SUBLIMASI PROGRESIF: KONSEP, PROSES, DAN CONTOH - KIMIA - 2025

The sublimasi progresif adalah proses termodinamika yang perubahan endotermik terjadi secara langsung negara dari padat ke gas, tanpa pembentukan sebelumnya dari cairan. Perilaku padatan dalam kondisi normal adalah memanas dan meleleh; yaitu menggabungkan. Sementara itu, pada sublimasi zat padat mulai berasap secara langsung, tanpa munculnya tetesan yang menandakan pencairannya.

Apa yang dijelaskan dalam paragraf di atas diwakili pada gambar di atas. Misalkan campuran oranye padat (kiri), yang mulai memanas. Campuran tersebut terdiri dari dua komponen atau padatan: satu kuning dan satu lagi merah, yang kombinasinya menghasilkan warna oranye.

Contoh sublimasi padatan oranye hipotetis. Sumber: Gabriel Bolívar.

Padatan merah menyublim, karena cairan tidak terbentuk darinya tetapi akhirnya diendapkan (segitiga merah) di dasar wadah atas; yang berisi es batu, dan karena itu menawarkan permukaan yang dingin. Sementara itu, padatan kuning tetap tidak berubah oleh panas (persegi panjang kuning).

Segitiga merah atau kristal disimpan berkat permukaan dingin wadah penerima (kanan), yang menyerap suhunya; Dan meskipun tidak muncul, ukuran es batu Anda akan berkurang karena penyerapan panas. Padatan kuning tidak dapat menyublim, dan jika Anda terus memanaskannya, cepat atau lambat, akan meleleh.

Konsep sublimasi progresif

Proses

Telah dikatakan bahwa sublimasi adalah suatu perubahan keadaan endotermik, karena untuk itu terjadi penyerapan panas. Jika benda padat menyerap panas energinya akan meningkat, sehingga partikelnya juga akan bergetar pada frekuensi yang lebih tinggi.

Ketika getaran ini menjadi sangat kuat, mereka akhirnya mempengaruhi interaksi antarmolekul (bukan ikatan kovalen); dan akibatnya, cepat atau lambat partikel-partikel itu akan menjauh satu sama lain, sampai mereka berhasil mengalir dan bergerak lebih bebas melalui wilayah ruang.

Dalam beberapa padatan, getarannya begitu kuat sehingga beberapa partikel "menembak" keluar dari struktur alih-alih menggumpal dalam gugus bergerak yang membentuk tetesan. Partikel-partikel ini lolos dan menyatukan "gelembung" pertama, yang lebih suka membentuk uap pertama dari padatan yang disublimasikan.

Kita berbicara bukan tentang titik leleh, tetapi tentang titik sublimasi. Meskipun keduanya bergantung pada tekanan yang berlaku pada benda padat, titik sublimasinya lebih dari itu; oleh karena itu, suhunya sangat bervariasi dengan perubahan tekanan (seperti halnya titik didih).

Dari struktur padat hingga gangguan gas

Pada sublimasi juga dikatakan terjadi peningkatan entropi pada sistem. Keadaan energik partikel berubah dari dibatasi oleh posisi tetap mereka dalam struktur padat, menjadi homogenisasi dalam arah berubah-ubah dan kacau dalam keadaan gas yang lebih seragam, di mana mereka akhirnya memperoleh energi kinetik rata-rata.

Diagram fase dan titik tripel

Titik sublimasi bergantung pada tekanan; Karena jika tidak, partikel padat akan menyerap panas bukan untuk ditembakkan ke luar angkasa di luar padatan, tetapi untuk membentuk tetesan. Itu tidak akan menyublim, tapi akan meleleh atau meleleh, seperti biasanya.

Semakin besar tekanan eksternal, semakin kecil kemungkinan sublimasi, karena padatan dipaksa untuk meleleh.

Tetapi zat padat mana yang dapat menyublim dan mana yang tidak? Jawabannya ada pada diagram fase P vs T Anda, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Diagram fase untuk zat hipotetis. Sumber: Gabriel Bolívar.

Pertama-tama kita harus melihat titik tripel dan melalui bagian bawah: titik yang memisahkan keadaan padat dan gas. Perhatikan bahwa di wilayah padatan, harus ada penurunan tekanan agar sublimasi terjadi (tidak harus pada 1 atm, tekanan atmosfer kita). Pada 1 atm, zat hipotetis akan menyublim ke suhu Ts yang dinyatakan dalam K.

Semakin panjang dan horizontal bagian atau kurva di bawah titik tripel, semakin besar kapasitas padatan untuk menyublim pada temperatur yang berbeda; tetapi jika jauh di bawah 1 atm, maka vakum tinggi akan dibutuhkan untuk mencapai sublimasi, sehingga tekanan diturunkan (0,0001 atm, misalnya).

Persyaratan

Jika titik rangkap tiga ribuan kali lebih rendah dari tekanan atmosfer, padatan tidak akan pernah menyublim bahkan dengan ultra-vakum (belum lagi kerentanannya terhadap dekomposisi oleh aksi panas).

Jika tidak demikian, sublimasi dilakukan dengan pemanasan secukupnya, dan menempatkan padatan pada ruang hampa sehingga partikelnya lebih mudah keluar, tanpa perlu menyerap begitu banyak panas.

Sublimasi menjadi sangat penting saat berhadapan terutama dengan padatan dengan tekanan uap tinggi; yaitu, tekanan di dalam, cerminan dari efisiensi interaksi mereka. Semakin tinggi tekanan uapnya, semakin harum dan semakin menyublim.

Contoh

Pemurnian padatan

Gambar padatan oranye dan komponen kemerahannya yang dapat disublimasikan adalah contoh dari apa yang direpresentasikan oleh sublimasi yang berkaitan dengan pemurnian padatan. Segitiga merah dapat disublimasikan kembali sesuai kebutuhan sampai kemurnian tinggi terjamin.

Teknik ini kebanyakan digunakan dengan padatan wangi. Misalnya: kamper, kafein, kemenyan, dan mentol.

Di antara padatan lain yang dapat disublimasikan yang kita miliki: yodium, es (di dataran tinggi), teobromin (dari coklat), sakarin, morfin dan obat-obatan lain, basa nitrogen dan antrasen.

Sintesis kristal

Kembali ke segitiga merah, sublimasi menawarkan alternatif untuk kristalisasi konvensional; Kristal tidak lagi disintesis dari larutan, tetapi melalui pengendapan uap yang paling terkontrol pada permukaan yang dingin, di mana mungkin terdapat biji kristal untuk mendukung morfologi tertentu.

Katakanlah, jika Anda memiliki kotak merah, pertumbuhan kristal akan mempertahankan geometri ini dan seharusnya tidak menjadi segitiga. Kotak merah secara bertahap akan tumbuh saat sublimasi berlangsung. Namun, ini adalah kompleks secara operasional dan molekuler, di mana banyak variabel yang terlibat.

Contoh kristal yang disintesis melalui sublimasi adalah: silikon karbida (SiC), grafit, arsen, selenium, fosfor, aluminium nitrida (AlN), kadmium sulfida (CdS), seng selenida (ZnSe), merkuri iodida (HgI ₂ ), graphene, antara lain.

Perhatikan bahwa ini sebenarnya adalah dua fenomena yang saling terkait: sublimasi dan deposisi progresif (atau sublimasi terbalik); uap bermigrasi dari padatan ke daerah atau permukaan yang lebih dingin, akhirnya mengendap dalam bentuk kristal.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
2. Wikipedia. (2019). Sublimasi (transisi fase). Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Jones, Andrew Zimmerman. (27 Januari 2019). Sublimasi. Diperoleh dari: thinkco.com
4. Sheila Morrissey. (2019). Apa itu Sublimasi dalam Kimia? - Definisi, Proses & Contoh. Belajar. Diperoleh dari: study.com
5. Elsevier BV (2019). Metode Sublimasi. ScienceDirect. Diperoleh dari: sciencedirect.com