昇華

昇華とは、物質が液体ではなく固体から気体の状態に変化することです。一例は、通常の大気圧および温度下での凍結した二酸化炭素 (ドライアイス) の蒸発です。この現象は、蒸気圧と温度の相互作用によって引き起こされます。高真空下での冷凍食品からの水の昇華は、食品を保存するために食品を凍結乾燥するために使用されます。 「昇華」という用語は、固体を気体に変換する化学プロセスではなく、物理的な状態の変化にのみ関係します。たとえばろうそくのロウを燃やすと、パラフィンが気化して酸素と結合し、二酸化炭素と水が生成されます。昇華とは違います。

• 昇華の定義:

昇華は、間に液相を通過することなく、固体から気相への遷移として定義されます。この吸熱相転移は、三重点より低い温度と圧力で発生します。

• 昇華のプロセス:

一部の分子が熱エネルギーを吸収すると、そのエネルギー状態は隣接する分子のエネルギー状態よりも大幅に高くなり、引力に打ち勝って蒸気相に逃げることができます。必要なエネルギーが増加するため、吸熱反応と呼ばれます。一方、昇華は、固体を気体に変換するのに必要な熱またはエネルギーの量として定義されます。 kJmolまたはevenkJkgで表されます。

昇華プロセスでは少数の固体しか昇華しないため、この方法は優れた精製方法です。不揮発性汚染物質を含む汚染された固体では、精製と分離の優れたアプローチでもあります。容器は、冷たい表面との接触を維持しながら、不純な固体を加熱するために使用されます。その結果、揮発性固体は昇華し、その上の冷たい表面に付着しますが、不純物は下に残ります。廃棄物が発生せず、溶剤も使用しないため、非常に環境に優しい手順です。唯一の欠点は、揮発性物質を互いに分離するのに効果がないことです.

• 昇華の 5 つの例:

a) ドライアイス : ドライアイスを作るには、まず二酸化炭素 (CO2) を液化し、次に凍結させる必要があります。これは周囲温度で元の気体状態に戻ります。

b)極蒸発: 地球極 (北極と南極) の水は摂氏 0 度以下で凍っているため、その一部は昇華して大気に戻ります。

c) 材料​​の浄化: 一般に固体である特定の合金または均質な混合物 (ヨウ素、硫黄などを含む化合物) は、制御された条件下で混合物を加熱することを含む昇華によって精製できます。一方の固体が昇華し、もう一方の固体が容器内に残るという点で、液体蒸留に匹敵します。

d) アルミニウム昇華: アルミニウムは特定の産業プロセスで昇華され、1000°C 以上に加熱し、低温での溶融を防ぐ圧力条件にさらす必要があります。

e) 惑星の降着: 超新星で放出されたガスの逆昇華は、最終的な圧力と温度によって固体物質になる可能性があり、惑星やその他の天体の固体物質の発達に関与しています.

• 逆昇華の定義:

逆昇華は、分子が溶液から沈降するプロセスを表すために化学で使用される用語です。沈着は、反対方向に発生するという点で、溶解または粒子の再同伴に似ています。再昇華とは、気体から液体状態を経ずに固体状態への相転移です。

• 逆昇華の 3 つの例:

a) 水蒸気から氷へ – 水蒸気は液体にならずに凍ります。これは、寒い時期の窓でよく見られます。

b) フィルムへの物理蒸着 – 気化したフィルムを使用して、「フィルム」と呼ばれる材料の薄い層を表面に堆積させます。

c) 葉の上で、最初の展開時。

• 蒸発と昇華の関係:

蒸発と昇華は、どちらも物質が気体に変化する位相シフトであるという点で似ています。どちらも最終的に気相になるという事実にもかかわらず、同じ物質で始まるわけではありません。液体が気体に変化することを蒸発と呼びます。固体が気体に変化することを昇華といいます。どちらも、物質の結合を壊すためにエネルギーを吸収することを伴います.

• 昇華の実用化:

氷河をすり減らすプロセスであるアブレーションは、昇華と浸食によって引き起こされます。

昇華ヨウ素を使用すると、紙に隠された指紋を明らかにすることができます。

化合物は昇華によって精製されます。有機分子には特に有益です。

ドライアイスは、昇華しやすいため、霧の効果を作成するためによく使用されます。

• 結論:

固体物質は昇華によって「蒸発」します。それは現象、性質、固体から気体への相転移です。重要性の概念は、物質の物理的属性の使用方法に影響を与える人間の概念ですが、物事には固有の価値はありません。化学精製は、昇華の最も一般的な用途の 1 つです。異なる温度や真空など、より厳しい条件を必要とする化学分子から、より柔軟な条件下で昇華できる化学分子を分離/精製することはかなり簡単です。