20化学昇華と特性の例 - 化学 - 2024

化学昇華のいくつかの例は、水、二酸化炭素、ヨウ素、ヒ素、または硫黄が受けるプロセスです。それらでは、固体から気体への直接の相変化が、前の液相への転移なしに観察されます。

昇華の古典的な例は、ドライアイス（下の画像）によって確立されています。ドライアイスは、凍結した二酸化炭素で構成されています。紫色の結晶を含むヨウ素。化合物が昇華できるかどうかを知るには、圧力と温度（PV）の関数として相図を表示する必要があります。

ドライアイスの一部が反応して、フェノールフタレインで着色された水酸化ナトリウム溶液を中和します。ソース：アレッサンドロとダミアーノ

これらの相図では、固相、液相、および気相を分離する3本の線が結合する（同時に共存する）点が観察されます。これは三重点です。このポイントの下には、平衡状態にある2つのゾーンがあります。1つは固体用、もう1つはガス用です。したがって、圧力を操作することにより、直接の固体ガス遷移が達成されます。

そのため、圧力を下げたり、真空を適用したりして加熱すると、他の多くの固体化合物が昇華することができます。

昇華の例

ドライアイス

ドライアイスまたは固体CO ₂は昇華の最も代表的な例です。湿気を残さず、寒く、芝居でよく使われる白煙を発するのでドライと呼ばれています。

製造されるとすぐに（-78.5 atC）、どの温度でも昇華し始めます。太陽にさらすだけですぐに昇華します。次の画像で確認できます。

ヨウ素

ドライアイスもヨウ素も分子状の固体です。ヨウ素は、紫色の結晶を形成するように結合したI ₂分子で構成されています。それらの分子間力は弱いので、これらの結晶のかなりの部分が加熱されると溶けるのではなく昇華します。上記は、紫色の蒸気がヨウ素から発散する理由を説明しています。

氷雪

雪に覆われた山の頂上では、結晶が受ける圧力が低いため、雪が昇華することがあります。ただし、そのような昇華は、ドライアイスやヨウ素に比べて非常に遅くなります。氷と雪の蒸気圧ははるかに低いため、昇華速度が遅くなります。

風の要因がこのゆっくりとした昇華に追加され、それが分子を氷と雪の表面から引きずり、それらの表面を侵食すると、凍結した塊はアブレーションされてしまいます。つまり、雪の丘（モレーン）を広げたり広げたりするときにサイズが小さくなります。次の画像は、氷の昇華を示しています。

メントール

ヨウ素には特有の臭いがありますが、メントールからは、特定の圧力または温度条件下で昇華できるすべての固体に共通する品質を引き出すことができます。これらは香りのよい化合物です。

固体がにおいがするという事実は、その蒸気圧が私たちのにおいの感覚でその分子を知覚できるように十分に高いことを意味します。したがって、メントール結晶は、真空で加熱されると昇華する可能性があります。蒸気が冷たい表面と接触すると、それらは明るく精製された結晶の集まりに落ち着きます。

したがって、昇華は揮発性固体の精製を可能にする技術です。言及すべき例がまだ残っている確かな例。

亜鉛

亜鉛は他の金属と比較してかなり低い沸点（419.5ºC）を持っています。真空を適用して加熱すると、結晶が昇華してしまいます。

砒素

ヒ素の場合は亜鉛の場合よりも区別されます。615°Cで昇華するために圧力を下げる必要さえありません。過度に有毒なヒ素蒸気が形成される温度。溶解または溶解するには、高圧に加熱する必要があります。

有機金属化合物

すべての有機金属化合物が昇華できることは一般化できませんが、メタロセンM（C ₅ H ₅）_2と、M-CO結合が調整された金属カルボニルで構成される幅広いレパートリーは、それらの弱い分子間相互作用。

たとえば、ニッケルセン（緑）やバナドセン（紫）などのメタロセンは昇華し、その結晶を魅力的で明るい形状に堆積させます。それほど目立たないことですが、同じことが金属カルボニルにも当てはまります。

フラーレン

バルーンC ₆₀とC ₇₀は、ロンドンの散乱力によって互いに相互作用し、分子量のみが異なります。そのような相互作用の相対的な「弱さ」は、1796ºCで大気圧と同等の蒸気圧をフラーレンに与えます。その過程で、彼らは黒い結晶を昇華させます。

カフェイン

紅茶やコーヒー豆から抽出されたカフェインは、160℃まで加熱すれば、すぐに昇華するのではなく、精製することができます。この方法は、カフェインサンプルを精製するために使用されますが、蒸気が漏れると、その内容の一部が失われます。

テオブロミン

カフェインと同様に、テオブロミンはチョコレートまたはカカオ豆から得られ、抽出後に290℃で昇華精製されます。プロセスは、真空を適用することによって促進されます。

サッカリン

サッカリン結晶は昇華し、真空作用によって精製されます。

モルヒネ

鎮痛剤として使用される合成されたモルヒネは、再び、110℃で昇華し、真空をかけることによって精製されます。モルヒネとカフェインの両方が大きな分子で構成されていますが、それらの質量に比べて分子間力は比較的弱いです。

樟脳

メントールと同様に、樟脳は香りのよい固体であり、適切に加熱すると白色の蒸気を昇華させます。

1,4-ジクロロベンゼン

1,4-ジクロロベンゼンは非常に香ばしい固体で、ナフタレンに似た臭いがあり、これも53℃で溶けます。このため、当然のことながら、昇華する可能性があります。かなりのウォーミングアップなしで、そして一ヶ月もかなりの程度まで。

ベンゾイン

クスノキのように、クスノキのような臭いのするベンゾインは昇華によって精製されます。

プリナ

プリンおよびその他の窒素含有塩基は、150℃を超える温度で昇華し、細菌細胞から真空を適用します。

砒素

615°Cの温度で、ヒ素は昇華します。これは、元素の毒性を考えると危険です。

硫黄

この要素は25〜50°Cで昇華し、有毒で窒息性のガスを発生させます。

アルミニウム

この金属は、特定の工業プロセスでは1000°Cを超える温度で昇華します。

冶金

特定の合金は昇華法によって精製されます。このようにして、合金を構成する化合物が分離され、精製された製品が得られます。

昇華印刷

昇華は、ポリエステルまたはポリエチレンの物体または表面に画像を印刷するためにも使用されます。昇華可能な固体顔料で作成された画像は、オブジェクト上で加熱され、永久的にインプリントされます。加えられた熱はまた、材料の細孔が開いて着色ガスがそれらを通過するのを助けます。

彗星トレイル

飛行機雲は、氷やその他の凍ったガスからそれらの内容物が昇華した結果です。コスモスには圧力がほとんど存在しないため、これらの岩が星を囲むと、その熱によって表面が加熱され、放射された光を反射する気体粒子のハローが発生します。

芸術的な昇華

それは化学的または物理的な領域を離れますが、「崇高」という言葉は、従来のものを超えるものにも適用されます。想像もできない美しさ、優しさ、そして深み。シンプルまたはプレーン（ソリッド）から、芸術作品またはその他の要素が上昇（ガス）して、崇高なものに変化することがあります。

印刷インキ

乾式昇華プリンターは、昇華プロセスを使用して写真品質の画像を印刷します。プロセスは、加熱すると昇華し、後で再捕捉される固体顔料を含む特殊なフィルムがあるときに始まります。

画像は、ポリエステルのスリーブ、ポット、またはアルミホイルまたはクロムホイルに印刷できます。

フレーバー

固体芳香剤も昇華します。これらの化合物は一般にエステルであり、トイレで使用されるものも含まれます。これは、化学物質が空気中に直接入り、香りを新鮮にする方法です。

カドミウム

低圧で昇華する別の要素。これは、高真空で作業している状況では特に問題になります。

黒鉛

この材料は、高真空で高アンペア数の電流を流すことによって昇華されます。この手順は、透過型電子顕微鏡でサンプルを導電性にし、より高い解像度を実現するために使用されます。

ゴールド

金の昇華は、安価なメダルや「金メッキ」のジュエリーを作るために使用されます。走査型電子顕微鏡サンプルの処理にも使用されます。

アントラセン

昇華しやすい白い固体です。この方法は一般的に精製に使用されます。

サリチル酸

昇華しやすいので、熱を和らげる軟膏として使用されます。この方法は、精製にも使用されます。

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