Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Қаттыдан газға көшу
Transition from solid to gas
Сублимация – заттың сұйық күйден өтпей, тікелей қатты күйден газ күйіне өтуі. Сублимация ету етістігінің түрі – сублимациялану, немесе сирек қолданылатыны – сублиматтану. Сублимат – сонымен қатар сублимация арқылы алынған өнімді білдіреді. Сублимация жылдам жүзеге асатын нүкте (толықрақ мәлімет үшін төмен қараңыз) сындық сублимация нүктесі немесе жай ғана сублимация нүктесі деп аталады. Назар аударуға лайық мысалдар: құрғақ мұздың бөлме температурасында және атмосфералық қысымда сублимациялануы, сондай-ақ қатты йодты қыздырғанда. Сублимацияның кері процесі – депозиция (немесе десублимация), онда зат газ күйден тікелей қатты фазаға өтеді, сұйық күйден өтпей. Барлық қатты денелер сублимацияланады, бірақ көпшілігінің сублимациясы өте төмен жылдамдықпен жүзеге асады, сондықтан оны анықтау қиын. Қалыпты қысымда химиялық қосылыстар мен элементтердің көпшілігі әртүрлі температурада үш түрлі күйде болады. Мұндай жағдайларда, қатты күйден газ күйіне өту үшін аралық сұйық күй қажет. Мұндағы қысым – заттың ішінара қысымы, емес бүкіл жүйенің жалпы (мысалы, атмосфералық) қысымы. Осылайша, кез келген қатты зат, егер оның бу қысымы сол заттың айналасындағы ішінара қысымынан жоғары болса, сублимациялана алады, ал кейбір жағдайларда, айтарлықтай жылдамдықпен сублимацияланады (мысалы, су мұзы 0°C-тан сәл төмен температурада). Көміртек және мырыш сияқты кейбір заттар үшін қатты күйдегі сублимация сұйық күйдегі буланудан әлдеқайда оңай жүзеге асырылады және оларды сұйық түрінде алу қиын. Бұл олардың фазалық диаграммасындағы үштік нүктесінің қысымы (заттың сұйық күйде болуы мүмкін ең төменгі қысымға сәйкес келеді) өте жоғары болғандықтан. Сублимация – кейбір молекулалардың көрші молекулалардың тартымды күшін жеңіп, бу фазасына өтуіне жеткілікті энергия беретін жылуды сіңіру нәтижесінде пайда болады. Бұл процесс қосымша энергияны қажет ететіндіктен, сублимация эндотермиялық өзгеріс болып табылады. Сублимацияның энтальпиясы (немесе сублимацияның жылуы) қорыту энтальпиясы мен буландыру энтальпиясын қосу арқылы есептеледі.
Sublimation is the transition of a substance directly from the solid to the gas state, without passing through the liquid state. The verb form of sublimation is sublime, or less preferably, sublimate. Sublimate also refers to the product obtained by sublimation. The point at which sublimation occurs rapidly (for further details, see below) is called critical sublimation point, or simply sublimation point. Notable examples include sublimation of dry ice at room temperature and atmospheric pressure, and that of solid iodine with heating. The reverse process of sublimation is deposition (also called desublimation), in which a substance passes directly from a gas to a solid phase, without passing through the liquid state. All solids sublime, though most sublime at extremely low rates that are hardly detectable. At normal pressures, most chemical compounds and elements possess three different states at different temperatures. In these cases, the transition from the solid to the gas state requires an intermediate liquid state. The pressure referred to is the partial pressure of the substance, not the total (e. g. atmospheric) pressure of the entire system. Thus, any solid can sublime if its vapour pressure is higher than the surrounding partial pressure of the same substance, and in some cases, sublimes at an appreciable rate (e. g. water ice just below 0 °C). For some substances, such as carbon and arsenic, sublimation from solid state is much more achievable than evaporation from liquid state and it is difficult to obtain them as liquids. This is because the pressure of their triple point in its phase diagram (which corresponds to the lowest pressure at which the substance can exist as a liquid) is very high. Sublimation is caused by the absorption of heat which provides enough energy for some molecules to overcome the attractive forces of their neighbors and escape into the vapor phase. Since the process requires additional energy, sublimation is an endothermic change. The enthalpy of sublimation (also called heat of sublimation) can be calculated by adding the enthalpy of fusion and the enthalpy of vaporization.
Аң-таңдық
Сублимацияның анықтамасы оңай болғанымен, қандай жағдайды сублимация деп санау керектігі жиі шатастырады.
While the definition of sublimation is simple, there is often confusion as to what counts as a sublimation.
Буланумен жалған сәйкестік
Булану (сұйықтан газға өту) екі түрге бөлінеді: сұйықтың бетіндегі булану – булану деп, ал қайнау нүктесінде сұйықтың ішінде көпіршіктер пайда болып өтетін булану – қайнау деп аталады. Дегенмен, қатты денеден газға өтуде мұндай ерекшелік жоқ, және екі жағдайда да бұл процесс сублимация деп аталады.
Vaporization (from liquid to gas) is divided into two types: vaporization on the surface of the liquid is called evaporation, and vaporization at the boiling point with formation of bubbles in the interior of the liquid is called boiling. However there is no such distinction for the solid to gas transition, which is always called sublimation in both corresponding cases.
Мүмкіндікті ажырату
Түсіндіру үшін екі сәйкес жағдайды ажырату қажет. Фазалық диаграммаға сілтеме жасай отырып, қатты-газ шекарасының, үштік нүктесінің немесе қатты-сұйық шекарасының сол жағында жүзеге асатын сублимацияны (буланудағы булануға сәйкес) біртіндеп сублимациялау деп атауға болады; және заттың сублимациясы жылдамдығына қарамастан біртіндеп жүзеге асады. Қатты-газ шекарасында (критикалық сублимация нүктесі) (булануда қайнауға сәйкес) жүзеге асатын сублимацияны жылдам сублимациялау деп атауға болады, ал зат жылдам сублимацияланады. «Біртіндеп» және «жылдам» сөздері осы контексте ерекше мағынаға ие болды және енді сублимацияның жылдамдығын сипаттамайды.
For clarification, a distinction between the two corresponding cases is needed. With reference to a phase diagram, the sublimation that occurs left of the solid gas boundary, the triple point or the solid liquid boundary (corresponding to evaporation in vaporization) may be called gradual sublimation; and the substance sublimes gradually, regardless of rate. The sublimation that occurs at the solid gas boundary (critical sublimation point) (corresponding to boiling in vaporization) may be called rapid sublimation, and the substance sublimes rapidly. The words "gradual" and "rapid" have acquired special meanings in this context and no longer describe the rate of sublimation.
Химиялық реакция үшін дұрыс емес пайдалану
Сублимация термині нақты физикалық күй өзгерісін білдіреді және химиялық реакцияда қатты заттың газға өтуін сипаттау үшін қолданылмайды. Мысалы, қатты аммиак хлоридін қыздырғанда сутек хлориді мен аммиакқа ыдырауы сублимация емес, химиялық реакция болып табылады. Сол сияқты, парафиндік балауыздан тұратын шамдарды көмірқышқыл газы мен су буына дейін жағу – сублимация емес, оттегімен химиялық реакция.
The term sublimation refers specifically to a physical change of state and is not used to describe the transformation of a solid to a gas in a chemical reaction. For example, the dissociation on heating of solid ammonium chloride into hydrogen chloride and ammonia is not sublimation but a chemical reaction. Similarly the combustion of candles, containing paraffin wax, to carbon dioxide and water vapor is not sublimation but a chemical reaction with oxygen.
Тарихи анықтама
Сублимация тарихи түрде екі сатылы фазалық өтуді сипаттау үшін қолданылған жалпы термин – қатты заттың газға өтуі (нақтырақ анықтамада сублимация), одан кейін газдың қатты затқа өтуі (конденсация). (Төменде қараңыз)
Sublimation is historically used as a generic term to describe a two step phase transition ― a solid to gas transition (sublimation in a more precise definition) followed by a gas to solid transition (deposition). (See below)
Көмірқышқыл газы
Қатты көмірқышқыл газы (құрғақ мұз) үштік нүктеден төмен температурада қатты-газ шекарасы (сублимация нүктесі) бойымен жылдам сублимацияланады (мысалы, -78,5 °C температурада, атмосфералық қысымда), ал оның сұйық CO2-ге балқуы үштік нүктеден жоғары қысым мен температурада (яғни, 5,1 атм, -56,6 °C) қатты-сұйық шекарада (балқу нүктесі) жүзеге асуы мүмкін.
Solid carbon dioxide (dry ice) sublimes rapidly along the solid gas boundary (sublimation point) below the triple point (e. g., at the temperature of −78.5 °C, at atmospheric pressure), whereas its melting into liquid CO2 can occur along the solid liquid boundary (melting point) at pressures and temperatures above the triple point (i. e., 5.1 atm, −56.6 °C).
Су
Қар мен мұз қатты-сұйық шекарасынан төмен температурада (еріту нүктесі) (әдетте 0 °C) және үштік нүкте қысымынан төмен жартылай қысымда, баяу түрде сублимацияланады. Мұздатып кептіру процесінде кептірілмекші материал мұздатылып, оның суы төмендетілген қысымда немесе вакуумда сублимациялануына мүмкіндік беріледі. Суық күндері қардың қарлы алаптан жоғалуы көбінесе күн сәулесінің қардың үстіңгі қабаттарына тікелей түсуінен туындайды. Мұздың сублимациясы мұздық мұзының эрозиялық тозуына ықпал етеді, бұл мұзтануда абляция деп аталады.
Snow and ice sublime gradually at temperatures below the solid liquid boundary (melting point) (generally 0 °C), and at partial pressures below the triple point pressure of , at a low rate. In freeze drying, the material to be dehydrated is frozen and its water is allowed to sublime under reduced pressure or vacuum. The loss of snow from a snowfield during a cold spell is often caused by sunshine acting directly on the upper layers of the snow. Sublimation of ice is a factor to the erosive wear of glacier ice, also called ablation in glaciology.
Нафталин
Нафталин – пестицидтерде, мысалы, мольға қарсы қолданылатын шараларда кездесетін органикалық қосылыс. Ол тез сублимацияланады, себебі оның құрамында полярлық емес молекулалар бар, олар тек ван дер Ваальс молекулааралық күштерімен байланысқан. Нафталин – стандартты температура және қысымда біртіндеп сублимацияланатын қатты зат, сублимацияның шекті температурасы шамамен 80°C немесе 176°F. Төмен температурада оның бу қысымы жеткілікті жоғары, 53°C-та 1 мм сынқ. бағ. қысымға тең, бұл нафталиннің қатты күйін газға айналдырады. Салқын беттерде нафталин булары қатып, ине тәрізді кристалдар түзеді.
Naphthalene, an organic compound commonly found in pesticides such as mothballs, sublimes easily because it is made of non polar molecules that are held together only by van der Waals intermolecular forces. Naphthalene is a solid that sublimes gradually at standard temperature and pressure, at a high rate, with the critical sublimation point at around 80°C or 176°F. At low temperature, its vapour pressure is high enough, 1mmHg at 53°C, to make the solid form of naphthalene evaporate into gas. On cool surfaces, the naphthalene vapours will solidify to form needle like crystals.
Иод
Иод атмосфералық қысымдағы қалыпты температурада жеңіл қыздырғанда біртіндеп сублимацияланып, көзге көрінетін түтін шығарады. Иодтың еру және қайнау температуралары арасындағы температураны қатаң бақылап, атмосфералық қысымда сұйық иод алуға болады. Криминалистикада иод буы қағаздағы жасырын саусақ іздерін ашуға мүмкіндік береді.
Iodine gradually sublimes and produces visible fumes on gentle heating at standard atmospheric temperature. It is possible to obtain liquid iodine at atmospheric pressure by controlling the temperature at just between the melting point and the boiling point of iodine. In forensic science, iodine vapor can reveal latent fingerprints on paper.
Басқа заттар
Арсен жоғары температурада оңайрақ буланады. Кадмий мен мырыш басқа көптеген таралған материалдарға қарағанда әлдеқайда көп буланады, сондықтан оларды вакуумде пайдалануға болмайды.
Arsenic can sublime readily at high temperatures. Cadmium and zinc sublime much more than other common materials, so they are not suitable materials for use in vacuum.
Сублимация арқылы тазарту
Сублимация – химиялық қосылыстарды тазартуға қолданылатын әдіс. Қатты зат әдетте сублимациялық аппаратқа салынып, вакуумда қыздырылады. Бұл төмендетілген қысымда қатты зат ұшқышқа айналып, салқындатылған бетке (салқын саусаққа) конденсацияланып, тазартылған қосылыс түзеді, ал ұшпайтын қоспалар қалдырылады. Қыздыру тоқтатылып, вакуум алынғаннан кейін тазартылған қосылысты салқындату бетінен жинап алуға болады. Тазарту тиімділігін одан да арттыру үшін температура градиенті қолданылады, бұл әртүрлі фракцияларды бөлуге мүмкіндік береді. Көбінесе эвакуацияланған шыны түтікше пайдаланылады, ол бақыланатын режимде біртіндеп қыздырылады. Материал ағыны бастапқы материал орналасқан ыстық ұшынан, сорғыға қосылған суық ұшына қарай жүзеге асырылады. Түтікше бойындағы температураны реттеу арқылы оператор қайта конденсация аймақтарын басқара алады: өте ұшқыр қосылыстар жүйеден толығымен сорғыланып шығады (немесе жеке суық тұзақпен ұсталады), орташа ұшқыр қосылыстар олардың ұшқырлығына қарай түтікше бойында қайта конденсацияланады, ал ұшпайтын қосылыстар ыстық ұшта қалады. Осындай вакуумдық сублимация органикалық электроника өнеркәсібінде қолданылатын органикалық қосылыстарды тазалаудың басты әдісі болып табылады, онда тұтынушы электроникасы және басқа да қолданулар үшін қатаң стандарттарды орындау үшін өте жоғары тазалық (көбінесе 99,99% жоғары) қажет.
Sublimation is a technique used by chemists to purify compounds. A solid is typically placed in a sublimation apparatus and heated under vacuum. Under this reduced pressure, the solid volatilizes and condenses as a purified compound on a cooled surface (cold finger), leaving a non volatile residue of impurities behind. Once heating ceases and the vacuum is removed, the purified compound may be collected from the cooling surface. For even higher purification efficiencies, a temperature gradient is applied, which also allows for the separation of different fractions. Typical setups use an evacuated glass tube that is heated gradually in a controlled manner. The material flow is from the hot end, where the initial material is placed, to the cold end that is connected to a pump stand. By controlling temperatures along the length of the tube, the operator can control the zones of re condensation, with very volatile compounds being pumped out of the system completely (or caught by a separate cold trap), moderately volatile compounds re condensing along the tube according to their different volatilities, and non volatile compounds remaining in the hot end. Vacuum sublimation of this type is also the method of choice for purification of organic compounds for use in the organic electronics industry, where very high purities (often > 99.99%) are needed to satisfy the standards for consumer electronics and other applications.
Сублимация болжамы
Сублимацияның энтальпиясы көбінесе эквипартиция теоремасы арқылы есептеледі. Егер тор энергиясы қаптама энергиясының шамамен жартысына тең деп есептесек, сублимацияның энтальпиясын болжау үшін келесі термодинамикалық түзетулерді қолдануға болады. 1 мольдік идеал газды қарастырғанда, термодинамикалық ортаға (қысым мен көлемге) түзету енгізіледі, онда pV = RT, демек 1RT түзету. Содан кейін, тербелістерге, айналуларға және ауысуларға қосымша түзетулер енгізу қажет. Эквипартиция теоремасы бойынша, газ тәрізді айналу мен ауысу соңғы күйге әрқайсысы 1,5RT-ден үлес қосады, демек +3RT түзету. Кристалдық тербелістер мен айналулар бастапқы күйге әрқайсысы 3RT-ден үлес қосады, демек -6RT. RT түзетулерін қоссақ; −6RT + 3RT + RT = −2RT. Бұл шамамен сублимация энтальпиясына алып келеді. Қатты денелер деп есептесек, энтропия мүшесі үшін де ұқсас жуықтау қолданылуы мүмкін.
The enthalpy of sublimation has commonly been predicted using the equipartition theorem. If the lattice energy is assumed to be approximately half the packing energy, then the following thermodynamic corrections can be applied to predict the enthalpy of sublimation. Assuming a 1 molar ideal gas gives a correction for the thermodynamic environment (pressure and volume) in which pV = RT, hence a correction of 1RT. Additional corrections for the vibrations, rotations and translation then need to be applied. From the equipartition theorem gaseous rotation and translation contribute 1.5RT each to the final state, therefore a +3RT correction. Crystalline vibrations and rotations contribute 3RT each to the initial state, hence −6RT. Summing the RT corrections; −6RT + 3RT + RT = −2RT. This leads to the following approximate sublimation enthalpy. A similar approximation can be found for the entropy term if rigid bodies are assumed.
Бояу-сублимациялық баспа
Түсті сублимациялық баспа – полиэстер және полимер жабынталған материалдармен жұмыс істейтін, толық түсті суреттерді қолданатын цифрлық басу технологиясы. Цифрлық сублимация деп те аталатын бұл процесс көбінесе киім-кешек, таңбалар мен баннерлерді, сондай-ақ ұялы телефон қаптары, плакаттар, кофе кеселері және сублимацияға жарамды беттері бар басқа да заттарды безендіру үшін қолданылады. Процесс сублимация ғылымын пайдаланады, онда қатты денге жылу мен қысым қолданылады, ол сұйық фазадан өтпей, эндотермиялық реакция арқылы газға айналады. Сублимациялық басуда арнайы сублимациялық бояулар пьезоэлектрлік баспа басы арқылы сұйық гель сиясымен «көшіру» қағазына беріледі. Сия осы қағазға жабыстырылады, ол сублимациялық басу процесінің келесі қадамы үшін қолданылады. Цифрлық сурет сублимациялық көшіру қағазына басылғаннан кейін, сублимацияланатын материалмен бірге жылу пресіне салынады. Суретті қағаздан материалға көшіру үшін уақыт, температура және қысымды біріктіретін жылу пресі процесі қажет. Жылу пресі материалға байланысты өзгере алатын осы арнайы комбинацияны қолданады, бұл сублимациялық бояуларды молекулалық деңгейде материалға «сіңіруге» мүмкіндік береді. Сублимация үшін қолданылатын ең көп таралған бояулар 350 градус Фаренгейтте белсенділенеді. Дегенмен, ең жақсы түс үшін әдетте 380-ден 420 градус Фаренгейтке дейін ұсынылады. Сублимация процесінің нәтижесі – жоғары сапалы, толық түсті және берік басылым. Бояулар материалға беттік деңгейде емес, молекулалық деңгейде сіңірілгендіктен (мысалы, тікелей матаға басу және таралған басу сияқты), қалыпты жағдайда басылымдар жарылмайды, түсі солмайды және материалдан қабықтанбайды.
Dye sub printing is a digital printing technology using full color artwork that works with polyester and polymer coated substrates. Also referred to as digital sublimation, the process is commonly used for decorating apparel, signs and banners, as well as novelty items such as cell phone covers, plaques, coffee mugs, and other items with sublimation friendly surfaces. The process uses the science of sublimation, in which heat and pressure are applied to a solid, turning it into a gas through an endothermic reaction without passing through the liquid phase. In sublimation printing, unique sublimation dyes are transferred to sheets of “transfer” paper via liquid gel ink through a piezoelectric print head. The ink is deposited on these high release inkjet papers, which are used for the next step of the sublimation printing process. After the digital design is printed onto sublimation transfer sheets, it is placed on a heat press along with the substrate to be sublimated. In order to transfer the image from the paper to the substrate, it requires a heat press process that is a combination of time, temperature and pressure. The heat press applies this special combination, which can change depending on the substrate, to “transfer” the sublimation dyes at the molecular level into the substrate. The most common dyes used for sublimation activate at 350 degrees Fahrenheit. However, a range of 380 to 420 degrees Fahrenheit is normally recommended for optimal color. The result of the sublimation process is a nearly permanent, high resolution, full color print. Because the dyes are infused into the substrate at the molecular level, rather than applied at a topical level (such as with screen printing and direct to garment printing), the prints will not crack, fade or peel from the substrate under normal conditions.