სუბლიმაცია (ფიზიკა)

სუბლიმაცია (გვიანდ. ლათ. < ), აქროლება — ნივთიერების გადასვლა კრისტალური მდგომარეობიდან უშალოდ (დნობის გარეშე) აირადში. სუბლიმაციის საპირისპირო პროცესი არის დეპოზიცია, იგივე დესუბლიმაცია. ამ პროცესის დროს, ნივთიერება აირიდან პირდაპირ გადადის მყარ მდგომარეობაში. სუბლიმაცია არის ზოგადი ტერმინი და გამოიყენება, რათა აღიწეროს მყარიდან აირადში გადასვლის პროცესი (სუბლიმაცია), რასაც ტემპერატურის შემცირების შემდგომ აუცილებლად მოჰყვება აირიდან მყარში გადასვლა (დელუბლიმაცია). მიუხედავად იმისა, რომ თხევადიდან აირადში გადასვლას ეწოდება აორთქლება, იგი მოიცავს თხევად ფაზასაც, ანუ აორთქლებისას ნივთიერება მყარი მდგომარეობიდან, ჯერ თხევადში, ხოლო შემდეგ აირად ფაზაში გადადის, რაც განასხვავებს მას სუბლიმაციისგან.

ნორმალური წნევის დროს, ქიმიური ნაერთებისა და ელემენტების უმეტესობა გვხვდება სხვადასხვა აგრეგატულ მდგომარეობაში. ამ შემთხვევებში კი, მყარიდან აირად მდგომარეობაში გადასვლა საჭიროებს შუალედურ თხევად მდგომარეობას. აღნიშნული წნევა წარმოადგენს ნივთიერების პარციალურ წნევას და არა მთლიანი სისტემისას (მაგ. ატმოსფერული წნევა). ზოგიერთი ნივთიერებისთვის, როგორებიცაა მაგალითად ნახშირბადი და დარიშხანი, მათთვის სუბლიმაცია ბევრად უფრო ადვილია, ვიდრე გადნობა და შემდეგ აორთქლება.

ტერმინი სუბლიმაცია გულისხმობს ნაერთის ფიზიკურ ცვლილებას და არ გამოიყენება ქიმიური რეაქციით გამოწვეული მოვლენის აღსაწერად, რაც მყარიდან აირადში გადაქცევას გულისხმობს, ანუ სუბლიმაციისას ნივთიერება არ იცვლება. მაგალითად, მყარი ამონიუმის ქლორიდის კრისტალების გაცხელებისას იგი იშლება წყალბადის ქლორიდად და ამიაკად, ეს არ არის სუბლიმაცია, ვინაიდან ნივთიერება დაიშალა და მაშასადამე შეიცვალა, რაც ქიმიური რეაქციაა.

სუბლიმაცია გამოწვეულია სითბოს მიღებით, რაც უზრუნველყოფს ზოგიერთ მოლეკულას, რათა მიიღონ საჭირო ენერგია და მეზობელი მოლეკულების მიზიდვის ძალები დაძლიონ და გადავიდნენ ორთქლის ფაზაში. ვინაიდან პროცესს დამატებითი ენერგია ესაჭიროება, ეს ნიშნავს რომ იგი ენდოთერმულია. სუბლიმაციის ენთალპია, შეიძლება გამოითვალოს შერწყმის ენთალპიისა და აორთქლების ენთალპიის ჯამით.

მაგალითები
ნახშირბადის დიოქსიდი
მყარი ნახშირბადის დიოქსიდი, იგივე მშრალი ყინული, სუბლიმაციას განიცდის ჩვეულებრივ გარემოში, თუმცა მაღალი წნევასა და სპეციალურ პირობებში იგი ჩვეულებრივად გადადის მყარიდან თხევადში.

ნაფთალინი
ნაფთალინი, ორგანული ნაერთი, რომელიც ჩვეულებრივ გვხვდება პესტიციდებში. ვინაიდან იგი არაპოლარული ნაერთია, ამიტომაც მისი მოლეკულები ერთმანეთს ვან დერ ვაალსის ძალით უკავშირდებიან. ნაფტალინი ჩვეულებრივ პირობებში არის მყარი ნივთიეება, რომელიც 80 °-ზე სუბლიმაციის გზით გადადის აირად მდგომარეობაში. მისი ორთქლის წნევა საკმაოდ მაღალია და დაახლოებით უდრის 1 კოლოპასკალს 80 °-ზე. აირად მდგომარეობაში გადასვლის შემდგომ, როდესაც იგი გრილ ზედაპირზე მოხვდება გამყარდება და ზედაპირს ჩამოეკიდება ნემსის ფორმის კრისტალების სახით.

სხვა ნივთიერებები
იოდი წარმოქმნის იასამსინფერ ორთქლს გაცხელებისას. თუმცა თხევადი იოდი წარმოიქმნება სპეციალურ ატმოსფერულ წნევასა და პირობებში, რაც მოიცავს ტემპერატურის ზუსტ რეგულირებას. სასამართლო მეცნიერებაში, სუბლიმირებულ იოდს იყენებენ, რათა ფურცელზე არსებული ანაბეჭდი თვალსაჩინო გახადონ. სუბლიმაცია ასევე ახასიათებს დარიშხანს, მენთოლსა და კოფეინს.

ნივთიერების გაწმენდა სუბლიმაციით
სუბლიმაცია არის ტექნიკა, რომელსაც ქიმიკოსები იყენებენ ნაერთების გასაწმენდად. მყარი ნივთიერება ჩვეულებრივ თავსდება სუბლიმაციის აპარატში და ცხელდება ვაკუუმში. ამ შემცირებული წნევის გამო, ნივთიერება, რომელსაც სუბლიმაციის უნარი აქვს გადადის აქროლად მდგომარეობაში, ხოლო სხვა მინარევები, რასაც აქამდე შეიცავდა ნაერთი კვლავ ჭურჭელში რჩება. გაცხელების შეწყვეტის შემდგომ, ვაკუუმიც შეივსება, ხოლო უკვე სუფთა ნივთიერება მოსცილდება გრილ ზედაპირს, რომელზეც იყო სუბლიმირებული.
გამწმენდის კიდევ უფრო მაღალი ეფექტურობისთვის გამოიყენება ტემპერატურის გრადიენტი, რაც ასევე საშუალებას იძლევა ფრაქციულად გადანაწილდნენ მინარევები. ტიპურად იყენებენ მინის მილს, რომელიც თანდათან ცხელდება კონტროლირებადი გზით. ნივთიერების გადინება ხდება ცხელი ბოლოდან, სადაც თავდაპირველი ნივთიერებაა განთავსებული, ცივ ბოლომდე, რომელიც უკავშირდება ტუმბოს. ამგვარი ტიპის ვაკუუმური სუბლიმაცია ასევე გამოიყენება ორგანული ნივთიერებების გასაწმენდად მრეწველობაშიც, იგი კარგი მეთოდია, რადგანაც ნივთიერების სიწმინდე ხშირად უდრის 99,99%-ს.

სუბლიმაციური ბეჭდვა
„- ბეჭდვა“ არის ციფრული ბეჭდვის ერთ-ერთი ტექნოლოგია, რომელიც მუშაობს პოლიესტერითა და პოლიმერული სუბსტრატებით. მას ასევე უწოდებენ ციფრულ სუბლიმაციას, ამ პროცესს ჩვეულებრივ იყენებენ ტანსაცმლის, ნიშნებისა და აფიშების გაფორმებაში, ასევე სხვა ნივთებს, როგორებიცაა მობილური ტელეფონის საფარი, ფირფიტები, ყავის ჭიქები და სხვა საგნები, რომლებსაც სუბლიმირებული ზედაპირი აქვთ. იმისათვის, რომ სურათი ქაღალდიდან სასურველ ზედაპირზე გადავიდეს, საჭიროა სითბო და დაპრესა, რომელიც ნიშნავს ტემპერატურისა და წნევის ერთობლიობას. ამ პროცესის საშუალებით გადატანა ხდება მოლეკულურ დონეზე.