Εξάχνιση

Εξάχνωση είναι η μετατροπή μιας ουσίας από στερεή σε αέρια κατάσταση χωρίς να είναι υγρή. Ένα παράδειγμα είναι η εξάτμιση παγωμένου διοξειδίου του άνθρακα (ξηρός πάγος) υπό κανονική ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία. Το φαινόμενο προκαλείται από την αλληλεπίδραση πίεσης ατμών και θερμοκρασίας. Η εξάχνωση του νερού από κατεψυγμένα τρόφιμα υπό υψηλό κενό χρησιμοποιείται για την ξήρανση με κατάψυξη τροφίμων προκειμένου να διατηρηθούν. Ο όρος «εξάχνωση» αναφέρεται μόνο σε αλλαγές φυσικής κατάστασης, όχι στη χημική διαδικασία μετατροπής ενός στερεού σε αέριο. Όταν καίγεται το κερί κεριών, για παράδειγμα, η παραφίνη εξατμίζεται και συνδυάζεται με οξυγόνο για να σχηματίσει διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Δεν είναι σαν την εξάχνωση .

• Ορισμός εξάχνωσης:

Η εξάχνωση ορίζεται ως η μετάβαση από τη στερεά στην αέρια φάση χωρίς να περάσει από μια υγρή φάση ενδιάμεσα. Αυτή η ενδόθερμη μετάβαση φάσης συμβαίνει σε θερμοκρασίες και πιέσεις κάτω από το τριπλό σημείο.

• Διαδικασία εξάχνωσης:

Όταν ορισμένα μόρια απορροφούν θερμική ενέργεια, η ενεργειακή τους κατάσταση είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή των γειτόνων τους, επιτρέποντάς τους να ξεπεράσουν τη δύναμη της έλξης και να διαφύγουν στη φάση των ατμών. Λόγω της αυξημένης ενέργειας που απαιτείται, αναφέρεται ως ενδόθερμη αντίδραση. Η εξάχνωση, από την άλλη πλευρά, ορίζεται ως η ποσότητα θερμότητας ή ενέργειας που απαιτείται για τη μετατροπή ενός στερεού σε αέριο. Εκφράζεται ως kJmol ή evenkJkg.

Επειδή μόνο ένας μικρός αριθμός στερεών μπορεί να εξαχνωθεί στη διαδικασία εξάχνωσης, αυτή η μέθοδος είναι μια καλή μέθοδος καθαρισμού. Με ένα μολυσμένο στερεό που περιλαμβάνει μη πτητικές προσμίξεις, είναι επίσης μια εξαιρετική προσέγγιση για καθαρισμό και διαχωρισμό. Ένα δοχείο χρησιμοποιείται για τη θέρμανση ενός ακάθαρτου στερεού ενώ το διατηρεί σε επαφή με την ψυχρή επιφάνεια. Ως αποτέλεσμα, τα πτητικά στερεά εξαχνώνονται και προσκολλώνται στην ψυχρή επιφάνεια από πάνω τους, ενώ οι ακαθαρσίες παραμένουν κάτω. Αυτή είναι μια πολύ φιλική προς το περιβάλλον διαδικασία επειδή δεν παράγονται απόβλητα και δεν χρησιμοποιούνται διαλύτες. Το μόνο μειονέκτημα είναι ότι είναι αναποτελεσματικό στον διαχωρισμό πτητικών ουσιών μεταξύ τους.

• Πέντε παραδείγματα εξάχνωσης:

α) Ξηρός πάγος: Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) πρέπει πρώτα να υγροποιηθεί και μετά να καταψυχθεί για να γίνει ξηρός πάγος. Αυτό επανέρχεται στην αρχική του αέρια κατάσταση σε θερμοκρασία περιβάλλοντος.

β)Πολική εξάτμιση: Επειδή το νερό στους χερσαίους πόλους (Αρκτική και Ανταρκτική) είναι παγωμένο κάτω από τους 0 βαθμούς Κελσίου, μέρος του εξαχνώνεται πίσω στην ατμόσφαιρα.

γ) Καθαρισμός υλικών: Ορισμένα κράματα ή ομοιογενή μείγματα που είναι γενικά στερεά (ενώσεις με ιώδιο, θείο κ.λπ.) μπορούν να εξευγενιστούν με εξάχνωση, η οποία περιλαμβάνει θέρμανση του μείγματος υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Είναι συγκρίσιμο με την υγρή απόσταξη καθώς το ένα στερεό εξαχνώνεται ενώ το άλλο παραμένει στο δοχείο.

δ) Εξάχνωση αλουμινίου: Το αλουμίνιο εξαχνώνεται σε ορισμένες και συγκεκριμένες βιομηχανικές διεργασίες, γεγονός που απαιτεί τη θέρμανση του σε θερμοκρασία άνω των 1000° C και την υποβολή του σε συνθήκες πίεσης που εμποδίζουν την τήξη του σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.

ε) Πλανητική προσαύξηση: Η αντίστροφη εξάχνωση των αερίων που εκπέμπονται στα σουπερνόβα, των οποίων η τελική πίεση και η θερμοκρασία μπορεί να τα ωθήσουν να γίνουν στερεά ύλη, είναι υπεύθυνη για την ανάπτυξη στερεής ύλης σε πλανήτες και άλλα ουράνια αντικείμενα.

• Προσδιορισμός αποεξάχνωσης: 

Η αποεξάχνωση είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται στη χημεία για να περιγράψει τη διαδικασία της καθίζησης των μορίων από ένα διάλυμα. Η εναπόθεση είναι παρόμοια με τη διάλυση ή την εκ νέου παρασυρμάτωση σωματιδίων στο ότι συμβαίνει προς την άλλη κατεύθυνση. Η εκ νέου εξάχνωση είναι μια μετάβαση φάσης από αέρια σε στερεή κατάσταση χωρίς να περάσει από την υγρή κατάσταση.

• 3 Παραδείγματα για αποεξάχνωση:

α)Ατμοί νερού σε πάγο – Οι υδρατμοί παγώνουν χωρίς να μετατρέπονται σε υγρό, κάτι που είναι σύνηθες φαινόμενο στα παράθυρα κατά τους ψυχρότερους μήνες.

β) Φυσικός ατμός σε φιλμ – Μια ατμοποιημένη μορφή της μεμβράνης χρησιμοποιείται για την εναπόθεση λεπτών στρωμάτων υλικού που είναι γνωστά ως "φίλμ" σε μια επιφάνεια.

γ)Σε ένα φύλλο, όταν αναπτυχθούν για πρώτη φορά.

• Σχέση μεταξύ εξάτμισης και εξάχνωσης:

Η εξάτμιση και η εξάχνωση είναι παρόμοιες στο ότι είναι και οι δύο μετατοπίσεις φάσης κατά τις οποίες μια ουσία μετατρέπεται σε αέριο. Παρά το γεγονός ότι και οι δύο καταλήγουν στην αέρια φάση, δεν ξεκινούν με την ίδια ουσία. Όταν ένα υγρό μετατρέπεται σε αέριο, ονομάζεται εξάτμιση. όταν ένα στερεό μετατρέπεται σε αέριο, ονομάζεται εξάχνωση. Και τα δύο περιλαμβάνουν την απορρόφηση ενέργειας προκειμένου να σπάσουν οι δεσμοί της ουσίας.

• Πρακτικές εφαρμογές εξάχνωσης:

Η αφαίρεση, μια διαδικασία που φθείρει τους παγετώνες, προκαλείται από εξάχνωση και διάβρωση.

Η εξάχνωση ιωδίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποκάλυψη κρυμμένων δακτυλικών αποτυπωμάτων σε χαρτί.

Οι ενώσεις καθαρίζονται με εξάχνωση. Είναι ιδιαίτερα ευεργετικό για τα οργανικά μόρια.

Ο ξηρός πάγος χρησιμοποιείται συνήθως για τη δημιουργία εφέ ομίχλης λόγω της ευκολίας εξάχνωσής του.

• Συμπέρασμα:

Μια στερεή ουσία «εξατμίζεται» με εξάχνωση. Είναι ένα φαινόμενο, μια ιδιότητα, μια μετάβαση φάσης από στερεό σε αέριο. Η έννοια της σημασίας είναι μια ανθρώπινη έννοια που επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιούμε τα φυσικά χαρακτηριστικά της ύλης, αλλά τα πράγματα δεν έχουν εγγενή αξία. Ο χημικός καθαρισμός είναι μια από τις πιο κοινές εφαρμογές της εξάχνωσης. είναι αρκετά απλό να διαχωριστούν/καθαριστούν χημικά μόρια που μπορούν να εξαχνωθούν κάτω από πιο μαλακές συνθήκες από εκείνα που απαιτούν πιο σκληρές συνθήκες, όπως σε διαφορετικές θερμοκρασίες ή στο κενό.