50 דוגמאות של סובלימציה > ישיר, הפוך, חיי יומיום

סובלימציה היא תהליך כימי ופיזיקלי שבו חומר עובר ישירות מהמצב המוצק אל מצב גז, מבלי לעבור את המצב הנוזלי או ממצב הגז למוצק מבלי לעבור את המצב נוזל. תופעה זו רלוונטית בכימיה ובחיי היומיום, שכן היא קיימת בתהליכים ויישומים שונים.

סובלימציה כימית היא תהליך המושפע ממספר גורמים, כולל טמפרטורה, לחץ, שטח פנים, לחות יחסית, טוהר החומר ותנאים סְבִיבָתִי.

סוגי סובלימציה כימית

1. סובלימציה ישירה

זה מתרחש כאשר חומר מוצק הופך ישירות לגז, מבלי לעבור את המצב הנוזלי.

2. סובלימציה הפוכה

הידוע גם בשם שקיעה, זהו תהליך הפוך לסובלימציה ישירה. במקרה זה, חומר במצב גז הופך ישירות למוצק.

20 דוגמאות של סובלימציה בחיי היומיום

1. קרח יבש (פחמן דו חמצני מוצק): זוהי דוגמה נפוצה של סובלימציה. כאשר קרח יבש נחשף לאוויר, הוא הופך לגז פחמן דו חמצני מבלי לעבור מצב נוזלי.
instagram story viewer
2. יוֹד: יוד הוא יסוד שעובר סובלימציה בחימום. זה עובר ממצב מוצק למצב גזי, ויוצר אדים סגולים.
3. נפתלין: בשימוש כדי להגן על בגדים מפני עש, כדורי הנפטלין מתגבשים לאט, ומשחררים אדים הדוחים את החרקים.
4. קפה מיובש בהקפאה: קפה מיובש בהקפאה הוא דוגמה לסובלימציה בתעשיית המזון. תהליך הייבוש בהקפאה כולל הסרה מהירה של מים באמצעות סובלימציה, שמירה על הטעם והארומה של הקפה.
5. הדפסת בגדים: סובלימציה משמשת בטכניקת הדפסה על בגדים, כאשר הדיו הופך לגז וחודר את הבד ויוצר עיצוב איכותי ועמיד.
6. שלג וקרח: באקלים קר ויבש, שלג וקרח יכולים לעבור סובלימציה ישירות לאדי מים, ולעקוף את המצב הנוזלי.
7. אנהידריד גופרית: דו תחמוצת הגופרית, תרכובת כימית המשמשת לשימור מזון, יכולה להתנשא בטמפרטורת החדר.
8. אוויר צח: אוויר הרים קריר הוא תוצאה של סובלימציה של קרח ושלג בגובה רב, המשחררים לחות לאוויר ומטהרים אותו.
9. טיהור מים: ניתן להשתמש בסובלימציה לטיהור מים מזוהמים על ידי אידוי בתנאים מבוקרים ולכידת האדים הטהורים.
10. פרחים מיובשים: סובלימציה משמשת בתעשיית הפרחים היבשים להסרת מים מפרחים מבלי להשפיע על המראה והצבע שלהם.
11. מטהרי אוויר מוצקים: מטהרי אוויר מוצקים פועלים על ידי סובלימציה של הרכיבים הארומטיים שלהם, משחררים ניחוחות נעימים לאוויר.
12. דאודורנטים מקל: חלק מהדאודורנטים מקל משתמשים בחומרים העוברים סובלימציה לאט ומשחררים תרכובות אנטי-מיקרוביאליות או ניחוחות המנטרלים ריחות רעים.
13. גלידת אסטרונאוט: גלידה מיובשת בהקפאה היא דוגמה לסובלימציה המיושמת על מזון. הוצאת המים מהגלידה מתבצעת באמצעות סובלימציה המאפשרת את שימורן ללא צורך בקירור.
14. טיהור אוויר: חלק ממערכות טיהור האוויר משתמשות בסובלימציה כדי להסיר מזהמים וריחות מהגוף סביבה, על ידי גרימת חלקיקים מזהמים להיצמד לחומר מוצק שנמצא לאחר מכן סובלימציה.
15. קַמפוֹר: קמפור, תרכובת מוצקה המתנשאת בטמפרטורת החדר, משמשת במוצרי טיפוח אישי וכדוחה חרקים.
16. הסרת לחות: באזורים עם לחות גבוהה, ניתן להשתמש בסובלימציה כדי להסיר עודפי לחות מהשטח אוויר, על ידי גרימת מים להסתובב ישירות מהאוויר ולהתעבות על משטח קַר.
17. התזת קרח יבש: התזת קרח יבשה משתמשת בקרח יבש להסרת לכלוך, צבע או מזהמים משטחים על ידי סובלימציה, המונעת נזק למשטח וממזערת את השימוש במוצרים כימיקלים.
18. תרסיס צבע: חלק מהתרסיסים לצבע מכילים ממיסים העוברים סובלימציה במהירות, מה שמקל על יישום הצבע ומתייבש מהר יותר.
19. תחזוקה של משטח החלקה על הקרח: מכונות מיזוג קרח, כגון זמבוניס, משתמשות בסובלימציה כדי לשמור על פני השטח של משטחי החלקה על הקרח במצב אופטימלי. מכונות אלו מגרדות ומיישרות את פני הקרח ומורחות שכבה דקה של מים שמשתפרת במהירות, ויוצרות משטח חלק ואחיד.
20. קרחונים ותצורות קרח: באזורים קרים בגובה רב, סובלימציה ממלאת תפקיד חשוב בהיווצרות ובתנועה של קרחונים וביצירת מבני קרח כמו חוזרים בתשובה וסרק. תופעות אלו מתרחשות כאשר קרח ושלג עוברים סובלימציה ומושקעים באזורים אחרים, מה שיוצר תצורות ייחודיות ומרהיבות.

10 דוגמאות של סובלימציה ישירה

1. קרח יבש: קרח יבש הופך לגז פחמן דו חמצני מבלי לעבור את השלב הנוזלי.
2. יוד: יוד מוצק הופך לאדים סגולים בחימום.
3. קמפור: קמפור מוצק מתאדה לאט לאוויר והופך לגז.
4. נפתלין: נפטלין מתאדים באיטיות לאוויר ומשחררים ריח אופייני.
5. חנקן מוצק: חנקן מוצק הופך לגז חנקן בתנאים מסוימים של טמפרטורה ולחץ נמוכים.
6. אמוניה מוצקה: אמוניה מוצקה מומרת לגז אמוניה בתנאים מסוימים של טמפרטורה ולחץ נמוכים.
7. ארסן: ארסן מוצק הופך לאדי ארסן בטמפרטורות גבוהות מבלי לעבור את השלב הנוזלי.
8. כסף כלוריד: כלוריד כסף מוצק הופך לאדי כסף כלורי בטמפרטורות גבוהות.
9. בנזן: בנזן בצורה מוצקה משתנה לאדי בנזן בטמפרטורות נמוכות.
10. חומצה בנזואית: חומצה בנזואית מוצקה הופכת לאדי חומצה בנזואית בחימום עדין.

10 דוגמאות של סובלימציה הפוכה

1. כפור: אדי מים באוויר הופכים לקרח על חלונות ומשטחים קרים מבלי לעבור את השלב הנוזלי.
2. שקיעת קרח יבש: גז פחמן דו חמצני הופך לקרח יבש מבלי לעבור את השלב הנוזלי.
3. גבישי יוד: אדי יוד מתקררים ויוצרים גבישי יוד מוצקים.
4. נפתלין: אדי נפתלין מתעבים ויוצרים גבישי נפתלין מוצקים.
5. חנקן מוצק: גז חנקן הופך לחנקן מוצק בתנאים מסוימים של טמפרטורה ולחץ נמוכים.
6. אמוניה מוצקה: גז אמוניה הופך לאמוניה מוצקה בתנאים מסוימים של טמפרטורה ולחץ נמוכים.
7. ארסן: אדי ארסן מתקררים והופכים לארסן מוצק מבלי לעבור את השלב הנוזלי.
8. כסף כלוריד: אדי כסף כלורי מתקררים ליצירת כלוריד כסף מוצק.
9. בנזן: אדי בנזן מתקררים ויוצרים גבישי בנזן מוצקים.
10. חומצה בנזואית: אדי חומצה בנזואית מתקררים והופכים לחומצה בנזואית מוצקה.

10 דוגמאות של סובלימציה בתעשייה

1. ליאופיליזציה בתעשיית התרופות: סובלימציה משמשת בתרופות לייבוש בהקפאה, כגון חיסונים, אנטיביוטיקה והורמונים, כדי לשמר את יעילותן ויציבותן לטווח ארוך.
2. ייצור מעגלים משולבים: תעשיית המוליכים למחצה משתמשת בסובלימציה כדי להפקיד שכבות דקות במיוחד של חומרים על מעגלים משולבים, ולשפר את הביצועים והיעילות שלהם.
3. ייצור מסכי OLED: סובלימציה משמשת בייצור של תצוגות דיודות פולטות אור אורגניות (OLED), שבהן מופקדות שכבות דקות של תרכובות אורגניות באמצעות סובלימציה בוואקום.
4. ציפוי מגן: סובלימציה משמשת ביישום ציפויים מגנים, כגון אלו המבוססים על תרכובות סיליקון, לשיפור עמידות בפני קורוזיה ובלאי בחלקי מתכת ואחרים חומרים.
5. ייצור פיגמנטים: סובלימציה משמשת לייצור פיגמנטים בעלי טוהר גבוה, כגון זרחן לבן וטיטניום דו חמצני, המשמשים לייצור צבעים ופלסטיק.
6. יצירת ננו-חומרים: סובלימציה היא טכניקה המשמשת בסינתזה של ננו-חומרים, כגון ננו-צינוריות פחמן וגרפן, שיש להם יישומים באלקטרוניקה, אנרגיה ורפואה.
7. שחזור מתכות יקרות: סובלימציה משמשת בשחזור של מתכות יקרות, כגון זהב וכסף, מרכיבים אלקטרוניים ופסולת אחרת באמצעות תהליכי טיהור וזיקוק.
8. תעשיית הטקסטיל: סובלימציה משמשת בהדפסת טקסטיל דיגיטלית, בה עוברים צבעי סובלימציה וחודרים לסיבי הבד ויוצרים עיצובים עמידים ועמידים.
9. ייצור זכוכית אופטית: סובלימציה משמשת לטיהור חומרים המשמשים לייצור זכוכית אופטית איכותית, כמו סידן פלואוריד, המשמש בעדשות ומנסרות.
10. תעשיית הקירור ומיזוג האוויר: סובלימציה משמשת במערכות קירור ומיזוג אוויר המשתמשות בחומרים מוצקים המשתנים חומרים, כגון חומרים לשינוי פאזה (PCM), לאחסון ולשחרור אנרגיה תרמית ביעילות.

10 חומרים שניתן לבצע סובלימציה

1. פחמן דו חמצני (CO2): בצורתו המוצקה, המכונה קרח יבש, פחמן דו חמצני יכול בקלות להתנשא בלחץ אטמוספרי ובטמפרטורת החדר, ולהפוך ישירות למצב גזי.

2. יוד (I2): יוד מוצק יכול להתנשא כאשר הוא מחומם בעדינות, ויוצר אדי יוד סגולים כהים העוקפים את השלב הנוזלי.

3. חנקן מוצק (N2): למרות שפחות נפוץ מקרח יבש, חנקן מוצק יכול להתנשא גם בתנאים מסוימים של טמפרטורה ולחץ נמוכים.

4. אמוניה (NH3): למרות שהיא בדרך כלל במצב גזי בטמפרטורת החדר, אמוניה מוצקה יכולה להתנשא בתנאים של טמפרטורה ולחץ נמוכים.

5. קמפור (C10H16O): קמפור היא תרכובת מוצקה שמתנשאת לאט בטמפרטורת החדר, משחררת אדים עם ריח אופייני.

6. נפתלין (C10H8): נפתלין, הידוע בכינויו נפתלין, הוא תרכובת מוצקה המתגברת באיטיות בטמפרטורת החדר, ומשחררת אדים בעלי ריח אופייני.

7. ארסן (As): ארסן הוא יסוד כימי שיכול לבצע סובלימציה בטמפרטורות גבוהות יותר, בסביבות 615 מעלות צלזיוס, מבלי לעבור את השלב הנוזלי.

8. בנזן (C6H6): למרות שבנזן הוא נוזל בטמפרטורת החדר, הוא יכול להתנשא כאשר הוא נמצא בצורה של גבישים מוצקים בטמפרטורות נמוכות יותר.

9. כסף כלוריד (AgCl): כסף כלוריד הוא תרכובת מוצקה שיכולה להתנשא בטמפרטורות גבוהות (בסביבות 400 מעלות צלזיוס), לעבור ישירות למצב הגזי מבלי לעבור את השלב הנוזלי.

10. חומצה בנזואית (C6H5COOH): חומצה בנזואית היא תרכובת מוצקה שיכולה להתנשא כאשר היא מחוממת בעדינות, עוקפת את השלב הנוזלי.

גורמים המשפיעים על סובלימציה

1. טֶמפֶּרָטוּרָה: טמפרטורה היא אחד הגורמים החשובים ביותר המשפיעים על סובלימציה. ככל שהטמפרטורה עולה, המולקולות של חומר מוצק צוברות אנרגיה ונעות מהר יותר, מה שמקל על המעבר למצב הגזי. בטמפרטורות נמוכות יותר, הסובלימציה תהיה איטית יותר או שלא תתרחש כלל.
2. לַחַץ: ללחץ יש גם תפקיד מכריע בסובלימציה. בלחץ נמוך, מולקולות על פני השטח של מוצק יכולות לברוח למצב הגזי ביתר קלות. בלחצים גבוהים יותר, קשה יותר למולקולות לברוח והסובלימציה עשויה להיות איטית יותר או לא להתרחש כלל.
3. אזור שטחי: ככל ששטח הפנים גדול יותר, כך נחשפות יותר מולקולות לסביבה, מה שמקל על המעבר למצב גזי. לכן, סובלימציה יכולה להיות מהירה יותר בחומרים בעלי שטח פנים גדול יותר.
4. RH: הלחות היחסית של הסביבה הסובבת יכולה להשפיע על סובלימציה. בתנאי לחות נמוכים, סובלימציה יכולה להתרחש מהר יותר, מכיוון שיש פחות מולקולות מים באוויר כדי להתחרות עם המולקולות שעוברות סובלימציה. בסביבות לחות, סובלימציה עשויה להיות איטית יותר בשל נוכחותן של יותר מולקולות מים באוויר.
5. טוהר החומר: נוכחות של זיהומים בחומר מוצק יכולה להשפיע על קצב הסובלימציה.
6. תנאים סביבתיים: גם גורמים כמו רוח וקרינת שמש יכולים להשפיע על הסובלימציה. רוח יכולה להאיץ את הסובלימציה על ידי הגדלת קצב העברת החום והסרה מהירה של מולקולות הסובלימציה מפני השטח של המוצק. קרינת השמש יכולה לספק אנרגיה נוספת לסובלימציה, במיוחד בחומרים הבולטים היטב את אור השמש.

ניסוי סובלימציה כימי

הפרדה של מלח ויוד

יש לנו תערובת של נתרן כלורי (מלח נפוץ) ויוד. כדי להפריד אותם במעבדה, נעשה שימוש בחומר הבא:

1 מצית
1 רשת
בקבוק אחד
1 זכוכית שעון

קרח:

את תערובת מלח היוד מניחים בבקבוק, מכוסים בזכוכית השעון, עליה מניחים קרח. התערובת מחוממת במבער ויתחיל להשתחרר אדי סגול.

זהו יוד סובלימטיבי, שהפך ממצב מוצק למצב גזי. כאשר גז זה נוגע בזכוכית השעון שנמצאת בטמפרטורה נמוכה, הוא מושקע ויוצר גבישים מוצקים של יוד. זוהי סובלימציה הפוכה.