Sublimaatio ( latinan sanasta sublimo "lift up"), sublimaatio on aineen siirtymistä kiinteästä tilasta välittömästi höyrytilaan ohittamalla sulamisvaihe (siirtyminen nestemäiseen tilaan) ja kiehumisvaihe . Koska aineen ominaistilavuus muuttuu sublimoinnin aikana ja energiaa absorboituu ( sublimaatiolämpö ), sublimaatio on ensimmäisen asteen faasimuutos [1] [2] .
Käänteinen prosessi on desublimaatio - aineen kondensaatio höyrytilasta nestemäisen tilan ohittaen suoraan kiinteään tilaan [2] . Kuten sublimaatio, desublimaatio on ensimmäisen asteen vaihemuutos. Desublimointi voidaan suorittaa kylmällä pinnalla tai sekoittamalla aineen höyryt kylmempään kaasuun, jolloin joitain paineistettuja kaasuja laajenevat (kiinteän hiilidioksidin muodostuminen hiilidioksidisammuttimien toiminnan aikana ). Esimerkkejä desublimaatiosta ovat sellaiset ilmakehän ilmiöt , kuten ilmakehän kosteuden desublimaatio, jolloin maan pinnalle muodostuu huurretta ja huurretta puiden oksiin ja johtoihin, huurrekuvioita ikkunaruutuihin [1] . Komeettojen ytimien muodostumisella ja muutoksella on myös sublimaatio-desublimaatioluonne [2] .
Molemmat prosessit - sekä sublimaatio että desublimaatio - tapahtuvat lämpötiloissa ja paineissa , jotka ovat pienempiä kuin ne, jotka vastaavat tarkasteltavan aineen kolmoispistettä [ 1] .
Sublimaatio on tyypillistä esimerkiksi alkuainejodille I 2 , jolla ei normaaliolosuhteissa ole nestefaasia: mustat kiteet, joilla on sininen sävy, muuttuvat (sublimoituvat) välittömästi kaasumaiseksi molekyylijodiksa (lääketieteen "jodi" on alkoholiliuos ) .
Hiilidioksidin sublimaatio (kuivajää)
Kuivajää (kiinteä hiilidioksidi ) on tyypillisin esimerkki aineesta, joka sublimoituu normaalissa ilmanpaineessa. Hiilidioksidin sublimaatiolämpötila on 194,65 K (tai -78,5 °C ), nestemäisessä tilassa hiilidioksidia voi esiintyä vain korotetussa paineessa. Joten 20 °C:ssa hiilidioksidi muuttuu nesteeksi paineessa, joka on yli 6 MPa (61,183 kgf / cm² ).
Jää soveltuu hyvin sublimaatioon , mikä määritti tämän prosessin laajan käytön yhtenä kuivausmenetelmänä .
Teollisuudessa sublimaatiota ja desublimaatiota käytetään aineiden eristämiseen kaasuvirroista (esim. ftaalihappoanhydridi , uraaniheksafluoridi ), aineiden puhdistamiseen, pakastekuivaukseen (esim. elintarvikkeet), ilma - alusten lämpösuojaukseen yliäänenopeuksilla , suoja- ja toiminnalliset pinnoitteet valmistuslaitteissa jne. [1]
Sublimoinnin vaikutus perustuu yhteen tapaan puhdistaa kiintoaineita. Tietyssä lämpötilassa yksi seoksen aineista sublimoituu nopeammin kuin toinen. Puhdistettavan aineen höyryt tiivistyvät jäähdytetylle pinnalle. Tähän puhdistusmenetelmään käytettyä laitetta kutsutaan sublimaattoriksi.
Pakastekuivaus ( muuten lyofilisointi; lyofilisointi) ( englanninkielinen lyofilisointi ) on prosessi, jossa liuotinta poistetaan jäädytetyistä liuoksista , geeleistä , suspensioista ja biologisista esineistä, joka perustuu jähmettyneen liuottimen (jään) sublimaatioon ilman nestefaasin muodostumista makromäärät.
Teollisessa sublimaatiossa alkuperäinen kappale ensin jäädytetään, ja sitten se asetetaan tyhjiöön tai kammioon , joka on täytetty inertillä kaasulla . Fyysisesti sublimaatioprosessi jatkuu, kunnes vesihöyryn pitoisuus kammiossa saavuttaa tietylle lämpötilalle normaalin tason, ja siksi ylimääräistä vesihöyryä pumpataan jatkuvasti ulos. Sublimaatiota käytetään kemianteollisuudessa , erityisesti vesiliuoksista saostamalla saatujen räjähdysvaarallisten aineiden valmistuksessa.
Sublimaatiota käytetään myös elintarviketeollisuudessa : näin esimerkiksi pakastekuivattu kahvi saadaan pakastekahviuutteesta tyhjiökuivauksella . Sublimoinnin jälkeen hedelmät painavat useita kertoja vähemmän ja palautuvat veteen. Sublimoidut tuotteet ovat ravintoarvoltaan huomattavasti parempia kuin kuivatut, koska vain vesi soveltuu sublimoitumiseen ja monet hyödylliset aineet menetetään lämpöhaihdutuksen aikana.
| Aineen termodynaamiset tilat | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vaiheen tilat |
| ||||||||||||||||
| Vaiheen siirtymät |
| ||||||||||||||||
| Hajotusjärjestelmät | |||||||||||||||||
| Katso myös | |||||||||||||||||