화학의 승화는 중간 액체상을 통과하지 않고 물질이 고체에서 즉시 가스로 상태를 변화시키는 위상 전이를 말한다. 승화는 물질이 액체 형태로 존재하기에는 대기압이 너무 낮을 때 발생합니다. 승화는 증착의 역전이며, 가스는 즉시 고체 상태로 이동하는 위상 전이이다. 물질이 고체에서 기체 상태로 승화 될지 여부는 물질의 트리플 포인트, 물질이 세 가지 상태로 평형에 존재하는 온도 및 압력에 달려 있습니다.
물질은 물질의 트리플 포인트보다 온도와 압력에서만 승화됩니다.
승화는 고체 재료를 통한 열 흡수로 인해 발생합니다. 고체 재료는 열을 흡수하여 구성 분자를 자극합니다. 흥분된 분자는 다른 분자의 매력을 벗어나 대기에서 숭고 할 정도로 빠르게 움직입니다. 실제로, 동일한 메커니즘은 액체의 증발을 가스로 유도합니다. 온도와 압력에 따라, 탈출 된 분자는 액체로 녹거나 가스로 숭고합니다. 승화는 상태의 물리적 전이이므로 화학 반응이 고체 반응물을 기체 생성물로 변환하는 과정을 나타내지 않습니다. 연소 목재와 같은 연소 반응은 연소가 반응물의 산화로 인한 화학 반응이기 때문에 승화로 계산되지 않습니다. 승화는 에너지의 입력이 필요하므로 흡열 반응입니다.
위상 다이어그램 및 승화
물질의 위상 전이 특성은 위상 다이어그램으로 표시 될 수 있습니다. 위상 다이어그램은 물질이 위상을 변화시키는 방법을 시각적으로 표현한 것입니다. 온도/압력과 물질이 온도와 압력에서 취할 특정 물질의 관계를 보여주는 2 차원 그래프입니다. 예를 들어, 정상 압력 및 온도에서 물은 고체, 액체 또는 가스로 존재할 수 있습니다. 반면 이산화탄소는 정상 온도와 압력에서 가스로만 존재할 수 있습니다.
물질이 한 상태에서 다른 상태로 위상 전이를 겪는 지점에 해당하는 위상 다이어그램의 선. 따라서 위의 그림에서 승화는 두 섹션 사이의 전환을 결론으로 나눈 것을 말합니다. 정상적인 압력과 온도에서, 대부분의 화합물은 액체 상태를 통해 고체에서 가스로 전환되어야한다. 그러나 물질의 증기압의 영향으로 인해 물과 같은 많은 일반적인 물질은 정상적인 대기압에서 상당히 낮은 온도에서 승화시킬 것입니다.
승화의 엔탈피는 표준 온도 및 압력에서 고체 상태에서 기체 상태로의 물질 하나를 전환하기 위해 열 형태의 에너지가 얼마나 필요한지를 측정합니다. KJ/mol에서 측정 된, 승화 엔탈피는 물질의 융합과 기화 엔탈피를 첨가하여 계산 될 수 있으며, 물질을 고체에서 액체에서 액체로 변환하는 데 필요한 에너지가 각각 및 액체로 가스로 변환한다. 어떤 의미에서, 하위화를 거의 고체 물질의 동시 용융 및 증발과 같은 것으로 생각할 수 있습니다.
승화 사용 및 예
승화의 가장 흔한 예는 이산화탄소로 가스 탄소로 승화하는 드라이 아이스입니다. 고체 이산화탄소는 표준 압력에서 -78.5 ° C에서 승화 될 것이므로 개방형 드라이 아이스 블록은 매우 눈에 띄게 승화시켜 안개 기계에 드라이 아이스를 사용합니다. 이산화탄소의 삼중 점의 압력은 매우 높기 때문에 액체 이산화탄소의 증발을 통해 이산화탄소를 섭취하기가 어렵습니다.
나프탈렌은 나방 살충제에서 발견되는 또 다른 고체 물질로, 약한 반 데르 발스 세력에 의해서만 보유 된 비극성 분자로 구성되어 있기 때문에 실온에서 매우 쉽게 승화시킨다. 일반적으로, 물질 화학 결합의 강도가 약화 될수록 고체가 가스로 승화하는 데 필요한 에너지 입력이 적습니다. 표준 온도 및 압력에서 승화 될 다른 자연 발생 물질에는 요오드 및 비소가 포함됩니다. 기술적으로, 모든 물질은 올바른 온도와 압력에 있으면 승화됩니다.
승화는 또한 실험실에서 화합물과 물질을 정화하는 수단으로 사용되었습니다. 고체 물질은 인공 진공 상태에 배치되어 가열됩니다. 진공 및 고온의 저압은 순수한 물질이 냉각 된 표면에서 승화되고 수집됩니다. 그런 다음 순수한 물질은 냉각 된 표면에서 모일 수 있습니다. 승화 속도를 제어하면 결과적으로 샘플의 상대 순도가 제어됩니다. 중세의 연금술사들은이 기술을 사용하여 물질을 서로 분리하고 승화 과정을 신체의 신비로운 "영적화"로 간주했습니다
승화 과정과 역 증착은 지구의 물 사이클에 중요합니다. 액체 물에서 증발하는 것 외에도 대기는 차가운 지역과 고도에서 물 얼음의 승화로 물을 얻습니다. “치누크 바람”은 높은 고도와 저온에서 발생하는 매우 건조한 바람의 돌풍과 햇빛 외에도 눈을 직접 수증기로 승화시킵니다. 승화는 서부 록키 산맥이나 에베레스트 산과 같은 차가운 건조한 지역에서 눈을 제거하는 일반적인 방법입니다. 그런 다음 승화 된 증기는 대기에 모여 물과 얼음 결정의 구름으로 퇴적됩니다. 승화는 또한 빙하 절제의 주요 메커니즘 중 하나입니다. 빙하가 형성되는 차갑고 건조하며 저압 영역의 물 얼음은 태양의 에너지로 인해 승화됩니다. 결과적으로 질량 손실로 인해 많은 빙하 덩어리가 끊어 질 수 있습니다.
