20 VOORBEELDEN VAN CHEMISCHE SUBLIMATIE EN KENMERKEN - CHEMIE - 2026

Enkele voorbeelden van chemische sublimatie zijn de processen die water, kooldioxide, jodium, arseen of zwavel ondergaan. Daarin wordt de directe faseverandering van een vaste stof naar een gas waargenomen zonder de voorafgaande overgang naar de vloeistoffase.

De klassieke voorbeelden van sublimatie worden bepaald door droogijs (onderste afbeelding), dat bestaat uit bevroren koolstofdioxide; en jodium, met zijn paarse kristallen. Om te weten of een verbinding kan sublimeren of niet, moet je naar het fasediagram gaan als functie van druk en temperatuur (PV).

Een stuk droogijs reageert en neutraliseert een natriumhydroxide-oplossing gekleurd door fenolftaleïne. Bron: Alessandro e Damiano

In deze fasediagrammen wordt een punt waargenomen waar de drie lijnen die de vaste, vloeibare en gasfase scheiden, samenkomen (en tegelijkertijd naast elkaar bestaan): het tripelpunt. Onder dit punt zijn er twee zones in evenwicht: een voor de vaste stof en een voor het gas. Door het manipuleren van de druk wordt dus de directe overgang van vaste stof naar gas bereikt.

Dat is de reden waarom veel andere vaste verbindingen in staat zijn om te sublimeren als ze worden verwarmd door drukverlaging of vacuüm.

Voorbeelden van sublimatie

Droog ijs

Droogijs of vaste CO ₂ is het meest representatieve voorbeeld van een sublimatie. Het wordt droog genoemd omdat het geen spoor van vocht achterlaat, het koud is en de witte rook afgeeft die zo vaak in toneelstukken is gebruikt.

Zodra het is vervaardigd (bij -78,5 ºC) begint het bij elke temperatuur te sublimeren; stel het gewoon bloot aan de zon om het onmiddellijk te sublimeren. Het is te zien in de volgende afbeelding:

Jodium

Zowel droogijs als jodium zijn moleculaire vaste stoffen. Jodium bestaat uit ₁₂ moleculen die zijn gekoppeld om paarse kristallen te vormen. Omdat hun intermoleculaire krachten zwak zijn, sublimeert een aanzienlijk deel van deze kristallen bij verhitting in plaats van te smelten. Het bovenstaande verklaart waarom paarse dampen afkomstig zijn van jodium.

Ijs en sneeuw

Op de hoogten van besneeuwde toppen kan sneeuw sublimeren vanwege de lagere druk die de kristallen ervaren. Een dergelijke sublimatie is echter extreem traag in vergelijking met droogijs en jodium; de dampspanning van ijs en sneeuw is veel lager en sublimeert daardoor niet zo snel.

Als de windfactor wordt toegevoegd aan deze langzame sublimatie, die de moleculen van het oppervlak van ijs en sneeuw sleept en hun oppervlak erodeert, dan worden de bevroren massa's geablateerd; dat wil zeggen, ze worden verkleind tijdens het verspreiden of verspreiden van heuvels (morenen) sneeuw. De volgende afbeelding toont de sublimatie van het ijs:

Menthol

Hoewel jodium een ​​bepaalde karakteristieke geur heeft, kunnen we uit menthol een kwaliteit naar boven halen die wordt gedeeld door alle vaste stoffen die kunnen sublimeren onder specifieke omstandigheden van druk of temperatuur: het zijn geurige verbindingen.

Het feit dat een vaste stof geurig is, betekent dat de dampspanning hoog genoeg is zodat we de moleculen ervan kunnen waarnemen met ons reukvermogen. Mentholkristallen kunnen dus sublimeren als ze in een vacuüm worden verwarmd. Als de dampen in contact komen met een koud oppervlak, zullen ze bezinken in een verzameling heldere, gezuiverde kristallen.

Daarom is sublimatie een techniek die de zuivering van vluchtige vaste stoffen mogelijk maakt; solide voorbeelden waarvan er nog steeds voorbeelden te noemen zijn.

Zink

Zink heeft een aanzienlijk laag kookpunt (419,5ºC) in vergelijking met andere metalen. Als het ook wordt verwarmd door vacuüm toe te passen, zullen je kristallen uiteindelijk sublimeren.

Arseen

Het geval van arseen is meer onderscheidend dan dat van zink: het heeft niet eens de druk nodig om af te nemen om te sublimeren bij 615 ° C; temperatuur waarbij buitengewoon giftige arseendampen worden gevormd. Om te smelten of te smelten, moet het tot hoge drukken worden verwarmd.

Organometaalverbindingen

Hoewel het niet kan worden gegeneraliseerd dat alle organometaalverbindingen kunnen sublimeren, sublimeren een breed repertoire van hen, bestaande uit metallocenen, M (C ₅ H ₅ ) ₂ en metaalcarbonylen, met gecoördineerde M-CO-bindingen, wel vanwege hun zwakke intermoleculaire interacties.

Metallocenen, waaronder nikkeloceen (groen) en vanadoceen (paars), sublimeren en zetten hun kristallen vervolgens neer in aantrekkelijke en heldere geometrieën. Minder opvallend is dat hetzelfde geldt voor metallische carbonylen.

Fullerenen

Ballonnen C ₆₀ en C ₇₀ interageren met elkaar door middel van Londense dispersiekrachten, die alleen verschillen door hun moleculaire massa. De relatieve "zwakte" van dergelijke interacties geeft fullerenen een dampspanning die overeenkomt met de atmosferische druk bij 1796 ºC; en daarbij sublimeren ze hun zwarte kristallen.

Cafeïne

De cafeïne die uit thee of koffiebonen wordt gewonnen, kan worden gezuiverd als het wordt verwarmd tot 160 ºC, omdat het in plaats van te smelten meteen sublimeert. Deze methode wordt gebruikt om cafeïnestalen te zuiveren, hoewel een deel van de inhoud verloren gaat als de dampen ontsnappen.

Theobromine

Net als cafeïne wordt theobromine, maar afkomstig van chocolaatjes of cacaobonen, gezuiverd door sublimatie bij 290 ° C zodra het is geëxtraheerd. Het proces wordt vergemakkelijkt door vacuüm toe te passen.

Sacharine

Saccharinekristallen sublimeren en worden gezuiverd door vacuümwerking.

Morfine

De gesynthetiseerde morfine die als pijnstiller moet worden gebruikt, wordt opnieuw gezuiverd door sublimatie bij 110 ° C en het aanleggen van vacuüm. Zowel morfine als cafeïne bestaan ​​uit grote moleculen, maar met relatief zwakke intermoleculaire krachten ten opzichte van hun massa.

Kamfer

Net als menthol is kamfer een geurige vaste stof, die witte dampen sublimeert als deze op de juiste manier wordt verwarmd.

1,4-dichloorbenzeen

1,4-dichloorbenzeen is een zeer geurige vaste stof, met een geur vergelijkbaar met naftaleen, die ook smelt bij 53 ° C. Daarom moet men terecht veronderstellen dat het kan sublimeren; zelfs in aanzienlijke mate zonder zelfs maar op te warmen en gedurende een maand.

Benzoë

Net als kamfer wordt benzoë, met een kamferachtige geur, gezuiverd door sublimatie.

Purina

Purine en andere stikstofhoudende basen kunnen sublimeren bij temperaturen boven 150 ° C en onder vacuüm van bacteriële cellen.

Arseen

Bij een temperatuur van 615 ° C sublimeert arseen. Dit vormt een gevaar gezien de giftigheid van het element.

Zwavel

Dit element sublimeert tussen 25 en 50 ° C en veroorzaakt giftige en verstikkende gassen.

Aluminium

Dit metaal wordt voor bepaalde industriële processen gesublimeerd bij temperaturen boven 1000 ° C.

Metallurgie

Bepaalde legeringen worden gezuiverd door middel van sublimatiemethoden. Op deze manier worden de verbindingen waaruit de legering bestaat, gescheiden, waardoor gezuiverde producten worden verkregen.

Sublimatie afdrukken

Sublimatie wordt ook gebruikt om afbeeldingen af ​​te drukken op objecten of oppervlakken van polyester of polyethyleen. Een afbeelding gemaakt met sublimeerbare vaste pigmenten wordt op het object verhit om het er permanent op te drukken. De toegepaste warmte helpt ook om de poriën van het materiaal te openen, zodat de gekleurde gassen erdoorheen gaan.

Komeet sporen

Komeet-contrails zijn het resultaat van sublimatie van hun inhoud uit ijs en andere bevroren gassen. Omdat de druk in de kosmos praktisch onbestaande is, verwarmt hun warmte het oppervlak wanneer deze rotsen een ster omringen, waardoor ze een halo van gasvormige deeltjes afgeven die het licht dat erop wordt uitgestraald weerkaatsen.

Artistieke sublimatie

Hoewel het de chemische of fysieke gebieden verlaat, is het woord 'subliem' ook van toepassing op dat wat verder gaat dan het conventionele; een onvoorstelbare schoonheid, tederheid en diepte. Van eenvoudig of duidelijk (solide) kan een artistiek werk of een ander element opstijgen (gas) om te transformeren in iets subliems.

Drukinkten

Droge sublimatieprinters gebruiken het sublimatieproces om afbeeldingen van fotokwaliteit af te drukken. Het proces begint wanneer er speciale films zijn die vaste pigmenten bevatten die bij verhitting sublimeren en later weer worden opgevangen.

Afbeeldingen kunnen worden afgedrukt op polyester hoezen, potten of aluminium of chroomfolie.

Smaakstoffen

Vaste luchtverfrissers sublimeren ook. Deze verbindingen zijn over het algemeen esters, ook die welke in het toilet hangen. Dit is de manier waarop chemicaliën rechtstreeks in de lucht komen en de geur fris maken.

Cadmium

Een ander element dat sublimeert bij lage druk. Dit is vooral problematisch in situaties waarin u in hoog vacuüm werkt.

Grafiet

Dit materiaal wordt gesublimeerd door een elektrische stroom met een hoge stroomsterkte in een hoog vacuüm te leiden. Deze procedure wordt gebruikt bij transmissie-elektronenmicroscopie om de monsters geleidend te maken en een hogere resolutie te hebben.

Goud

Gouden sublimatie wordt gebruikt om goedkope medailles en "vergulde" sieraden te maken. Het wordt ook gebruikt voor de behandeling van scanning-elektronenmicroscopiemonsters.

Antraceen

Het is een witte vaste stof die gemakkelijk sublimeert. Deze methode wordt over het algemeen gebruikt voor zuivering.

Salicylzuur

Het wordt gebruikt als zalf om koorts te verlichten, omdat het gemakkelijk sublimeert. Deze methode wordt ook gebruikt voor de zuivering ervan.

Referenties

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8e ed.). CENGAGE Leren.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13 januari 2019). Sublimatiedefinitie (faseovergang in de chemie). Hersteld van: thoughtco.com
3. Sheila Morrissey. (2019). Wat is sublimatie in de chemie? - Definitie, proces en voorbeelden. Studie. Hersteld van: study.com
4. Chris P. Schaller, Ph.D. (sf). Sublimatie. Hersteld van: workers.csbsju.edu
5. Sean Wilson. (6 oktober 2013). Isolatie van cafeïne uit theebladeren via vloeistof-vloeistofextractie op zuurbasis. Hersteld van: edspace.american.edu
6. JE Taylor en co. Frinters. (1867). Het farmaceutische tijdschrift en transacties, deel 9. Hersteld van: books.google.co.ve
7. Universiteit van Toronto Scarborough. (sf). Sublimatie. Hersteld van: utsc.utoronto.ca
8. IARC-werkgroep voor de evaluatie van carcinogene risico's voor mensen. (1991). Koffie, Thee, Mate, Methylxanthines en Methylglyoxal. Lyon (FR): Internationaal Agentschap voor kankeronderzoek. (IARC-monografieën over de evaluatie van carcinogene risico's voor mensen, nr. 51.) Theobromine. Hersteld van: ncbi.nlm.nih.gov
9. C. Pan et al. (1992). Bepaling van de sublimatiedruk van een fullereen (C60 / C70) vaste oplossing. Hersteld van: pubs.acs.org
10. De Open Universiteit. (27 september 2007). De cafeïne uit de thee halen. Hersteld van: open.edu
11. Jackie Vlahos. (12 oktober 2018). Wat is sublimatiedruk? - Afdruktermen 101. Hersteld van: printi.com