प्रगतिशील उच्चाटन: अवधारणा, प्रक्रिया और उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

प्रगतिशील उदात्तीकरण एक thermodynamic प्रक्रिया है जिसमें एक एन्दोठेर्मिक परिवर्तन सीधे राज्य एक ठोस से एक गैस के लिए, तब होता है तरल की पूर्व गठन के बिना है। सामान्य परिस्थितियों में ठोस का व्यवहार गर्मी करना और पिघलना है; यानी विलय करना है। इस बीच, उच्च बनाने की क्रिया में ठोस सीधे धूम्रपान करना शुरू कर देता है, इसके पिघलने के संकेत की पिछली उपस्थिति के बिना।

ऊपर दिए गए पैराग्राफ में क्या वर्णित है, ऊपर की छवि में दर्शाया गया है। मान लें कि एक ठोस नारंगी मिश्रण (बाएं), जो गर्म होना शुरू हो जाता है। मिश्रण में दो घटक या ठोस होते हैं: एक पीला और दूसरा लाल, जिसका संयोजन नारंगी रंग का उत्पादन करता है।

एक काल्पनिक नारंगी ठोस के उच्च बनाने की क्रिया का उदाहरण। स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

लाल ठोस उपखंड, चूंकि एक तरल इससे नहीं बनता है, लेकिन ऊपरी कंटेनर के आधार पर जमा (लाल त्रिकोण) को समाप्त करता है; एक जिसमें बर्फ के टुकड़े होते हैं, और इसलिए एक ठंडी सतह प्रदान करता है। इस बीच, पीले ठोस गर्मी (पीले आयत) से अपरिवर्तित रहते हैं।

लाल त्रिकोण या क्रिस्टल जमा कंटेनर (दाएं) की ठंडी सतह के लिए धन्यवाद जमा किए जाते हैं, जो उनके तापमान को अवशोषित करता है; और यहां तक ​​कि अगर यह नहीं दिखा रहा है, तो गर्मी अवशोषण के कारण आपके बर्फ के क्यूब्स का आकार घट जाना चाहिए। पीला ठोस अचेतन नहीं है, और यदि आप इसे जल्द गर्म करते हैं या बाद में यह पिघल जाएगा।

प्रगतिशील उच्च बनाने की क्रिया अवधारणा

प्रक्रिया

यह पहले से ही कहा गया है कि उच्च बनाने की क्रिया एक एंडोथर्मिक राज्य परिवर्तन है, क्योंकि इसके लिए गर्मी अवशोषण होना चाहिए। यदि ठोस गर्मी को अवशोषित करता है तो इसकी ऊर्जा बढ़ जाएगी, इसलिए इसके कण उच्च आवृत्तियों पर भी कंपन करेंगे।

जब ये कंपन बहुत मजबूत हो जाते हैं, तो वे अंतःस्रावी बातचीत को प्रभावित करते हैं (सहसंयोजक बंधन नहीं); और इसके परिणामस्वरूप, जितनी जल्दी या बाद में कण एक-दूसरे से दूर चले जाएंगे, जब तक वे अंतरिक्ष के क्षेत्रों के माध्यम से अधिक स्वतंत्र रूप से प्रवाह और स्थानांतरित करने का प्रबंधन नहीं करते हैं।

कुछ ठोसों में, कंपन इतने मजबूत होते हैं कि कुछ कण एक गिरते हुए गुच्छों को परिभाषित करने वाले गुच्छों में एकत्र होने के बजाय संरचना से बाहर निकलते हैं। ये कण पहले "बुलबुले" से बचते हैं और एकीकृत होते हैं, जो कि अचेतन ठोस के पहले वाष्प बनाने के लिए आते हैं।

हम बोलते हैं तब एक गलनांक का नहीं, बल्कि उच्च बनाने की क्रिया का। यद्यपि दोनों ठोस पर प्रचलित दबाव पर निर्भर हैं, उच्च बनाने की क्रिया बिंदु अधिक है; इसलिए, इसका तापमान दबाव में परिवर्तन (जैसा कि क्वथनांक होता है) के साथ उल्लेखनीय रूप से भिन्न होता है।

ठोस संरचना से लेकर गैसीय विकार

उच्च बनाने की क्रिया में यह भी कहा जाता है कि प्रणाली की एन्ट्रापी में वृद्धि हुई है। कणों की ऊर्जावान अवस्थाएं ठोस संरचना में अपने निश्चित पदों तक सीमित होने से अधिक समान गैसीय अवस्था में अपनी मकर और अराजक दिशाओं में समरूपता के लिए जाती हैं, जहां वे अंततः एक औसत गतिज ऊर्जा प्राप्त करते हैं।

चरण आरेख और त्रिगुण बिंदु

उच्च बनाने की क्रिया दबाव पर निर्भर करता है; क्योंकि अन्यथा, ठोस कण ऊष्मा को अवशोषित करेंगे कि वह ठोस के बाहर अंतरिक्ष में न जाए, बल्कि बूंदों का निर्माण करे। यह उदात्त नहीं होगा, लेकिन पिघल जाएगा या पिघल जाएगा, जैसा कि सबसे सामान्य है।

बाहरी दबाव जितना अधिक होता है, उतनी ही उच्च बनाने की क्रिया कम होती है, क्योंकि ठोस पिघलने के लिए मजबूर होता है।

लेकिन कौन से ठोस अचेतन हैं और कौन से नहीं हैं? उत्तर आपके P बनाम T चरण आरेखों में निहित है, जैसे नीचे दिखाया गया है:

एक काल्पनिक पदार्थ के लिए चरण आरेख। स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

हमें पहले ट्रिपल पॉइंट को देखना चाहिए और निचले हिस्से से गुजरना चाहिए: वह जो ठोस और गैसीय अवस्थाओं को अलग करता है। ध्यान दें कि ठोस के क्षेत्र में घटाव के लिए दबाव में गिरावट होनी चाहिए (जरूरी नहीं कि 1 बजे, हमारे वायुमंडलीय दबाव)। 1 बजे, काल्पनिक पदार्थ K में व्यक्त तापमान Ts के प्रति उदासीन हो जाएगा।

ट्रिपल बिंदु से नीचे लंबा और क्षैतिज खंड, वक्र, अलग-अलग तापमान पर ठोस की क्षमता जितनी अधिक होगी; लेकिन अगर यह 1 एटीएम से कम है, तो उच्च रिक्त स्थान को उच्च बनाने की क्रिया की आवश्यकता होगी, जैसे कि दबाव कम किया जाता है (उदाहरण के लिए 0.0001 एटीएम)।

शर्तें

यदि त्रिगुण बिंदु वायुमंडलीय दबाव की तुलना में हजारों गुना कम है, तो ठोस कभी भी अल्ट्रा-वैक्यूम के साथ भी उदासीन नहीं होगा (गर्मी की क्रिया द्वारा अपघटन के लिए इसकी संवेदनशीलता का उल्लेख नहीं करने के लिए)।

यदि यह मामला नहीं है, तो बारीकियों को मध्यम रूप से गर्म करके, और एक वैक्यूम के लिए ठोस के अधीन किया जाता है, ताकि इसके कण इतनी आसानी से बच जाएं, बिना उन्हें इतनी गर्मी अवशोषित करने की आवश्यकता न हो।

उच्च वाष्प दबाव के साथ विशेष रूप से ठोस पदार्थों से निपटने के दौरान उच्च बनाने की क्रिया बहुत महत्वपूर्ण हो जाती है; यह है, अंदर दबाव, उनकी बातचीत की दक्षता का एक प्रतिबिंब। इसकी वाष्प का दबाव जितना अधिक होता है, यह उतना ही अधिक सुगंधित होता है, और यह उतना ही उच्च बनाने योग्य होता है।

उदाहरण

शोधन शुद्धि

नारंगी ठोस की छवि और इसके उच्च बनाने योग्य लाल रंग के घटक का एक उदाहरण है कि उच्च बनाने की क्रिया का प्रतिनिधित्व करता है क्योंकि यह ठोस पदार्थों की शुद्धि से संबंधित है। जब तक उच्च शुद्धता की गारंटी न हो, तब तक लाल त्रिकोणों को फिर से उच्चीकृत किया जा सकता है।

इस तकनीक का उपयोग ज्यादातर सुगंधित ठोस पदार्थों के साथ किया जाता है। उदाहरण के लिए: कपूर, कैफीन, बेंज़ोइन और मेन्थॉल।

अन्य ठोस पदार्थों में जो हमारे पास उच्च स्तर के हो सकते हैं: आयोडीन, बर्फ (उच्च ऊंचाई पर), थियोब्रोमाइन (चॉकलेट से), सैकरीन, मॉर्फिन और अन्य ड्रग्स, नाइट्रोजनस बेस और एन्थ्रेसीन।

क्रिस्टल संश्लेषण

लाल त्रिकोण पर लौटना, उच्च बनाने की क्रिया पारंपरिक क्रिस्टलीकरण के लिए एक विकल्प प्रदान करता है; क्रिस्टल को अब एक समाधान से संश्लेषित नहीं किया जाएगा, लेकिन एक ठंडी सतह पर वाष्पों के सबसे नियंत्रित संभावित जमाव के माध्यम से, जहां एक विशिष्ट आकृति विज्ञान के पक्ष में आसानी से क्रिस्टलीय बीज हो सकते हैं।

कहते हैं, अगर आपके पास लाल वर्ग हैं, तो क्रिस्टल की वृद्धि इस ज्यामिति को बनाए रखेगी और वे त्रिकोणीय नहीं बनना चाहिए। लाल वर्ग धीरे-धीरे बढ़ेगा क्योंकि उच्च बनाने की क्रिया होती है। हालांकि, यह एक परिचालन और आणविक रूप से जटिल परिसर है, जिसमें कई चर शामिल हैं।

उच्च बनाने की क्रिया के माध्यम से संश्लेषित क्रिस्टल के उदाहरण हैं: सिलिकॉन कार्बाइड (SiC), ग्रेफाइट, आर्सेनिक, सेलेनियम, फास्फोरस, एल्यूमीनियम नाइट्राइड (AlN), कैडमियम सल्फाइड (CdS), जस्ता सेलेनाइड (ZnSe), पारा आयोडाइड (HgI ₂₎), ग्राफीन, दूसरों के बीच में।

ध्यान दें कि ये वास्तव में दो अंतर्निर्मित घटनाएं हैं: प्रगतिशील उच्च बनाने की क्रिया और जमाव (या उलटा उच्चीकरण); वाष्प ठोस से ठंडे क्षेत्रों या सतहों की ओर पलायन करता है, अंत में क्रिस्टल के रूप में बस जाता है।

संदर्भ

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