- แนวคิดการระเหิดย้อนกลับ
- บทบาทของพื้นผิว
- ข้อตกลงและเงื่อนไข
- ตัวอย่างของการระเหิดย้อนกลับ
- เบียร์แต่งตัวเป็นเจ้าสาว
- น้ำแข็ง
- การสะสมทางกายภาพ
- การสะสมทางเคมี
- อ้างอิง
การระเหิดย้อนกลับเป็นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นจากสถานะคายความร้อนไปเป็นของแข็งโดยไม่ต้องกลายเป็นของเหลวก่อน เป็นที่รู้จักกันในชื่อของการระเหิดถอยหลัง desublimation หรือการทับถม; หลังนี้ใช้มากที่สุดในโรงเรียนและตำราสารานุกรม
การระเหิดย้อนกลับเป็นกระบวนการคายความร้อนเนื่องจากอนุภาคของก๊าซ (อะตอมหรือโมเลกุล) ต้องสูญเสียพลังงานโดยการปล่อยความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อม ในลักษณะที่ทำให้เย็นพอที่จะสร้างผลึกแข็งตัวหรือแข็งตัวบนพื้นผิว
การระเหิดย้อนกลับเกิดขึ้นที่ใดก็ตามที่มีพื้นผิวที่เย็นเพียงพอสำหรับการสะสมผลึกโดยตรงจากเฟสก๊าซ ที่มา: Pixabay
คำว่า 'การสะสม' (ไม่ใช่ 'การสะสม') หมายความว่าอนุภาคถูกฝากจากเฟสของก๊าซโดยไม่ทำให้พื้นผิวรับเปียก นั่นคือเหตุผลที่มักพบปรากฏการณ์การระเหิดผกผันบนวัตถุที่เป็นน้ำแข็ง เช่นกับน้ำค้างแข็งที่ทับถมบนใบไม้หรือทิวทัศน์ฤดูหนาว
การสะสมดังกล่าวมักถูกตรวจพบโดยชั้นบาง ๆ ของผลึก แม้ว่ามันจะทำจากผงหรือดินเหนียว โดยการควบคุมกระบวนการนี้สามารถออกแบบวัสดุหลายชั้นใหม่ได้โดยแต่ละชั้นประกอบด้วยของแข็งเฉพาะที่สะสมโดยกระบวนการทางเคมีหรือทางกายภาพ
แนวคิดการระเหิดย้อนกลับ
การระเหิดย้อนกลับตามชื่อเพียงอย่างเดียวที่เผยให้เห็นเป็นปรากฏการณ์ที่ตรงกันข้ามกับการระเหิด: มันไม่ได้เริ่มจากของแข็งที่ระเหย แต่เกิดจากก๊าซที่ทำให้แข็งตัวหรือแข็งตัว
ถ้าคุณให้เหตุผลในระดับโมเลกุลมันจะดูน่าทึ่งที่ก๊าซสามารถเย็นตัวลงจนถึงจุดที่มันไม่รวมตัวเป็นหยดน้ำตั้งแต่แรก กล่าวคือมันผ่านไปยังสถานะของเหลว
บทบาทของพื้นผิว
ทันใดนั้นก๊าซที่ไม่เป็นระเบียบและฟุ้งกระจายก็จัดการจัดเรียงอนุภาคใหม่และสร้างตัวเองเป็นของแข็ง (ไม่ว่าจะมีลักษณะอย่างไร)
ด้วยตัวมันเองสิ่งนี้จะยากต่อการเคลื่อนไหวและทางอุณหพลศาสตร์เนื่องจากต้องการการสนับสนุนที่รับอนุภาคของก๊าซและทำให้เกิดความเข้มข้นเพื่อให้พวกมันมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันในขณะที่สูญเสียพลังงาน นั่นคือในขณะที่มันเย็นลง นี่คือที่ที่พื้นผิวสัมผัสกับก๊าซมีส่วนร่วม: ทำหน้าที่เป็นตัวรองรับและตัวแลกเปลี่ยนความร้อน
อนุภาคของก๊าซจะแลกเปลี่ยนความร้อนกับพื้นผิวที่เย็นกว่าหรือเป็นน้ำแข็งดังนั้นพวกมันจึงช้าลงและเกิดนิวเคลียสผลึกแรกขึ้นทีละเล็กทีละน้อย บนนิวเคลียสเหล่านี้เย็นกว่าก๊าซโดยรอบอนุภาคอื่น ๆ จะเริ่มถูกทับถมซึ่งรวมอยู่ในโครงสร้างของมัน
ผลลัพธ์สุดท้ายของกระบวนการนี้คือชั้นของผลึกหรือของแข็งจะกลายเป็นชั้นบนพื้นผิว
ข้อตกลงและเงื่อนไข
เพื่อให้การระเหิดย้อนกลับเกิดขึ้นโดยปกติเงื่อนไขทั้งสองนี้จะต้องมีอยู่: พื้นผิวที่สัมผัสกับก๊าซจะต้องอยู่ต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง หรือก๊าซจะต้องถูกทำให้เย็นลงด้วยวิธีที่ทันทีที่สัมผัสกับพื้นผิวจะมีการสะสมเมื่อมันรบกวนเสถียรภาพของเป้าหมาย
ในทางกลับกันการสะสมอาจเกิดขึ้นได้เมื่อก๊าซร้อน หากพื้นผิวเย็นเพียงพออุณหภูมิสูงของก๊าซจะถ่ายเทไปยังมันอย่างกะทันหันและทำให้อนุภาคปรับตัวเข้ากับโครงสร้างของพื้นผิว
ในความเป็นจริงมีวิธีการที่พื้นผิวไม่จำเป็นต้องเย็นด้วยซ้ำเนื่องจากมีส่วนร่วมโดยตรงในปฏิกิริยากับอนุภาคของก๊าซที่ลงเอยด้วยโควาเลนต์ (หรือโลหะ) ที่ทับถมอยู่
ในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีมีการใช้วิธีการที่ใช้หลักการนี้กันอย่างแพร่หลายและเรียกว่าการสะสมไอสารเคมีโดยการเผาไหม้
ตัวอย่างของการระเหิดย้อนกลับ
เบียร์แต่งตัวเป็นเจ้าสาว
เมื่อเบียร์เย็นจนขวดแก้วปิดเป็นสีขาวเมื่อนำออกจากตู้เย็นจะมีการกล่าวว่ามันแต่งตัวเป็นเจ้าสาว
ขวดเบียร์ให้พื้นที่ผิวที่จำเป็นเพื่อให้โมเลกุลของไอน้ำ H 2 O ชนกันและสูญเสียพลังงานอย่างรวดเร็ว หากกระจกเป็นสีดำคุณจะสังเกตเห็นว่ามันกลายเป็นสีขาวอย่างไรและคุณสามารถฉีกมันด้วยเล็บมือเพื่อเขียนข้อความหรือวาดรูป
บางครั้งการสะสมของความชื้นจากสิ่งแวดล้อมก็ทำให้เบียร์มีน้ำค้างแข็งขาวปกคลุม แต่ผลกระทบจะอยู่ได้ไม่นานเพราะเมื่อเวลาผ่านไปมันจะควบแน่นและทำให้มือของผู้ที่ถือมันและดื่มชุ่ม
น้ำแข็ง
คล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นบนผนังของเบียร์มีน้ำค้างแข็งเกาะอยู่ที่ผนังด้านในของตู้เย็น ในทำนองเดียวกันชั้นของผลึกน้ำแข็งเหล่านี้จะสังเกตได้ในธรรมชาติที่ระดับพื้นดิน มันไม่ได้ตกลงมาจากท้องฟ้าต่างจากหิมะ
ไอน้ำที่ระบายความร้อนด้วยอุณหภูมิสูงจะชนกับพื้นผิวของใบไม้ต้นไม้หญ้า ฯลฯ และลงเอยด้วยการให้ความร้อนเพื่อทำให้เย็นลงและสามารถตกตะกอนได้และแสดงให้เห็นในลักษณะและรูปแบบผลึกที่เปล่งประกาย
การสะสมทางกายภาพ
จนถึงขณะนี้มีการพูดถึงน้ำ; แต่สารหรือสารประกอบอื่น ๆ ล่ะ? หากมีอนุภาคทองที่เป็นก๊าซอยู่ในห้องตัวอย่างเช่นและมีการนำวัตถุที่เย็นและทนต่อทองคำชั้นหนึ่งมาทับไว้ สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นกับโลหะหรือสารประกอบอื่น ๆ ตราบเท่าที่ไม่ต้องการการเพิ่มความดันหรือสูญญากาศ
สิ่งที่เพิ่งอธิบายไปนั้นเกี่ยวกับวิธีการที่เรียกว่าการสะสมทางกายภาพและใช้ในอุตสาหกรรมวัสดุเพื่อสร้างการเคลือบโลหะในชิ้นส่วนเฉพาะ ตอนนี้ปัญหาอยู่ที่การได้รับอะตอมของทองคำที่เป็นก๊าซโดยไม่ต้องใช้พลังงานสูงเนื่องจากต้องใช้อุณหภูมิที่สูงมาก
มีที่ซึ่งสูญญากาศเข้ามาเพื่ออำนวยความสะดวกในการเคลื่อนย้ายจากของแข็งไปยังก๊าซ (การระเหิด) รวมถึงการใช้ลำแสงอิเล็กตรอน
เขม่าบนผนังปล่องไฟมักถูกอ้างว่าเป็นตัวอย่างของการสะสมทางกายภาพ แม้ว่าอนุภาคคาร์บอนที่ละเอียดมากซึ่งอยู่ในสถานะของแข็งแล้วและแขวนลอยอยู่ในควันนั้นก็จะตกตะกอนโดยไม่ต้องเปลี่ยนสถานะ สิ่งนี้นำไปสู่การดำคล้ำของผนัง
การสะสมทางเคมี
หากมีปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างก๊าซกับพื้นผิวแสดงว่าเป็นการสะสมทางเคมี เทคนิคนี้เป็นเรื่องธรรมดาในการสังเคราะห์ของเซมิคอนดักเตอร์ในการเคลือบโพลิเมอร์โดยชั้นฆ่าเชื้อแบคทีเรียและออกไซด์ของ TiO 2หรือเพื่อให้เป็นวัสดุป้องกันกลโดยการเคลือบพวกเขาด้วย ZrO 2
ด้วยการสะสมทางเคมีจึงเป็นไปได้ที่จะมีพื้นผิวของเพชรทังสเตนเทลลูไรด์ไนไตรด์คาร์ไบด์ซิลิกอนกราฟีนท่อนาโนคาร์บอน ฯลฯ
สารประกอบที่มีอะตอม M ถูกทับถมและยังไวต่อการสลายตัวด้วยความร้อนสามารถให้ M เข้ากับโครงสร้างพื้นผิวเพื่อที่จะยึดติดอย่างถาวร
นั่นคือเหตุผลที่มักใช้รีเอเจนต์ออร์แกโนเมทัลลิกซึ่งเมื่อถูกย่อยสลายจะทำให้อะตอมของโลหะหมดไปโดยไม่จำเป็นต้องได้รับโดยตรงจากมัน นั่นคือมันไม่จำเป็นต้องใช้ทองเมทัลลิก แต่เป็นโกลด์คอมเพล็กซ์เพื่อสร้าง "การชุบ" ทองคำที่ต้องการ
สังเกตว่าแนวคิดเริ่มต้นของการระเหิดหรือการทับถมแบบผกผันนั้นมีวิวัฒนาการอย่างไรตามการใช้งานทางเทคโนโลยี
อ้างอิง
- Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
- Maria Estela Raffino (12 พฤศจิกายน 2562). การระเหิดย้อนกลับ ดึงมาจาก: concept.de
- วิกิพีเดีย (2019). การสะสม (การเปลี่ยนเฟส) สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13 มกราคม 2562). ความหมายของการสะสมในเคมี. ดึงมาจาก: thoughtco.com
- Malesky, มัลลอรี (06 ธันวาคม 2562). ความแตกต่างระหว่างการทับถมและการระเหิด sciencing.com. ดึงมาจาก: sciencing.com
- สารานุกรมตัวอย่าง (2019). การทับถม ดึงมาจาก: example.co