التسامي: من الصلب مباشرة إلى الغاز

التسامي هو مصطلح متى شيء يمر بمرحلة انتقال مباشرة من صلب إلى شكل غازيأو بخار دون المرور عبر الطور السائل الأكثر شيوعًا بين الاثنين. إنها حالة تبخير محددة. يشير التسامي إلى التغيرات الفيزيائية للانتقال ، وليس إلى الحالات التي تتحول فيها المواد الصلبة إلى غاز بسبب تفاعل كيميائي. نظرًا لأن التغيير المادي من مادة صلبة إلى غاز يتطلب إضافة طاقة إلى المادة ، فهو مثال على التغيير الماص للحرارة.

تعتمد انتقالات الطور على درجة حرارة وضغط المادة المعنية. في ظل الظروف العادية ، كما هو موضح بشكل عام النظرية الحركيةيؤدي إضافة الحرارة إلى جعل الذرات الموجودة داخل المادة الصلبة تكتسب طاقة وتصبح أقل ارتباطًا ببعضها البعض. اعتمادًا على البنية الفيزيائية ، يؤدي ذلك عادةً إلى إذابة المادة الصلبة في شكل سائل.

إذا نظرت إلى مخططات المرحلة، وهو رسم بياني يصور حالات المادة لضغوط وأحجام مختلفة. تمثل "النقطة الثلاثية" في هذا الرسم البياني الحد الأدنى من الضغط الذي يمكن أن تتعامل معه المادة في المرحلة السائلة. تحت هذا الضغط ، عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون مستوى الطور الصلب ، تتحول مباشرة إلى طور الغاز.

والنتيجة هي أنه إذا كانت النقطة الثلاثية عند ضغط مرتفع ، كما في حالة ثاني أكسيد الكربون الصلب (أو ثلج جاف) ، فإن التسامي في الواقع أسهل من إذابة المادة لأن الضغوط العالية اللازمة لتحويلها إلى سوائل عادة ما تكون تحديًا لخلق.

إحدى الطرق للتفكير في هذا هو أنه إذا كنت تريد الحصول على التسامي ، فأنت بحاجة إلى الحصول على المادة تحت النقطة الثلاثية عن طريق خفض الضغط. الطريقة التي يستخدمها الكيميائيون غالبًا هي وضع المادة في فراغ وتطبيق الحرارة ، في جهاز يسمى جهاز التسامي. يعني الفراغ أن الضغط منخفض جدًا ، لذلك حتى المادة التي تذوب عادة في شكل سائل ستتسامي مباشرة إلى بخار مع إضافة الحرارة.

هذه طريقة يستخدمها الكيميائيون لتنقية المركبات وتم تطويرها في أيام ما قبل الكيمياء من الخيمياء كوسيلة لخلق أبخرة منقاة للعناصر. يمكن أن تمر هذه الغازات المنقاة بعد ذلك بعملية تكثيف ، وتكون النتيجة النهائية مادة صلبة منقية ، منذ ذلك الحين أيضًا درجة حرارة التسامي أو درجة حرارة التكثيف تختلف للشوائب عن المطلوب صلب.

ملاحظة واحدة للنظر في ما وصفته أعلاه: سوف يأخذ التكثيف الغاز في الواقع إلى سائل ، ثم يتجمد مرة أخرى إلى مادة صلبة. سيكون من الممكن أيضًا تقليل درجة الحرارة مع الاحتفاظ بالضغط المنخفض ، والحفاظ على النظام بأكمله تحت النقطة الثلاثية ، وهذا سيؤدي إلى الانتقال مباشرة من الغاز إلى الصلب. تسمى هذه العملية إيداع.