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승화(상전이)

Sublimation (phase transition)
여기서 "승화"가 리다이렉트 됩니다.기타 용도는 승화를 참조하십시오.
니켈로센의 짙은 녹색 결정으로, 차가운 손가락에 승화하여 새로 침전

승화는 액체 상태를 [2]거치지 않고 고체에서 기체 [1]상태로 물질이 직접 이행하는 것입니다.승화는 상도에서 물질의 3배점 이하의 온도와 압력에서 일어나는 흡열 과정으로, 물질이 액체로 존재할 수 있는 최저 압력에 해당한다.승화의 역방향 과정은 물질이 기체에서 고체상으로 [3]직접 이동하는 퇴적 또는 탈승화입니다.승화는 또한 고체에서 기체로의 이행(승화)에 이어 기체에서 고체로의 이행(증착)[4]을 나타내는 총칭으로 사용되어 왔다.액체에서 기체로의 기화는 액체의 비등점 이하에서 발생하면 표면에서 증발하고, 비등점에서 발생하면 액체 내부에 기포가 형성되면서 비등하는 반면, 항상 표면에서 승화하는 고체에서 기체로의 전이는 이와 같은 구별이 없다.

정상 압력에서 대부분의 화합물과 원소는 서로 다른 온도에서 세 가지 다른 상태를 가집니다.이러한 경우, 고체에서 기체 상태로의 이행은 중간 액체 상태를 필요로 한다.참조되는 압력은 전체 시스템의 총(예: 대기압) 압력이 아니라 물질의 부분 압력입니다.따라서 특정 온도에서 상당한 증기 압력을 가진 모든 고형물은 일반적으로 공기에서 승화될 수 있습니다(예: 0°C 바로 아래의 물 얼음).탄소나 비소와 같은 일부 물질의 경우, 삼중점의 압력이 매우 높고 액체로서 얻기 어렵기 때문에 용융에서 증발하는 것보다 승화가 훨씬 쉽습니다.

승화라는 용어는 물리적 상태의 변화를 의미하며 화학 반응에서 고체가 기체로 변환되는 것을 설명하는 데 사용되지 않습니다.예를 들어 고체 염화암모늄을 염화수소 및 암모니아로 가열하는 해리는 승화가 아니라 화학반응이다.마찬가지로 파라핀 왁스를 함유한 촛불이 이산화탄소와 수증기에 연소되는 것은 승화가 아니라 산소와 화학반응이다.

승화는 일부 분자가 이웃의 흡인력을 극복하고 증기상으로 빠져나갈 수 있는 충분한 에너지를 제공하는 열의 흡수에 의해 발생합니다.이 공정에는 추가 에너지가 필요하기 때문에 흡열 변화입니다.승화의 엔탈피(승화의 열이라고도 함)는 융합의 엔탈피와 기화의 엔탈피를 더하여 계산할 수 있습니다.

1기압에서 이산화탄소 승화점(중좌)을 나타내는 이산화탄소(빨간색)와 물(파란색)의 위상도 비교.드라이아이스가 가열되면 고체상에서 기체상으로 직접 굵은 수평선을 따라 이 지점을 통과합니다.반면 물은 1기압에서 액상을 통과한다.

예

이산화탄소

드라이아이스가 공기 중에 승화

고체 이산화탄소(드라이아이스)는 대기압에서 -78.5°C(194.65K, -109.30°F) 아래의 라인을 따라 모든 곳에서 부화하지만, 액체2 CO로의 용해는 삼중점(atm, 5.56) 위의 압력과 온도에서 발생할 수 있다.

물.

0°C의 동결/녹는점 온도선 아래의 온도에서 612Pa(0.00604atm)[5]의 3중점 압력 이하의 부분 압력에 대해 눈과 얼음이 더 천천히 승화한다.동결건조 시에는 탈수물을 동결하고 그 물을 감압 또는 진공상태로 승화시킨다.한파 동안 눈밭에서 눈을 잃는 것은 종종 눈의 윗층에 직접적으로 작용하는 햇빛에 의해 발생한다.어블레이션은 빙하 얼음의 [citation needed]승화와 침식 마모를 포함하는 과정이다.

나프탈렌

나프탈렌은 나방볼과 같은 살충제에서 흔히 볼 수 있는 유기화합물로서 분자간 힘만으로 결합되어 있는 무극성 분자로 만들어지기 때문에 쉽게 승화한다.나프탈렌은 표준 대기 온도에서[6] 승화점이 약 80 °C 또는 176 °[7]F인 고체이다.저온에서는 53°[8]C에서 1mmHg의 증기 압력이 높아 고체 형태의 나프탈렌이 기체로 증발할 수 있습니다.차가운 표면에서는 나프탈렌 증기가 응고되어 바늘 모양의 결정을 형성합니다.

나프탈렌 고체 나프탈렌 서브라이밍의 승화반응을 위한 실험설정에 의한 시계의 유리바닥에 결정상 구조를 형성한다.
나프탈렌의 고체화합물이 승화하여 냉면에 결정상 구조를 형성한다.

기타 물질

차가운 손가락에서 승화하는 장뇌.바닥의 조제품은 짙은 갈색이며, 위 차가운 손가락 바닥의 흰색 정제제품은 밝은 배경에서는 잘 보이지 않습니다.

요오드는 약한 가열 시 증기를 발생시키지만, 이는 3중점 이상이기 때문에 진정한 승화는 아닙니다.요오드의 녹는점 바로 위의 온도를 조절하면 대기압에서 액체 요오드를 얻을 수 있다.법의학에서, 요오드 증기는 [9]종이 위에 잠재된 지문을 드러낼 수 있다.비소는 고온에서도 승화될 수 있다.

카드뮴과 아연은 다른 일반적인 [citation needed]물질보다 훨씬 더 많이 승화되기 때문에 진공에서 사용하기에 적합하지 않습니다.

승화에 의한 정화

진공 승화에 의한 정제 후의 페로센 결정

승화는 화학자들이 화합물을 정제하기 위해 사용하는 기술이다.고체는 일반적으로 승화 장치에 배치되어 진공 상태에서 가열됩니다.이 감소된 압력 하에서 고체는 냉각된 표면(차가운 손가락)에서 정제된 화합물로 휘발하여 응축되어 불순물의 비휘발성 잔류물을 남긴다.가열이 중단되고 진공이 제거되면 냉각 표면에서 정제된 [10][11]화합물을 채취할 수 있다.더욱 높은 정화 효율을 위해 온도 구배를 적용하여 다른 분율을 분리할 수도 있습니다.일반적인 설정에서는 제어된 방식으로 점진적으로 가열되는 진공 유리 튜브를 사용합니다.재료 흐름은 최초 재료가 배치되는 핫 엔드에서 펌프 스탠드에 연결된 콜드 엔드로 이동합니다.튜브의 길이를 따라 온도를 제어함으로써 오퍼레이터는 시스템에서 매우 휘발성이 높은 화합물이 완전히 펌핑되고(또는 별도의 콜드 트랩에 의해 잡히고), 적당한 휘발성 화합물이 튜브를 따라 다른 휘발성 화합물 및 비휘발성 화합물로 재응축 영역을 제어할 수 있습니다.핫엔드에 남아있습니다.이러한 유형의 진공 승화는 가전제품 및 기타 응용 분야의 [citation needed]표준을 충족하기 위해 매우 높은 순도(종종 99.99%)가 필요한 유기 전자 산업에서 사용되는 유기 화합물의 정화를 위한 선택 방법입니다.

이력 사용

현대 화학과 의학의 발전에 기여한 원시 과학인 고대 연금술에서 연금술사들은 기본적인 실험실 기술, 이론, 용어 그리고 실험 방법의 구조를 발전시켰다.승화는 물질이 증기로 가열된 후 즉시 가열 매체의 상부 및 경부에 침전물로 수집되는 과정을 지칭하는 데 사용되었지만(일반적으로 레토르트 또는 알렘빅) 다른 유사한 비실험적 전환을 설명하는 데에도 사용될 수 있습니다.그것은 바질 발렌타인, 조지 리플리와 같은 연금술 저자들에 의해 언급되었고, 로자리움 철학서에서는 매그넘 오퍼스의 완성에 필요한 과정으로 언급되었다.여기서 승화라는 단어는 고체와 기체 사이의 실험실 상전이와 유사한 "몸"과 "정신"의 교환을 묘사하기 위해 사용되었다.발렌타인은 그의 "Le char triompal de l'antimoine"에서 야채의 승화가 와인과 맥주의 영혼을 분리하는 데 사용될 수 있는 스파기릭스에 비유했습니다.[12]리플리는 승화의 신비로운 의미를 나타내는 언어를 더 많이 사용했는데, 이는 그 과정이 육체의 영적화와 [13]영혼의 육체화에서 이중적인 측면을 가지고 있음을 나타낸다.그는 다음과 같이 [14]쓰고 있다.

승화에는 세 가지 원인이 있지만
첫 번째 원인은 몸을 영적으로 만드는 것입니다.
두 번째는 정신은 육체적일 수 있고
그리고 그것과 함께 고정되고 실재하지.
세 번째 원인은 그것의 더러운 원본에서 비롯되었다.
그것은 깨끗해질 수 있고, 그 짠맛은 유황이다.
그 안에서 감소될 수 있습니다. 전염성이 있습니다.

승화 예측

승화의 엔탈피는 일반적으로 등분할 정리를 사용하여 예측되어 왔다.격자 에너지가 패킹 에너지의 [clarification needed]약 절반이라고 가정할 경우 다음과 같은 열역학 보정을 적용하여 승화의 엔탈피를 예측할 수 있습니다.1몰 이상 가스를 가정하면 pV = RT인 열역학 환경(압력 및 부피)에 대한 보정이 제공되므로 1RT의 보정이 이루어집니다.그런 다음 진동, 회전 및 변환에 대한 추가 보정을 적용해야 합니다.등분할 정리로부터 기체 회전과 변환이 1.5에 기여한다.각각 최종 상태로 RT, 즉 +3RT 보정이 이루어집니다.결정성 진동 및 회전은 각각 초기 상태에 3RT, 즉 -6RT에 기여한다.RT 보정의 합계. -6RT + 3RT + RT = -2RT.[15]그 결과 다음과 같은 대략적인 승화 엔탈피가 발생합니다.강체를 [16][17]가정할 경우 엔트로피 항에 대해 유사한 근사치를 찾을 수 있다.

염료 승화 인쇄

주요 기사:염료 승화 프린터

염료 서브 인쇄는 폴리에스테르와 폴리머 코팅 기판으로 작업하는 풀 컬러 아트워크를 이용한 디지털 인쇄 기술이다.디지털 승화라고도 불리는 이 과정은 의류, 간판, 배너뿐만 아니라 휴대폰 커버, 플라크, 커피 머그잔, 그리고 승화 친화적인 표면을 가진 다른 아이템들과 같은 새로운 아이템들을 장식하는 데 흔히 사용된다.이 과정은 고체에 열과 압력이 가해져 액상을 [citation needed]통과하지 않고 흡열 반응을 통해 기체로 변하는 승화 과학을 이용한다.

승화인쇄에서는 독특한 승화염료가 압전인쇄헤드를 통해 액상겔잉크를 통해 "전사"용지에 전사된다.잉크는 이 고출발 잉크젯 용지에 부착되어 승화 인쇄 프로세스의 다음 단계에 사용됩니다.디지털 디자인을 승화 전사 시트에 인쇄한 후 기판과 함께 히트프레스 위에 올려 [citation needed]승화시킨다.

용지에서 기판으로 이미지를 전송하려면 시간, 온도 및 압력을 조합한 열 프레스 프로세스가 필요합니다.가열 프레스는 기질에 따라 달라질 수 있는 이 특별한 조합을 적용하여 분자 수준의 승화 염료를 기질로 "전송"합니다.승화에 사용되는 가장 일반적인 염료는 화씨 350도에서 활성화됩니다.단, 최적의 [citation needed]색상은 보통 화씨 380~420도의 범위를 권장합니다.

승화 프로세스의 최종 결과는 거의 영구적이고 고해상도 풀컬러 인쇄입니다.염료는 (스크린 인쇄 및 의류 인쇄와 같은) 국소적인 수준에서 도포되지 않고 분자 수준에서 기판에 주입되기 때문에 정상적인 [citation needed]조건에서는 프린트가 갈라지거나 희미해지거나 기판에서 벗겨지지 않습니다.

「 」를 참조해 주세요.

테이블

물질의 상전이(
)
로.
부터
 단단한 액체. 가스 플라즈마
단단한 녹는 승화
액체. 냉동 기화
가스 퇴적 응축 이온화
플라즈마 재결합

레퍼런스

  1. ^ "Sublimate". Merriam-Webster Dictionary.
  2. ^ Whitten, Kenneth W.; Gailey, Kenneth D.; Davis, Raymond E. (1992). General chemistry (4th ed.). Saunders College Publishing. p. 475. ISBN 0-03-072373-6.
  3. ^ Boreyko, Jonathan B.; Hansen, Ryan R.; Murphy, Kevin R.; Nath, Saurabh; Retterer, Scott T.; Collier, C. Patrick (2016). "Controlling condensation and frost growth with chemical micropatterns". Scientific Reports. 6: 19131. Bibcode:2016NatSR...619131B. doi:10.1038/srep19131. PMC 4726256. PMID 26796663.
  4. ^ "Sublime". Dictionary.com Unabridged (Online). n.d.
  5. ^ Fassnacht, S. R. (2004). "Estimating Alter-shielded gauge snowfall undercatch, snowpack sublimation, and blowing snow transport at six sites in the coterminous USA". Hydrol. Process. 18 (18): 3481–3492. Bibcode:2004HyPr...18.3481F. doi:10.1002/hyp.5806. S2CID 129927018.
  6. ^ Caroll, J. (2014). Natural Gas Hydrates. p. 16. ISBN 9780128005750.
  7. ^ Staff writer(s) (2015). "what solid go through sublimation?". National Science Foundation and UCSB School-University partnership. Retrieved 13 November 2015.
  8. ^ Pavia, D. (2005). Introduction to organic laboratory technique. pp. 781–782. ISBN 978-0534408336.
  9. ^ Girard, James (2011). Criminalistics: Forensic Science, Crime and Terrorism. Jones & Bartlett Learning. pp. 143–144. ISBN 978-0-7637-7731-9.
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  12. ^ Barrett, Francis (1815). The lives of alchemystical philosophers: with a critical catalogue of books in occult chemistry, and a selection of the most celebrated treatises on the theory and practice of the hermetic art. Macdonald and Son for Lackington, Allen, & Co. p. 233.
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외부 링크

  • Wikimedia Commons에서의 승화와 관련된 미디어