Η εξάχνωση είναι ο όρος για το πότε ύλη υφίσταται μια μετάβαση φάσης απευθείας από ένα στερεό σε αέρια μορφή, ή ατμών, χωρίς να διέρχεται από την πιο κοινή υγρή φάση μεταξύ των δύο. Πρόκειται για μια ειδική περίπτωση εξάτμισης. Η εξάχνωση αναφέρεται στις φυσικές μεταβολές της μετάβασης και όχι στις περιπτώσεις όπου τα στερεά μετατρέπονται σε αέριο λόγω χημικής αντίδρασης. Επειδή η φυσική αλλαγή από ένα στερεό σε ένα αέριο απαιτεί την προσθήκη ενέργειας στην ουσία, είναι ένα παράδειγμα μιας ενδόθερμης αλλαγής.
Πώς λειτουργεί η Εξάχνωση
Οι μεταβάσεις φάσης εξαρτώνται από τη θερμοκρασία και την πίεση του εν λόγω υλικού. Υπό κανονικές συνθήκες, όπως περιγράφεται γενικά από το κινητική θεωρία, η προσθήκη θερμότητας αναγκάζει τα άτομα μέσα σε ένα στερεό να αποκτήσουν ενέργεια και να γίνουν λιγότερο σφιχτά δεμένα μεταξύ τους. Ανάλογα με τη φυσική δομή, αυτό συνήθως προκαλεί την τήξη του στερεού σε υγρή μορφή.
Αν κοιτάξετε το φάσεων, το οποίο είναι ένα γράφημα που απεικονίζει τις καταστάσεις της ύλης για διάφορες πιέσεις και όγκους. Το "τριπλό σημείο" σε αυτό το διάγραμμα αντιπροσωπεύει την ελάχιστη πίεση για την οποία μπορεί να πάρει η ουσία στην υγρή φάση. Κάτω από αυτή την πίεση, όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από το επίπεδο της στερεάς φάσης, μεταβαίνει απευθείας στην αέρια φάση.
Η συνέπεια αυτού είναι ότι εάν το τριπλό σημείο είναι σε υψηλή πίεση, όπως στην περίπτωση του στερεού διοξειδίου του άνθρακα (ή ξηρό πάγο), τότε η εξάχνωση είναι στην πραγματικότητα ευκολότερη από τη τήξη της ουσίας, καθώς οι υψηλές πιέσεις που απαιτούνται για να μετατραπούν σε υγρά είναι τυπικά μια πρόκληση για δημιουργία.
Χρήσεις για εξάχνωση
Ένας τρόπος να σκεφτείτε αυτό είναι ότι εάν θέλετε να έχετε εξάχνωση, πρέπει να πάρετε την ουσία κάτω από το τριπλό σημείο μειώνοντας την πίεση. Μια μέθοδος που συχνά χρησιμοποιούν οι χημικοί είναι η τοποθέτηση της ουσίας σε κενό και η εφαρμογή θερμότητας σε μια συσκευή που ονομάζεται συσκευή εξάχνωσης. Το κενό σημαίνει ότι η πίεση είναι πολύ χαμηλή, οπότε ακόμη και μια ουσία που συνήθως λιώνει σε υγρή μορφή θα εξαγνισθεί απευθείας σε ατμό με την προσθήκη της θερμότητας.
Αυτή είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται από τους χημικούς για τον καθαρισμό των ενώσεων και αναπτύχθηκε στις ημέρες προχημείας της αλχημείας ως μέσο δημιουργίας καθαρισμένων ατμών στοιχείων. Αυτά τα καθαρισμένα αέρια μπορούν κατόπιν να περάσουν από μια διαδικασία συμπύκνωσης, με το τελικό αποτέλεσμα να είναι ένα καθαρισμένο στερεό, καθώς και τα δύο η θερμοκρασία εξάχνωσης ή η θερμοκρασία συμπύκνωσης θα ήταν διαφορετική για τις προσμίξεις από ότι για την επιθυμητή στερεός.
Μια παρατήρηση σχετικά με τα όσα περιγράψαμε παραπάνω: η συμπύκνωση θα έπαιρνε πράγματι το αέριο σε ένα υγρό, το οποίο θα παγώσει και πάλι σε ένα στερεό. Θα ήταν επίσης δυνατό να μειωθεί η θερμοκρασία διατηρώντας τη χαμηλή πίεση διατηρώντας ολόκληρο το σύστημα κάτω από το τριπλό σημείο και αυτό θα προκαλούσε μια μετάβαση απευθείας από το αέριο σε στερεό. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται κατάθεση.