- Concepte de sublimació inversa
- El paper de la superfície
- condicions
- Exemples de sublimació inversa
- Cervesa vestida de núvia
- gebre
- deposició física
- deposició química
- referències
La sublimació inversa és un procés termodinàmic en el qual ocorre un canvi d'estat exotèrmic des d'un gas a un sòlid sense primer convertir-se en un líquid. També se li coneix pels noms de sublimació regressiva, desublimación, o deposició; aquest últim és el més utilitzat en els textos escolars i enciclopèdics.
Es diu que la sublimació inversa és un procés exotèrmic perquè les partícules gasoses (àtoms o molècules) han de perdre energia alliberant calor cap a l'entorn; de tal manera que es refredin prou per formar cristalls, solidificar o congelar sobre una superfície.
La sublimació inversa es presencia a tot arreu on hi hagi una superfície prou gèlida perquè es dipositin vidres sobre ella directament d'una fase gasosa. Font: Pixabay.
La paraula 'deposició' (i no 'dipositació') vol dir que la partícula es diposita des d'una fase gasosa sense mullar la superfície receptora. És per això que els fenòmens de sublimació inversa els trobem sovint sobre objectes gèlids; tal com succeeix amb el gebre dipositada sobre de les fulles o paratges hivernals.
Freqüentment es detecta aquesta deposició per una fina capa de cristalls; tot i que també pot ser d'una pols o argila aparents. Controlant aquest procés poden dissenyar nous materials multicapes, on cada capa consisteix d'un sòlid en específic dipositat per processos químics o físics.
Concepte de sublimació inversa
La sublimació inversa, com el seu nom per si sol revela, és el fenomen oposat a la sublimació: no es parteix d'un sòlid que s'evapora, sinó d'un gas que solidifica o es congela.
Si es raona molecularment, lluirà increïble el fet que un gas sigui capaç de refredar-se, fins al punt que ni tan sols condensi en primer lloc; és a dir, que passi a l'estat líquid.
El paper de la superfície
Un gas, altament desordenat i difús, de sobte aconsegueix reordenar les seves partícules i establir-se com un sòlid (qualsevol sigui la seva aparença).
Per si sol això li serà cinètica i termodinàmicament difícil, ja que necessita d'un suport que rebi les partícules de gas i les concentri perquè vagin interaccionant entre si mentre perden energia; és a dir, mentre es refreden. És aquí on participa la superfície exposada a el gas: servir com a suport i intercanviador de calor.
Les partícules de gas intercanvien calor amb la superfície més freda o gèlida, de manera que es tornen més lentes i poc a poc es van formant els primers nuclis cristal·lins. Sobre aquests nuclis, més freds que el gas circumdant, comencen a dipositar altres partícules, les quals s'incorporen a la seva estructura.
El resultat final d'aquest procés és que sobre la superfície acaba formant-se una capa de cristalls o de sòlid.
condicions
Perquè la sublimació inversa succeeixi, d'ordinari, ha d'haver qualsevol d'aquestes dues condicions: la superfície en contacte amb el gas ha de tenir una temperatura inferior al seu punt de congelació; o el gas ha d'estar sobreenfríado, de tal manera que amb prou feines toqui la superfície es dipositi a l'pertorbar aquesta la seva meta estabilitat.
D'altra banda, també pot donar-se la deposició estant el gas calent. Si la superfície està prou freda, l'alta temperatura de l'gas es transferirà a aquest sobtadament i generarà que les seves partícules s'adaptin a l'estructura de la superfície.
De fet, hi ha mètodes on la superfície ni tan sols ha d'estar freda, ja que participa directament en una reacció amb les partícules gasoses que acaben dipositades covalentment (o metàl·licament) sobre ella.
En la indústria tecnològica s'utilitza molt una metodologia que treballa des d'aquest principi i se li crida deposició química de vapor per combustió.
Exemples de sublimació inversa
Cervesa vestida de núvia
Quan una cervesa estan tan freda que a l'treure-se de la nevera el vidre de la seva ampolla es recobreix de blanc, es diu que està vestida de núvia.
L'ampolla de la cervesa ofereix la superfície necessària perquè les molècules de vapor d'aigua, H 2 O, xoquin i perdin energia ràpidament. Si el vidre és de color negre, es notarà com del no-res es emblanqueix, i se li pot esquinçar amb l'ungla per escriure missatges o fer dibuixos sobre ella.
A vegades la deposició de la humitat de l'entorn és tal, que la cervesa llueix recoberta de gebre blanca; però l'efecte dura poc, perquè a el pas dels minuts es condensa i humiteja la mà de qui la sosté i beu.
gebre
Similar al que passa a les parets d'una cervesa, el gebre es diposita en les parets internes d'alguns refrigeradors. Així mateix, aquestes capes de cristalls de gel s'observa en la natura a nivells de terra; no cau de el cel a diferència de la neu.
El vapor d'aigua sobreenfríado xoca amb la superfície de les fulles, arbres, gespa, etc., i acaba cedint-los calor, per a així refredar-se i poder dipositar-se sobre ells, i manifestar-se en els seus característics i radiants patrons cristal·lins.
deposició física
Fins ara s'ha parlat de l'aigua; però, què hi ha d'altres substàncies o compostos? Si en una recambra hi ha partícules gasoses d'or, per exemple, i s'introdueix un objecte gèlid i resistent, llavors sobre ell es dipositarà una capa d'or. De la mateixa manera passaria amb altres metalls o compostos, sempre que no requereixin un augment de la pressió o d'un buit.
El recentment descrit es tracta d'un mètode anomenat deposició física, i s'utilitza en la indústria de materials per crear recobriments metàl·lics en peces específiques. Ara, el problema rau en com obtenir els àtoms gasosos d'or sense un elevat consum d'energia, ja que es requereix de temperatures molt altes.
És allà on entra el buit, per facilitar el pas de l'sòlid a gas (sublimació), així com l'ús de raigs d'electrons.
Se sol citar el sutge sobre les parets de les xemeneies com un exemple de deposició física; tot i que, les finíssimes partícules de carboni, ja en estat sòlid, i suspeses en el fum, senzillament es dipositen sense que experimentin canvi d'estat. Això comporta a l'ennegriment de les parets.
deposició química
Si hi ha reacció química entre el gas i la superfície, llavors es tracta d'una deposició química. Aquesta tècnica és habitual en la síntesi de semiconductors, en el recobriment de polímers per capes bactericides i fotocatalítiques de TiO 2, o per proveir un material de protecció mecànica a l'recobrir-les amb ZrO 2.
Gràcies a la deposició química es poden tenir superfícies de diamants, tungstè, telururos, nitrurs, carburs, silici, grafenos, nanotubs de carboni, etc.
Els compostos que posseeixen l'àtom M que vulgui dipositar, i que són susceptibles a més a descompondre tèrmicament, poden cedir M a l'estructura de la superfície perquè s'adhereixi permanentment.
És per això que sol acudir-se a reactius organometàl·lics, els quals al l'descompondre cedeixen els àtoms de l'metall sense necessitat d'obtenir-se d'ell directament; és a dir, no caldria utilitzar or metàl·lic, sinó un complex d'or per crear el desitjat "xapat" daurat.
Cal notar com el concepte inicial de sublimació inversa o deposició acaba evolucionant d'acord a les aplicacions tecnològiques.
referències
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
- María Deixant Raffino. (12 de novembre de al 2019). Sublimació inversa. Recuperat de: concepto.de
- Wikipedia. (2019). Deposition (phase transition). Recuperat de: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13 de gener de al 2019). Definition of Deposition in Chemistry. Recuperat de: thoughtco.com
- Malesky, Mallory. (6 desembre 2019). The Difference Between Deposition & sublimation. sciencing.com. Recuperat de: sciencing.com
- Enciclopèdia de Exemples (2019). Deposició. Recuperat de: ejemplos.co