняется.
Для средств формирования лазерных термографических изображений чувствительность обычно выражается в единицах энергии экспонирования, необходимой для полной модуляции среды, т. Е. Максимальной плотности изображения. Хорошим эталоном для требований к энергии типичных материалов для лазерной термографии является порядка 250 мДж / см 2 , что примерно на шесть порядков больше, чем у типичных сред AgX. Для получения изображения размером 20 × 30 см за одну минуту на материале, требующем этой энергии экспонирования, мощность сканирующего лазера равна 2.Потребуется 5 Вт. В последние годы диодные лазеры, которые можно электронно модулировать на скоростях, необходимых для такой системы формирования изображения, стали экономически эффективными, но обычно эти устройства не предлагают мощность более 100 МВт. Поэтому на практике необходимо оптически объединить выход матрицы из нескольких диодов в одном пятне, чтобы отобразить эти материалы. С этой целью в коммерческих принтерах для лазерной термографии используется несколько различных схем, включая обычную и волоконную оптику, и их доступность стимулировала развитие и коммерциализацию этой технологии.
В лазерной термографии, однако, требуется немного более сложный лист донора, как показано на рис. 13. В дополнение к основе поддерживающей пленки и чернильному слою, содержащему летучий краситель, должен быть вставлен светопоглощающий слой. Лазерный свет, падающий на этот слой, поглощается и преобразуется в тепло, которое затем вызывает испарение красителя. Технический углерод является обычным компонентом светопоглощающего слоя, хотя также описаны красители, которые избирательно поглощают длину волны лазера, обычно между 750 и 900 нм, например.g., титанилфталоцианин для использования с лазером с длиной волны 825 нм. Типичные размеры лазерного пятна составляют порядка 3–20 мкм, а разрешающая способность этого метода превышает 8000 точек на дюйм. Для получения непрерывного тона, например, для фотопечати, обычно предпочтительно изменять входную энергию отдельного пикселя с помощью широтно-импульсной модуляции, то есть варьируя продолжительность времени, в течение которого лазер включен, при экспонировании этого пикселя. Попытка модулировать интенсивность лазера обычно приводит к перегреву донора; в этом случае не только переносится краситель, но и разлагается полимерное связующее, в котором растворен краситель.Перед началом разложения связующего, называемого абляцией, весь слой разрывается на части, и практически весь краситель в нем переносится в приемник с одновременной потерей контроля над плотностью изображения на рецепторе. Следует понимать, что если мы думаем об изображении на рецепторе как о позитиве, то лист донора несет соответствующее негативное изображение.
РИСУНОК 13. Схема термотрансферной печати с использованием лазерного красителя. [Из Kitamura, T. et al. (1999). Труды конференции IS&T 1999 PICs, IS&T, Спрингфилд, Вирджиния; с разрешения правообладателя, Общества науки и технологий в области обработки изображений].
Лазерные тепловизоры заняли важную нишу в полиграфии, хотя их применение в цифровой фотообработке также обсуждалось. Система цветопробы Kodak Approval основана на сублимационном переносе. По сути, он работает так, как показано на рис. 13, но имеет несколько уникальных особенностей. Прежде всего, четыре основных цвета последовательно передаются промежуточному рецептору. Изображение красителя переносится с промежуточной опоры на готовую бумагу для печати.Во-вторых, донор отделен от рецептора плотно упакованным слоем спейсерных шариков, обычно диаметром 4-20 мкм, между каждым донором и рецептором. Эти шарики предотвращают прилипание донора и рецептора друг к другу, и они термически изолируют рецептор от донора, тем самым не позволяя рецептору действовать как поглотитель тепла и тратить энергию лазера.
Однако можно использовать лазерную абляцию донорного слоя для получения изображения. В пленке Kodak Professional Direct Image рецептор не используется.Интенсивное лазерное воздействие просто сдувает окрашенный полимерный слой, соответствующий донору на рис. 13. Как и в термографии с переносом воска, процесс визуализации является бинарным, и в результате получается высококонтрастное изображение красителя. Как отмечалось выше, в результате этого процесса создается изображение, которое является негативом по сравнению с тем, которое обычно создается при переносной термографии. Для этой технологии продемонстрировано разрешение до 1800 точек на дюйм. Визуализация лазерной абляции обычно требует очень высоких энергий лазера, чтобы произвести необходимую экспозицию в несколько сотен мДж / см 2 .
Было разработано несколько стратегий использования тепловидения в приложениях «компьютер-пластина». Основная привлекательность технологии изготовления печатных форм для печати с точки зрения полиграфической промышленности — это упрощение рабочего процесса допечатной подготовки, которое является результатом возможности принимать поток цифровых данных, представляющих печатаемый материал, и создавать необходимые готовые к печати формы непосредственно из них. В одном подходе (Presstek) достигается усиление и снижается потребляемая мощность лазера за счет покрытия энергетическим полимером, например.например, нитроцеллюлоза в виде тонкой пленки под светопоглощающим слоем конструкции, которая в остальном похожа на лист донора на рис. 13. Идея этого подхода заключается в использовании химической энергии в таких материалах для помощи лазеру. Когда лазер нагревает пятно выше некоторой пороговой температуры, полимер взрывоопасно разлагается по механизму самоокисления, в результате чего образуются газообразные продукты. Быстрое расширение газового пузыря физически разрушает светопоглощающие слои и слои изображения, что позволяет легко их удалить.Коэффициенты усиления, полученные с помощью этой стратегии, обычно составляют три или четыре по сравнению со стандартными материалами для лазерной абляции. Для печатных форм открытая опора восприимчива к чернилам. Слой формирования изображения (соответствующий слою чернил на фиг. 13) представляет собой силиконовый полимер, который является репеллентом чернил. Полученную конструкцию с изображением можно поместить на сухой офсетный пресс и использовать в качестве печатной формы.
Сублимация (химия) — Энциклопедия Нового Света
Простой сублимационный аппарат.Вода, обычно холодная, циркулирует в холодном пальце, чтобы дать возможность осаждению желаемого соединения.1 Охлаждающая вода на входе. 2 Охлаждающая вода на выходе. 3 Вакуум / газовая линия. 4 Сублимационная камера. 5 Сублимированный материал, нанесенный на холодный палец. 6 Сырье. 7 Внешнее отопление.
В химии сублимация — это процесс, при котором вещество превращается из твердой фазы в газовую, минуя промежуточную жидкую фазу.Кристаллы йода и затвердевший диоксид углерода являются примерами веществ, которые сублимируются при комнатной температуре и обычном атмосферном давлении. Напротив, при нормальном давлении большинство химических соединений и элементов обладают тремя различными состояниями — твердым, жидким и газообразным — при разных температурах. В этих случаях для перехода из твердого состояния в газообразное требуется промежуточное жидкое состояние. [1] Антоним (противоположный процесс) сублимации называется осаждение . Образование инея является примером метеорологического осаждения.
Примеры сублимации
Как упоминалось выше, диоксид углерода (CO 2 ) является распространенным примером химического соединения, которое сублимируется при атмосферном давлении — блок твердого CO 2 (сухой лед) при комнатной температуре и давлении в одну атмосферу превратится в газ. не превратившись сначала в жидкость. Йод — еще одно вещество, которое заметно сублимируется при комнатной температуре. Однако, в отличие от CO 2 , жидкий йод можно получить при атмосферном давлении путем его нагревания.
Снег и другие водные льды также сублимируются, хотя и медленнее, при отрицательных температурах. Это явление, используемое при сублимационной сушке, позволяет вывешивать влажную ткань на улице в морозную погоду и извлекать ее позже в сухом состоянии. Нафталин, распространенный ингредиент нафталина, также медленно возгоняется. Мышьяк также может сублимироваться при высоких температурах.
Некоторые материалы, такие как цинк и кадмий, сублимируются при низком давлении. В приложениях с высоким вакуумом это явление может быть проблематичным.
Принципы сублимации
Сублимация — это фазовый переход, который происходит при температурах и давлениях ниже так называемой «тройной точки» вещества (см. Фазовую диаграмму). Процесс представляет собой эндотермическое изменение, то есть изменение поглощения тепла системой. Энтальпию сублимации можно рассчитать как энтальпию плавления плюс энтальпию испарения.
Использует
Сублимация — это метод, используемый химиками для очистки соединений.Обычно твердое вещество помещают в сосуд, который затем нагревают в вакууме. При пониженном давлении твердое вещество улетучивается и конденсируется в виде очищенного соединения на охлажденной поверхности, оставляя после себя нелетучие примеси. Эта охлаждаемая поверхность часто имеет форму «холодного пальца» (показано на схеме выше). После прекращения нагрева и сброса вакуума сублимированное соединение можно собрать с охлажденной поверхности. Обычно это делается с помощью сублимационного аппарата.
Морозильные камеры без замерзания — это результат наличия вентилятора и циркуляции воздуха внутри морозильной камеры.Минусовая температура в сочетании с циркуляцией воздуха, которая сохраняет воздух засушливым, значительно ускоряет процесс сублимации. Это предохраняет стенки и полки морозильной камеры от льда, хотя кубики льда постоянно сублимируются.
Сублимация красителя также часто используется при цветной печати на различных носителях, включая бумагу. Небольшой нагреватель используется для испарения твердого красителя, который затем затвердевает на бумаге. Поскольку этот тип принтера позволяет чрезвычайно точно контролировать соотношения основных цветов, можно получить изображение хорошего качества даже при относительно низком разрешении принтера по сравнению с другими типами принтеров аналогичного разрешения.Стандартные черно-белые лазерные принтеры могут печатать на обычной бумаге с использованием специального «тонера для переноса», содержащего сублимационные красители, которые затем могут постоянно нагреваться на футболках, шляпах, кружках, металлах, пазлах и других поверхностях.
В alchemy сублимация обычно относится к процессу, при котором вещество нагревается до пара, а затем немедленно собирается в виде осадка на верхней части и горловине теплоносителя (обычно реторте или перегонной камере). Это один из 12 основных алхимических процессов.
В методике Fast-Freeze, Deep-Etch образцы (например, образцы тканей) быстро замораживаются в жидком азоте и переносятся в вакуумное устройство, в котором сублимируется поверхностный лед. Это эффективно протравливает поверхность образца, показывая сохраненную трехмерную структуру гидратированного материала. Затем с помощью электронной микроскопии можно получить копию вращающейся затененной поверхности.
Сублимация также используется для создания лиофилизированных веществ, например чая, супа или лекарств, в процессе, называемом лиофилизацией , который заключается в замораживании раствора или суспензии и очень медленном нагревании в вакууме от среднего до высокого, в частности давление ниже, чем давление паров растворителя при его температуре плавления.Это может быть намного ниже точки плавления воды, если в лиофилизируемом образце присутствуют органические растворители или соли. Получающееся в результате твердое вещество обычно намного легче растворить или ресуспендировать, чем твердое вещество, полученное из жидкой системы, а низкие температуры вызывают меньший ущерб чувствительным или реактивным веществам.
См. Также
Банкноты
- ↑ Обратите внимание, что указанное здесь давление — это давление пара вещества, а не общее давление всей системы.
Список литературы
- Брэди, Джеймс Э. и Фред Сенезе. Химия: вещество и ее изменения . Wiley, 2004. ISBN 0471215171 .
- Клагстон, Майк. Высшая химия . Оксфорд: Оксфордский университет, 2000. ISBN 0199146330
- Смайли, Роберт А. и Гарольд Л. Джексон. Химия и химическая промышленность: Практическое руководство для нехимиков , 2002. CRC Press. ISBN 1587160544
Кредиты
Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:
История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :
Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.
2.5: СУБЛИМАЦИЯ — Chemistry LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Устранение неполадок сублимации
Сублимация — это метод очистки твердых веществ и, в контексте данной книги, органических соединений с более низкими температурами плавления.Сублимация описывает процесс превращения твердого тела в газ без перехода через жидкое состояние. Затем газовая фаза обычно кристаллизуется на холодной поверхности. Однако многие сублимации требуют пониженного давления, и мы в первую очередь сосредоточимся на этом варианте сублимации. Причина многих сублимаций, происходящих при пониженном давлении, заключается в том, что точка сублимации уменьшается с понижением давления. Чтобы позволить органическим соединениям сублимироваться, а не просто плавиться, часто необходимо пониженное давление.
Неочищенный, но эффективный аппарат для сублимации может быть изготовлен из колбы с фильтром, где боковая горловина соединена с аспиратором или вакуумной ловушкой, а горловина снабжена холодным пальцем (трубкой с ледяной водой или другим охлаждающим материалом). ). Загрязненные твердые частицы помещаются на дно колбы с фильтром, и туда вставляется холодный палец. Пока аспиратор или насос понижают давление внутри колбы фильтра, материал осторожно нагревается на горячей плите (будьте осторожны, чтобы не расплавить или не вскипеть материал).Органическое соединение начнет возгоняться, образуя газ. Как только этот газ достигает холодного пальца, он немедленно кристаллизуется на холодном пальце, где его можно собрать.
Устранение неисправностей сублимации
- Сырой материал не возвышается.
Наиболее частые причины — недостаточный нагрев и / или недостаточно низкое давление. - Образец возгоняется, но материал кристаллизуется на стенках колбы с фильтром, а не на холодном пальце.
Дно колбы может быть достаточно горячим, а стенки — нет. Материал может сублимироваться, но он не может достичь холодной ловушки и может раньше кристаллизоваться. Может потребоваться изоляция нижней части колбы фильтра.
- Не знаю, куда делся образец!
Неочищенный материал был добавлен, но в процессе нагрева колбы материал исчез, и кристаллов не осталось. Причин может быть несколько, но наиболее вероятная причина состоит в том, что холодный палец не сработал эффективно как ловушка.Понижение позиции холодного пальца — хорошее решение.
- Неочищенное сырье закипает!
Система может быть слишком горячей, поэтому для ее нагрева требуется меньше энергии. Возможно, давление следует снизить. - Продукт кристаллизуется на холодном пальце, но выглядит пастообразным и влажным, а не кристаллическим.
Ледяная вода в холодном пальце слишком долго находится в пальце. На холодной поверхности началась конденсация воды из атмосферы, и как только продукт начинает достигать холодной поверхности, его встречает вода.Как правило, ледяную воду следует добавлять в холодный палец непосредственно перед началом сублимации, чтобы устранить эту проблему.
Что такое сублимация | Объяснение сублимационной печати
Сублимация лучше трафаретной печати?
При правильном выполнении оба метода печати будут давать стойкие отпечатки, которые не должны выцветать и не трескаться даже при длительной стирке.
Хотя верно, что оба метода печати имеют свои индивидуальные преимущества, есть несколько ключевых факторов, которые следует учитывать при попытке решить, что лучше: сублимация красителя или трафаретная печать:
Размер заказа
Обычно это первое, что вам нужно учесть.Конечно, чем выше объем, тем более рентабельным будет трафаретная печать. Поскольку сублимация красителя занимает немного больше времени, это не самое практичное решение для больших заказов. Таким образом, для небольших заказов, вероятно, будет лучшим вариантом. У большинства принтеров также есть минимальный объем заказа на услуги трафаретной печати.
Подготовка к работе
Одним из наиболее значительных ограничений трафаретной печати является то, что на основу одновременно можно нанести только один цвет.Существует также дополнительная проблема, связанная с выравниванием различных слоев цвета. Таким образом, время настройки трафаретной печати может быть значительным, если используется более одного цвета.
С другой стороны, с сублимацией, нет необходимости беспокоиться о выравнивании отдельных цветов, так как этот процесс распечатает все цвета сразу. С помощью этого процесса можно более легко настроить дизайн, так как вам нужно будет только изменить работу статьи и распечатать новый перевод, чтобы изменения вступили в силу.
Выбор материалов
Для некоторых эта новейшая технология меняет правила игры и часто может либо исключить, либо исключить конкретный процесс печати. Трафаретная печать является наиболее универсальной с точки зрения того, на чем можно печатать. С его помощью вы можете печатать практически на любом типе материала в любом месте. Однако сублимация красителя обычно подходит для полиэфирных или полиэфирных смесевых материалов, которые имеют белый или светлый цвет.
Введение, процесс и примеры сублимации
Несколько обычных примеров:
Примеры твердых тел: кирпич, дерево и т. Д.
Примеры жидкости: вода, кофе и т. Д.
Примеры газа: водяной пар, водород, кислород и т.д .:
Терминология:
Все мы знаем, что вещества претерпевают изменение фазы, когда они подвергаются определенным условиям.Например, лед тает, образуя воду, вода замерзает, образуя лед, а когда вода кипятится, она превращается в водяной пар. Следовательно, твердое вещество становится жидкостью, жидкость становится газом и т. Д. Обычно твердые вещества проходят через жидкую фазу, а затем переходят в газовую фазу. Однако бывают определенные ситуации, когда твердое вещество входит в газовую фазу напрямую, минуя жидкую фазу. Такой процесс называется сублимацией. Сублимация определяется как изменение или переход из твердой фазы в газовую без перехода в жидкую фазу.Процесс, противоположный этому, когда газ переходит непосредственно в твердую фазу, называется десублимацией или осаждением. В обратном процессе выделяется энергия. При низких температурах водяной пар претерпевает изменения и образует тонкий слой твердого льда на листьях и траве. Это называется осаждением.
Твердое вещество, которое превращается в газ, называется сублимированным.
Твердое вещество, полученное при охлаждении паров, называется сублиматом.
Теперь мы вводим еще один термин «эндотермический».Процесс, который поглощает тепловую или тепловую энергию при изменении, называется эндотермическим. Вода поглощает тепло и превращается в водяной пар. Теперь еще один термин — «тройная точка». Тройная точка определяется как температура и давление вещества, при которых его твердая, жидкая и газовая фазы сосуществуют в полном равновесии. Теперь вернемся к сублимации: переход от твердой фазы к газовой происходит при температуре и давлении ниже тройной точки.
Очень важно отметить, что термин сублимация применим только тогда, когда происходит чисто физическое изменение состояния.Химическая реакция, приводящая к образованию газа из твердого вещества, не является сублимацией. Пример: Все мы видели горящие свечи. Когда горит свеча, парафин в свече горит, и он испаряется. Этот пар реагирует с кислородом в атмосфере и образует углекислый газ. Это НЕ сублимация, потому что это происходит из-за химической реакции.
Несколько примеров сублимации:
1. Нафталиновые шарики, используемые в нафталиновых шариках, легко сублимируются при комнатной температуре и давлении.
2. Сухой лед, представляющий собой твердый диоксид углерода, легко сублимируется при комнатной температуре и давлении.
Еще один термин, который имеет отношение к пониманию сублимации, — это «давление пара». Давление создается паром, находящимся в термодинамическом равновесии со своей твердой или жидкой фазой при температуре в замкнутой системе. Проще говоря, это относится к легкости, с которой частицы могут уходить из твердой или жидкой фазы в газовую фазу. Вещество, которое имеет высокое давление пара при нормальной температуре, называется летучим.
Процесс:
Когда тепловая энергия поглощается некоторыми молекулами, они приобретают гораздо более высокую энергию, чем их соседи, и таким образом преодолевают силы притяжения и уходят в паровую фазу. Поскольку для этого требуется дополнительная энергия, это называется эндотермической реакцией. Тепло или энергия, необходимая для изменения состояния с твердого на газ, называется энтальпией сублимации, и она уникальна для каждого вещества. Обычно он выражается в кДж / моль или даже кДж / кг.
Относительно очень небольшое количество твердых веществ способно к сублимации. Следовательно, этот процесс сублимации можно использовать как отличный метод очистки. Когда твердое вещество загрязнено нелетучими примесями, это очень хороший метод разделения и очистки. Загрязненное или нечистое твердое вещество нагревают в сосуде, поддерживая его контакт с холодной поверхностью. При нагревании летучее твердое вещество возгоняется и прикрепляется к холодной поверхности над ним, в то время как примеси остаются внизу.Это очень экологичный процесс, поскольку при этом не используются растворители и не образуются отходы. Ограничение состоит в том, что он не очень эффективен при отделении летучих твердых веществ друг от друга.
Чтобы осуществить сублимацию, необходимо выполнить множество критериев. Во-первых, образец следует хранить при температуре, достаточной для поддержания высокого давления пара, потому что, если оно опустится ниже этой температуры, материал может разложиться. Во-вторых, должна быть доступна поверхность, на которой сублимированный пар может конденсироваться или затвердевать.
Чем сублимация отличается от испарения?
При сублимации переход происходит из твердой фазы в газовую, тогда как при испарении это переход из жидкой фазы в газовую.
Приложения:
Полезен ли нам процесс сублимации в повседневной жизни? Мы видим, как это работает? Ответ — да, делаем. Например, рассмотрим освежители воздуха, которые мы храним в ванных комнатах или шкафах. Когда освежители воздуха нагреваются на горячей водяной бане, можно увидеть переход твердой фазы в газовую.При нагревании таких веществ следует принимать соответствующие меры. Точно так же и в случае с нафталиновыми шариками, также называемыми нафталиновыми шариками. Они возвышенны, и это помогает отпугнуть моли и других насекомых. Камфора — еще одно вещество, которое обладает очень приятным запахом. Есть специализированные принтеры, которые используют этот процесс. В процессе печати краска превращается из твердой в газообразную, а затем снова в твердую фазу. Эти методы используются при печати на ткани и в текстильной промышленности.
Еще одно важное применение сублимации — производство замороженных пищевых продуктов.Это называется сублимационной сушкой. Замороженная вода в материале перейдет из твердой фазы в газовую, когда вы уменьшите окружающее давление. Отвод воды не требует тепла, поэтому он отличается от испарения. Поскольку в нем используются очень низкие температуры, получается высококачественный продукт. Форма продукта также сохраняется, и после регидратации продукт приобретает отличное качество. Этот метод используется, когда пищевые продукты должны храниться в течение более длительного периода времени или когда астронавты выходят в открытый космос, НАСА может предоставить качественную пищу, используя этот метод.
Фармацевтические компании также используют эту технику. После того, как вода будет удалена из материала и хранится в емкости, материал можно легко хранить и отправлять в другие места. В месте назначения его можно восстановить до первоначального вида. Примерами таких продуктов являются вакцина против вируса кори, вакцина против брюшного тифа и другие. Он также используется для производства сырья для фармацевтических продуктов.
Сублимационные принтеры на красителях заменяют струйные принтеры.Отпечатки высыхают сразу после выхода из принтера и готовы к использованию. В таких принтерах используется минимум движущихся частей; так обслуживание проще. В текстильной промышленности процесс сублимации красителя используется для печати на синтетических тканях, таких как полиэстер. Эта техника используется даже в футболках, баннерах, флагах и т. Д. Основное преимущество текстильной промышленности заключается в том, что цвета при печати чрезвычайно яркие из-за связывания красителя с синтетическими волокнами.
В процессе сублимации также выполняется множество декоративных работ в полиграфии.Кроме того, устойчивые к стирке, устойчивые к царапинам изображения можно сублимировать с помощью современных доступных технологий. В областях награждения и признания сублимация позволяет изготавливать полноцветные таблички, знаки, именные значки и т.д.
Сублимация красителя довольно экологична и безопасна для рабочего процесса. В этом процессе нет абсолютно никаких отходов. По сравнению с процессом трафаретной печати на одежде и одежде, этот процесс не приводит к сбросу сточных вод.При нагревании красок существует опасность возникновения опасностей, что может привести к выделению дыма.
Наконец, эффективность процесса сублимации зависит от давления пара твердого вещества, которое должно быть очищено, а также от примесей, которые необходимо удалить.
Таким образом, до сих пор у нас было краткое введение в тему сублимации, понимание соответствующих терминов, общие примеры сублимации, которые мы видим в повседневной жизни, промышленное и фармацевтическое использование и некоторые преимущества для окружающей среды. по сравнению с другим обычным процессом.
Что такое сублимация? Все, что вам нужно знать
Что такое сублимация?
Это правда, мы много говорим о сублимации в Coastal. Потому что это такая крутая и разнообразная технология для декорирования изделий. Он позволяет вам создать цифровой дизайн, взять что-то нарисованное от руки и оцифровать или сделать цифровую фотографию и навсегда запечатать ее в продукте. Кружки, чехлы для телефонов, сумки, рубашки, записные книжки, брелки… список можно продолжать бесконечно. Просто распечатайте свой дизайн с помощью принтера для сублимации красителя и специальной переводной бумаги, а затем воспользуйтесь тепловым прессом, чтобы завершить перенос.Легкий!
Но как работает сублимация?
За кулисами происходит многое, чего вы не видите. Сублимация — это химический процесс, при котором красители внедряются в полимерные поверхности. Хотя это может показаться ограничением, производители субстратов придумали множество способов встраивания полимеров на поверхность своих продуктов. Дерево, керамика, стекло и металл — вот лишь несколько примеров материалов, которые можно сделать сублимационными, добавив полимерное покрытие.Это позволило рынку сублимированных продуктов очень быстро расти в течение последних нескольких лет.
Наука за сублимацией
Научное определение сублимации — это процесс преобразования материи из твердого тела в газ без превращения материи в жидкость. Это может показаться странным, учитывая, что чернила для сублимации жидкие. Однако сублимационные чернила на самом деле не являются чернилами. Они представляют собой высоковязкие смеси твердых частиц красителя в жидкости-носителе.Когда тепло и давление прикладываются к твердым частицам красителя, которые встраиваются в носитель переноса во время печати, происходит процесс сублимации.
Комбинация тепла и давления раскрывает молекулы полимера и позволяет твердым частицам красителя превратиться в газ. Красящие газы переходят в открытые полимеры, которые снова закрываются при охлаждении. Газы также превращаются обратно в твердые красители и инкапсулируются в охлаждаемой поверхности. Используя этот процесс, вы, по сути, окрашиваете поверхность субстрата или, в случае текстиля, волокна ткани.Это гарантирует, что у вас будет отпечаток высокой четкости, который не выцветет, не потрескается или не смывается.
Звук слишком технический? Не переживай!
Вся эта мысль может показаться действительно технической или даже сложной. Но не волнуйтесь. Такие компании, как Sawgrass, производящие полностью интегрированные системы сублимации, берут на себя всю науку за вас. Все, что вам нужно делать, это создавать, печатать и печатать с использованием высококачественных чернил, принтеров, бумаги и носителей, чтобы получить желаемую готовую продукцию, которая может иметь как высокие цены, так и повторный бизнес.
Дополнительную информацию о сублимации можно найти в других наших блогах!
Какая система сублимации сублимации подходит именно вам
Расширьте свой бизнес HTV с помощью сублимации
Мы надеемся, что эта информация поможет вам в начале вашего пути в сублимационный бизнес. Наша команда по работе с клиентами будет рада помочь вам с любыми дополнительными вопросами — позвоните нам по телефону 800-562-7760 или напишите нам по адресу [адрес электронной почты защищен].
Что такое сублимация в химии?
Сублимация в химии относится к фазовому переходу, при котором вещество сразу же меняет состояние из твердого состояния в газ, не проходя через промежуточную жидкую фазу.Сублимация происходит, когда атмосферное давление слишком низкое, чтобы вещество могло существовать в жидкой форме. Сублимация — это обратное осаждение, фазовый переход, при котором газ сразу переходит в твердое состояние. Будет ли вещество сублимировано из твердого в газообразное состояние, зависит от тройной точки вещества, температуры и давления, при которых вещество находится в равновесии в трех состояниях материи.
Вещество сублимируется только при температуре и давлении ниже тройной точки вещества.
«Жизнь — это вода, танцующая под мелодию твердых тел». — Albert Szent-Gyorgyi
Сублимация происходит из-за поглощения тепла твердыми материалами. Твердые материалы поглощают тепло, которое возбуждает составляющие молекулы. Возбужденные молекулы движутся достаточно быстро, чтобы избежать сил притяжения других молекул и возвыситься в атмосфере. Фактически, тот же механизм приводит к испарению жидкостей в газы. В зависимости от температуры и давления, улетевшие молекулы либо плавятся в жидкость, либо возгоняются в газ.Сублимация — это физический переход состояния, поэтому он НЕ относится к процессу, посредством которого химические реакции превращают твердые реагенты в газообразные продукты. Реакции горения, такие как горение древесины, не считаются сублимацией, поскольку горение — это химическая реакция, вызванная окислением реагентов. Сублимация требует затрат энергии и, таким образом, является эндотермической реакцией.
Фазовые диаграммы и сублимация
Фазовые переходные свойства вещества могут быть представлены фазовой диаграммой.Фазовая диаграмма — это визуальное представление о том, как вещество меняет фазу. Это двухмерный график, который показывает взаимосвязь между температурой / давлением и конкретным состоянием вещества, которое вещество будет принимать при этих температурах и давлениях. Например, при нормальном давлении и температуре вода может существовать в твердом, жидком или газообразном состоянии. Углекислый газ, напротив, может существовать в виде газа только при нормальной температуре и давлении.
«Истинная жизнь — это когда происходят крошечные изменения». — Лев Толстой
Линии на фазовой диаграмме, соответствующие точкам, в которых вещество будет претерпевать фазовый переход из одного состояния в другое.Следовательно, на приведенном выше рисунке сублимация относится к любому переходу между двумя разделами, разделенными нижней линией. При нормальных давлениях и температурах большинству соединений придется перейти из жидкого состояния из твердого в газообразное. Однако из-за воздействия давления пара вещества многие обычные вещества, такие как вода, будут сублимироваться при заметно низких температурах при нормальном атмосферном давлении.
Фазовая диаграмма элемента Цезий. Изображение под лицензией CC0Энтальпия сублимации — это мера того, сколько энергии в виде тепла требуется для перехода одного моля вещества из твердого состояния в газообразное при стандартной температуре и давлении.Измеренная в кДж / моль энтальпия сублимации может быть рассчитана путем сложения энтальпии плавления и энтальпии испарения вещества, энергии, необходимой для преобразования вещества из твердого тела в жидкость и жидкости в газ, соответственно. Таким образом, в некотором смысле можно представить себе сублимацию почти как одновременное плавление и испарение твердого вещества.
Использование сублимации и примеры
Наиболее распространенным примером сублимации является сублимация сухого льда в газообразный диоксид углерода.Твердый углекислый газ сублимируется при -78,5 ° C при стандартном давлении, поэтому кусок сухого льда на открытом воздухе сублимируется очень заметно, отсюда и использование сухого льда в генераторах тумана. Давление тройной точки диоксида углерода очень высокое, поэтому трудно получить газообразный диоксид углерода за счет испарения жидкого диоксида углерода.
Нафталин — еще одно твердое вещество, содержащееся в пестицидах от моли, которое очень легко сублимируется при комнатной температуре, поскольку состоит из неполярных молекул, удерживаемых вместе только слабыми силами Ван-дер-Ваальса.В общем, чем слабее сила химических связей вещества, тем меньше энергии требуется для сублимации твердого вещества в газ. Другие природные материалы, которые сублимируются при стандартных температурах и давлениях, включают йод и мышьяк. Технически, однако, любое вещество будет сублимировано, если оно находится при правильной температуре и давлении.
«Если я растоплю сухой лед, смогу ли я плавать, не промокнув?» — Стивен Райт
Сублимация также используется в лабораториях как средство очистки соединений и веществ.Твердый материал помещается в искусственный вакуум и нагревается. Низкое давление в вакууме и высокая температура заставляют чистое вещество сублимироваться и собираться на охлаждаемой поверхности. Затем чистое вещество можно собрать с охлажденной поверхности. Следовательно, контроль скорости сублимации контролирует относительную чистоту образца. В средние века алхимики использовали эту технику для отделения веществ друг от друга и рассматривали процесс сублимации как мистическое «одухотворение» тела.
Процессы сублимации и ее обратного осаждения имеют решающее значение для круговорота воды на Земле.Помимо испарения из жидкой воды, атмосфера получает воду в результате сублимации водяного льда из холодных регионов и больших высот. «Чавычи» чрезвычайно сухие порывы ветра, возникающие на больших высотах и при низких температурах, в дополнение к солнечному свету превращают снег непосредственно в водяной пар. Сублимация — это распространенный способ удаления снега из холодных засушливых регионов, таких как западные Скалистые горы или гора Эверест. Затем сублимированный пар собирается в атмосфере, где он конденсируется и превращается в облака воды и кристаллы льда.Сублимация также является одним из основных механизмов абляции ледников. Водяной лед в холодных, сухих регионах и регионах с низким давлением, где образуются ледники, сублимируется за счет энергии солнца. В результате потеря массы может привести к отрыву больших глыб ледников.
Была ли эта статья полезной?
😊 ☹️ Приятно слышать! Хотите больше научных тенденций? Подпишитесь на нашу рассылку новостей науки! Нам очень жаль это слышать! Мы любим отзывы 🙂 и хотим, чтобы вы внесли свой вклад в то, как сделать Science Trends еще лучше.