2017-06-16 19:47:48
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升华 - 物理学中由固态变为气态的过程 免费编辑 修改义项名

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其他化学相关
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升华(sublimation)指物质从固态不经过液态直接变成气态的相变过程。相反的过程叫凝华

最常见的升华例子是干冰在常温常压下直接变成二氧化碳气体,以及灯泡里的钨丝在通电后升华成蒸气然后沉淀在灯泡内侧。

基本信息

  • 中文名

    升华

  • 外文名

    sublime

折叠 编辑本段 简史

人类对升华现象认识得很早,西晋(公元4世纪)时葛洪在《抱朴子内篇》中即记载有:"取雌黄、雄黄烧下,其中铜铸以为器复之……百日此器皆生赤乳,长数分。"这一段话描述了三硫化二砷和四硫化四砷的升华现象。明朝李时珍著的《本草纲目》(1596)载有将水银、白矾、食盐的混合物加热升华制轻粉(氯化亚汞)法。

折叠 编辑本段 详细含义

相图中,温度和压强低于三相点的部分中,有气相和固相的交界线。凡是从气相越过这条交界线变为固相的过程,都是升华。相反的过程,即从固相越过这条交界线变为气相的过程,叫凝华

升华是吸热过程,升华所吸收的焓叫升华焓(enthalpy of sublimation)或升华热(heat of sublimation)。

在一定的大气压强下,固体物质的蒸气压与外压相等时的温度,称为该物质在这个压强下的升华点。在升华点时,不但在晶体表面,而且在其内部也发生了升华,作用很剧烈。

折叠 编辑本段 实例

折叠 生活中的例子

固态的碘受热直接变成碘蒸气的过程是升华。

樟脑丸逐渐变小是升华。

冰受热直接变成水蒸气是升华。

灯泡用久了会变黑,是因为灯丝(钨)受热而升华,气体碰到玻璃,遇冷凝华

干冰受热变为气态二氧化碳是升华。

舞台上看到的雾,就是利用干冰升华吸热,使得周围温度降低,由空气中的水蒸气遇冷液化成的小水滴。

折叠 自然界的例子

当干燥的风吹过山地的雪时,一部分雪会"消失","消失"过程没有液态水的出现。这是因为这些雪升华成水蒸气了。一个具体的例子是落基山脉(Rocky Mountains)的雪 :当奇奴克风(Chinook winds)从太平洋吹到落基山脉时,风的温度并不低(15 ℃ 左右)却很干燥(湿度不到 10%),这种风吹到山上的雪时,雪升华了,没有雪水出现。

火星的南极有季节性的干冰盖,随着季节的变化,干冰盖的大小和形状会发生变化。这种干冰盖的减小是干冰升华为二氧化碳气体的过程。

折叠 编辑本段 应用

升华可以用来冷却物体。例如,运送需要冷冻的货物时,加入干冰。由于升华要吸热,干冰可以使货物保持低温。而且干冰不会使货物结霜或受潮。

卫生球利用了升华来驱虫。卫生球含萘,萘是在常温下就能升华的晶体,升华后的萘蒸气很容易被蠹和其它害虫闻到,从而起到驱虫的效果。

有机化学实验中,升华常被用来提纯产物。比如从茶叶中提取咖啡因的实验中 ,提取物是粘稠的棕色混合物(咖啡因和多种有机杂质的混合物)。要从这种混合物中提纯咖啡因,需用升华法:把混合物放进陪替式培养皿(Petri dish),用滤纸盖住培养皿,再把盛有水的烧杯压在滤纸上(为了使滤纸盖得严实,也为了冷却),之后加热培养皿,五分钟后停止加热,会看到滤纸上出现白色结晶,即为纯净的咖啡因。这是由于在加热过程中,咖啡因升华了,之后在温度较低的滤纸上凝华成为结晶。杂质没有升华,所以留在了混合物中。

折叠 编辑本段 升华方法

折叠 常压升华

在一个标准大气压(1.013×10^5 Pa)下固体的升华。

折叠 常温升华

在室温(25 ℃)下固体的升华。

折叠 真空升华

又称减压升华,由于升华与固体蒸气压和外压的相对大小有关,降低外压可以降低升华温度,在常压下不能升华或升华很慢的物质可以采用真空升华。真空升华还可防止被升华的物质因温度过高而分解或在升华时被氧化。金属镁和钐、三氯化钛苯甲酸、糖精等都可用此法提纯。

折叠 低温升华

1976年,J.W.米切尔提出低温升华技术,即将温度和压力维持在升华物质的三相点以下,使它在很低的压力(几毫米汞柱)下升华,经冷凝后捕集在冷阱中而与杂质分离。此法操作简单,产品纯度很高,例如很难用一般方法提纯成高纯试剂的过氧化氢,用此法提纯,一次即可将钴、铬、铜、铁、锰、等杂质从1000 ng/mL降至0.4~2 ng/mL。

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