20 EXEMPLES DE SUBLIMATION CHIMIQUE ET CARACTÉRISTIQUES - CHIMIE - 2024

Quelques exemples de sublimation chimique sont les processus que subissent l'eau, le dioxyde de carbone, l'iode, l'arsenic ou le soufre. Dans eux, le changement de phase direct d'un solide à un gaz est observé sans la transition préalable à la phase liquide.

Les exemples classiques de sublimation sont établis par la glace sèche (image du bas), qui consiste en du dioxyde de carbone congelé; et l'iode, avec ses cristaux violets. Pour savoir si un composé peut se sublimer ou non, il faut se rendre sur son diagramme de phase en fonction de la pression et de la température (PV).

Un morceau de neige carbonique réagit et neutralise une solution d'hydroxyde de sodium colorée par la phénolphtaléine. Source: Alessandro e Damiano

Dans ces diagrammes de phase, on observe un point où les trois lignes qui séparent les phases solide, liquide et gazeuse se rejoignent (et coexistent en même temps): le point triple. En dessous de ce point, il y a deux zones en équilibre: une pour le solide et une pour le gaz. Ainsi, en manipulant la pression, la transition directe solide-gaz est réalisée.

C'est pourquoi de nombreux autres composés solides sont capables de se sublimer s'ils sont chauffés en abaissant la pression ou en appliquant le vide.

Exemples de sublimation

Glace sèche

La glace sèche ou CO ₂ solide est l'exemple le plus représentatif d'une sublimation. Il est appelé sec car il ne laisse pas de trace d'humidité, il fait froid et il dégage la fumée blanche qui a tant été utilisée dans les jeux.

Dès sa fabrication (à -78,5 ºC), il commence à se sublimer à n'importe quelle température; il suffit de l'exposer au soleil pour qu'il se sublime immédiatement. Il peut être vu dans l'image suivante:

Iode

La glace sèche et l'iode sont des solides moléculaires. L'iode est composé de I ₂ molécules qui sont couplées pour former des cristaux violets. Parce que leurs forces intermoléculaires sont faibles, une partie importante de ces cristaux se sublime plutôt que de fondre lorsqu'elle est chauffée. Ce qui précède explique pourquoi les vapeurs violettes émanent de l'iode.

Glace et neige

Sur les hauteurs des sommets enneigés, la neige peut se sublimer du fait de la baisse de pression subie par ses cristaux. Cependant, une telle sublimation est extrêmement lente par rapport à la neige carbonique et à l'iode; la pression de vapeur de la glace et de la neige est beaucoup plus faible et ne se sublime donc pas aussi rapidement.

Si l'on ajoute le facteur vent à cette lente sublimation, qui entraîne les molécules de la surface de la glace et de la neige, érodant sa surface, alors les masses gelées finissent par être ablatées; c'est-à-dire qu'ils sont réduits en taille lors de l'épandage ou de la propagation de collines (moraines) de neige. L'image suivante montre la sublimation de la glace:

Menthol

Bien que l'iode ait une certaine odeur caractéristique, du menthol on peut faire ressortir une qualité partagée par tous les solides capables de se sublimer dans des conditions spécifiques de pression ou de température: ce sont des composés parfumés.

Le fait qu'un solide soit odorant signifie que sa pression de vapeur est suffisamment élevée pour que nous puissions percevoir ses molécules avec notre odorat. Ainsi, les cristaux de menthol peuvent se sublimer s'ils sont chauffés sous vide. Si les vapeurs entrent en contact avec une surface froide, elles se déposent dans une collection de cristaux brillants et purifiés.

Par conséquent, la sublimation est une technique qui permet la purification des solides volatils; des exemples solides dont il y a encore des exemples à citer.

Zinc

Le zinc a un point d'ébullition considérablement bas (419,5 ° C) par rapport aux autres métaux. S'il est également chauffé en appliquant le vide, vos cristaux finiront par se sublimer.

Arsenic

Le cas de l'arsenic est plus distingué que celui du zinc: il n'a même pas besoin de la pression pour diminuer pour se sublimer à 615ºC; température à laquelle se forment des vapeurs d'arsenic excessivement toxiques. Pour fondre ou fondre, il doit être chauffé à des pressions élevées.

Composés organométalliques

Bien qu'il ne puisse pas être généralisé que tous les composés organométalliques peuvent se sublimer, un large répertoire d'entre eux, composé de métallocènes, M (C ₅ H ₅) ₂, et de métaux carbonyles, avec des liaisons M-CO coordonnées, se sublime en raison de leurs faibles interactions intermoléculaires.

Par exemple, les métallocènes, dont le nickelocène (vert) et le vanadocène (violet), subliment puis déposent leurs cristaux dans des géométries attrayantes et lumineuses. Moins frappant, il en va de même pour les carbonyles métalliques.

Fullerènes

Les ballons C ₆₀ et C ₇₀ interagissent l'un avec l'autre au moyen des forces de dispersion de Londres, ne différant que par leurs masses moléculaires. La "faiblesse" relative de ces interactions donne aux fullerènes une pression de vapeur capable d'égaler la pression atmosphérique à 1796 ºC; et dans le processus, ils subliment leurs cristaux noirs.

Caféine

La caféine extraite du thé ou des grains de café peut être purifiée si elle est chauffée à 160 ºC, car au lieu de fondre, elle se sublime d'un coup. Cette méthode est utilisée pour purifier les échantillons de caféine, bien qu'une partie de son contenu soit perdue si les vapeurs s'échappent.

Théobromine

Comme la caféine, la théobromine, mais issue de chocolats ou de fèves de cacao, est purifiée par sublimation à 290 ° C une fois extraite. Le processus est facilité par l'application du vide.

Saccharine

Les cristaux de saccharine se subliment et sont purifiés par l'action du vide.

Morphine

La morphine synthétisée destinée à être utilisée comme analgésique est à nouveau purifiée par sublimation à 110 ° C et application de vide. La morphine et la caféine sont toutes deux constituées de grosses molécules, mais avec des forces intermoléculaires relativement faibles par rapport à leurs masses.

Camphre

Comme le menthol, le camphre est un solide parfumé, qui sublime les vapeurs blanches s'il est bien chauffé.

1,4-dichlorobenzène

Le 1,4-dichlorobenzène est un solide très parfumé, avec une odeur similaire au naphtalène, qui fond également à 53 ° C. A cause de cela, il faut supposer, à juste titre, qu'il peut se sublimer; même à un degré appréciable sans même échauffement et pendant un mois.

Benjoin

Comme le camphre, le benjoin, à l'odeur de camphre, est purifié par sublimation.

Purina

La purine et d'autres bases azotées peuvent se sublimer à des températures supérieures à 150 ° C et en appliquant le vide des cellules bactériennes.

Arsenic

A la température de 615 ° C, l'arsenic se sublime. Cela représente un danger compte tenu de la toxicité de l'élément.

Soufre

Cet élément se sublime entre 25 et 50 ° C provoquant des gaz toxiques et suffocants.

Aluminium

Ce métal est sublimé à des températures supérieures à 1000 ° C pour certains procédés industriels.

Métallurgie

Certains alliages sont purifiés par des méthodes de sublimation. De cette manière, les composés qui composent l'alliage sont séparés, obtenant des produits purifiés.

Impression par sublimation

La sublimation est également utilisée pour imprimer des images sur des objets ou des surfaces en polyester ou en polyéthylène. Une image réalisée avec des pigments solides sublimables est chauffée sur l'objet pour l'imprimer de manière permanente. La chaleur appliquée aide également les pores du matériau à s'ouvrir afin que les gaz colorés les traversent.

Sentiers de comètes

Les traînées de comètes sont le résultat de la sublimation de leur contenu à partir de la glace et d'autres gaz gelés. Comme la pression dans le Cosmos est pratiquement inexistante, lorsque ces roches entourent une étoile, leur chaleur chauffe sa surface et les amène à dégager un halo de particules gazeuses qui réfléchissent la lumière rayonnée sur elles.

Sublimation artistique

Bien qu'il quitte les domaines chimique ou physique, le mot «sublime» s'applique également à ce qui dépasse le conventionnel; une beauté, une tendresse et une profondeur inconcevables. Du simple ou du clair (solide), une œuvre artistique ou tout autre élément peut s'élever (gaz) pour se transformer en quelque chose de sublime.

Encres d'imprimerie

Les imprimantes à sublimation sèche utilisent le processus de sublimation pour imprimer des images de qualité photo. Le processus commence lorsqu'il existe des films spéciaux contenant des pigments solides qui, lorsqu'ils sont chauffés, se subliment et sont ensuite recapturés.

Les images peuvent être imprimées sur des manchons en polyester, des pots ou une feuille d'aluminium ou de chrome.

Arômes

Les assainisseurs d'air solides subliment également. Ces composés sont généralement des esters, y compris ceux qui pendent dans les toilettes. C'est ainsi que les produits chimiques pénètrent directement dans l'air et rendent l'odeur fraîche.

Cadmium

Un autre élément qui sublime à basse pression. Ceci est particulièrement problématique dans les situations où vous travaillez sous vide poussé.

Graphite

Ce matériau est sublimé en faisant passer un courant électrique d'intensité élevée dans un vide poussé. Cette procédure est utilisée en microscopie électronique à transmission pour rendre les échantillons conducteurs et avoir une résolution plus élevée.

Or

La sublimation d'or est utilisée pour fabriquer des médailles bon marché et des bijoux "plaqués or". Il est également utilisé pour le traitement d'échantillons de microscopie électronique à balayage.

Anthracène

C'est un solide blanc qui se sublime facilement. Cette méthode est généralement utilisée pour la purification.

Acide salicylique

Il s'utilise comme onguent pour soulager la fièvre car il se sublime facilement. Cette méthode est également utilisée pour sa purification.

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