TERS SÜBLIMASYON: KAVRAM VE ÖRNEKLER - KIMYA - 2025

Ters süblimasyon bir değişiklik birinci bir sıvı olmadan katı devlet ekzotermik gazdan meydana geldiği bir termodinamik bir süreçtir. Aynı zamanda gerileyen yüceltme, süblimleşme veya biriktirme adlarıyla da bilinir; ikincisi okul ve ansiklopedik metinlerde en çok kullanılanıdır.

Ters süblimasyonun ekzotermik bir süreç olduğu söylenir, çünkü gaz halindeki parçacıkların (atomlar veya moleküller) ortama ısı vererek enerji kaybetmesi gerekir; bir yüzeyde kristaller oluşturacak, katılaşacak veya donacak kadar soğuyacak şekilde.

Ters süblimasyon, kristallerin doğrudan bir gaz fazından üzerine çökeltilmesi için yeterince soğuk bir yüzeyin olduğu her yerde gerçekleşir. Kaynak: Pixabay.

"Çökeltme" kelimesi ("biriktirme" değil), partikülün alıcı yüzeyi ıslatmadan bir gaz fazından biriktirildiği anlamına gelir. Ters süblimasyon fenomenlerinin genellikle buzlu nesnelerde bulunmasının nedeni budur; yapraklarda veya kış manzaralarında biriken don gibi.

Bu tür çökelme genellikle ince bir kristal tabakası tarafından tespit edilir; bununla birlikte belirgin bir toz veya kilden de yapılabilir. Bu süreci kontrol ederek, her bir katmanın kimyasal veya fiziksel işlemlerle biriktirilen belirli bir katıdan oluştuğu yeni çok katmanlı malzemeler tasarlanabilir.

Ters süblimasyon kavramı

Ters süblimasyon, tek başına adından da anlaşılacağı gibi, süblimleşmenin tam tersi bir fenomendir: buharlaşan bir katıdan değil, katılaşan veya donan bir gazdan başlar.

Moleküler olarak mantık yürütürseniz, bir gazın ilk etapta yoğunlaşmadığı noktaya kadar soğuyabilmesi şaşırtıcı görünecektir; yani sıvı hale geçer.

Yüzeyin rolü

Oldukça düzensiz ve dağınık bir gaz, birdenbire parçacıklarını yeniden düzenlemeyi ve kendisini bir katı olarak (görünüşü ne olursa olsun) kurmayı başarır.

Bu tek başına kinetik ve termodinamik olarak zor olacaktır, çünkü gaz parçacıklarını alan ve onları enerji kaybederken birbirleriyle etkileşime girmeleri için yoğunlaştıran bir desteğe ihtiyaç duyar; yani, soğurken. Bu, gaza maruz kalan yüzeyin katıldığı yerdir: destek ve ısı eşanjörü olarak hizmet eder.

Gaz parçacıkları daha soğuk veya buzlu yüzeyle ısı değiştirir, böylece yavaşlar ve yavaş yavaş ilk kristalin çekirdekleri oluşur. Bu çekirdeklerde, çevreleyen gazdan daha soğuk, yapılarına dahil edilen diğer parçacıklar birikmeye başlar.

Bu işlemin sonucu, yüzeyde bir kristal veya katı katman katmanının oluşmasıdır.

Koşullar

Ters süblimleşmenin gerçekleşmesi için, bu iki koşuldan birinin normal olarak mevcut olması gerekir: gazla temas halindeki yüzey donma noktasının altında bir sıcaklığa sahip olmalıdır; veya gazın, yüzeye temas ettiği anda hedef dengesini bozduğu zaman biriktirilecek şekilde aşırı soğutulması gerekir.

Öte yandan birikme, gaz sıcakken de meydana gelebilir. Yüzey yeterince soğuk ise gazın yüksek sıcaklığı aniden ona geçecek ve partiküllerinin yüzeyin yapısına uyum sağlamasına neden olacaktır.

Aslında, üzerinde kovalent (veya metalik) olarak biriken gazlı parçacıklarla doğrudan bir reaksiyona katıldığı için yüzeyin soğuk olması bile gerekmeyen yöntemler vardır.

Teknoloji endüstrisinde, bu ilkeden hareket eden bir metodoloji yaygın olarak kullanılmaktadır ve yanma yoluyla kimyasal buhar biriktirme olarak adlandırılmaktadır.

Ters süblimasyon örnekleri

Gelin kılığında bira

Bir bira buzdolabından çıkarıldığında şişesinin bardağı beyaz olacak kadar soğuk olduğunda gelin kılığına girdiği söylenir.

Bira şişesi, su buharı H ₂ O moleküllerinin çarpışması ve hızla enerji kaybetmesi için gerekli yüzey alanını sağlar . Cam siyahsa, hiçbir yerden nasıl beyazlaştığını fark edeceksiniz ve üzerine mesaj yazmak veya üzerine resim çizmek için tırnağınızla yırtabilirsiniz.

Bazen ortamdan nem birikmesi, biranın beyaz donla kaplı görünmesini sağlar; ancak etkisi uzun sürmez, çünkü dakikalar geçtikçe onu tutan ve içenlerin elini yoğunlaştırır ve nemlendirir.

Don

Bir biranın duvarlarında olana benzer şekilde, bazı buzdolaplarının iç duvarlarında don birikir. Aynı şekilde, bu buz kristalleri katmanları doğada zemin seviyesinde gözlenir; kardan farklı olarak gökten düşmez.

Aşırı soğutulmuş su buharı yaprakların, ağaçların, çimenlerin vb. Yüzeyleriyle çarpışır ve soğumaları ve üzerlerine yerleşebilmeleri için onlara ısı verir ve karakteristik ve ışıltılı kristal modellerinde tezahür eder.

Fiziksel biriktirme

Şimdiye kadar sudan söz edildi; Peki ya diğer maddeler veya bileşikler? Örneğin bir haznede gaz halinde altın parçacıkları varsa ve soğuk ve dayanıklı bir nesne sokulursa, üzerine bir altın tabakası birikecektir. Aynısı, basınçta bir artış veya bir vakum gerektirmediği sürece diğer metaller veya bileşikler için de geçerlidir.

Az önce anlatılan, fiziksel biriktirme adı verilen bir yöntem hakkındadır ve malzeme endüstrisinde belirli parçalar üzerinde metalik kaplamalar oluşturmak için kullanılır. Şimdi sorun, çok yüksek sıcaklıklar gerektiğinden, gaz halindeki altın atomlarının yüksek enerji tüketimi olmadan nasıl elde edileceğidir.

Katıdan gaza geçişi (süblimleştirme) ve elektron ışınlarının kullanımını kolaylaştırmak için vakumun geldiği yer orasıdır.

Baca duvarlarındaki kurum, genellikle fiziksel birikim örneği olarak gösterilmektedir; halihazırda katı halde bulunan ve dumanın içinde asılı duran çok ince karbon parçacıkları, bir durum değişikliğine uğramadan basitçe yerleşir. Bu, duvarların kararmasına yol açar.

Kimyasal birikim

Gaz ve yüzey arasında kimyasal bir reaksiyon varsa, o zaman bu kimyasal bir çökelmedir. Bu teknik, TiO bakterisidal ve fotokatalitik tabakalar ile polimerlerin kaplamada, yarı iletken sentezinde yaygın olarak ₂ ya da ZrO ile kaplayarak, bir mekanik koruma malzemesi temin etmek üzere ₂ .

Kimyasal biriktirme sayesinde elmas, tungsten, tellür, nitrür, karbür, silikon, grafen, karbon nanotüp vb. Yüzeylere sahip olmak mümkündür.

Depolanacak M atomuna sahip olan ve ayrıca termal ayrışmaya duyarlı olan bileşikler, kalıcı olarak bağlanması için M'yi yüzey yapısına verebilir.

Bu nedenle genellikle organometalik reaktifler kullanılır, bunlar ayrıştırıldığında metal atomlarını doğrudan ondan almaya gerek kalmadan bırakır; yani, metalik altın kullanmak gerekli olmayacak, daha çok istenen altın “kaplamayı” yaratmak için bir altın kompleksi gerekli olacaktır.

İlk ters süblimasyon veya biriktirme kavramının teknolojik uygulamalara göre nasıl geliştiğine dikkat edin.

Referanslar

1. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.
2. Maria Estela Raffino. (12 Kasım 2019). Ters süblimasyon. Kurtarılan: concept.de
3. Vikipedi. (2019). Biriktirme (faz geçişi). En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13 Ocak 2019). Kimyada Biriktirmenin Tanımı. Kurtarıldı: thinkco.com
5. Malesky, Mallory. (6 Aralık 2019). Biriktirme ve Süblimasyon Arasındaki Fark. sciencing.com. Kurtarıldı: sciencing.com
6. Örnekler Ansiklopedisi (2019). Biriktirme Örnekler.com'dan kurtarıldı