O sublimação reversa é um processo termodinâmico no qual uma mudança de estado exotérmica ocorre de um gás para um sólido sem primeiro se tornar um líquido. Também é conhecido pelos nomes de sublimação regressiva, dessublimação ou deposição; este último é o mais utilizado em textos escolares e enciclopédicas.
A sublimação reversa é considerada um processo exotérmico porque as partículas gasosas (átomos ou moléculas) devem perder energia ao liberar calor no ambiente; de modo que esfriem o suficiente para formar cristais, solidificar ou congelar em uma superfície.
A palavra 'deposição' (e não 'deposição') significa que a partícula é depositada a partir de uma fase gasosa sem molhar a superfície receptora. É por isso que os fenômenos de sublimação inversa são freqüentemente encontrados em objetos gelados; como a geada depositada nas folhas ou paisagens de inverno.
Essa deposição é frequentemente detectada por uma fina camada de cristais; embora também possa ser feito de um pó aparente ou argila. Ao controlar este processo, novos materiais multicamadas podem ser projetados, onde cada camada consiste em um sólido específico depositado por processos químicos ou físicos..
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A sublimação reversa, como seu próprio nome revela, é o fenômeno oposto à sublimação: ela parte não de um sólido que se evapora, mas de um gás que se solidifica ou congela..
Se você raciocinar molecularmente, vai parecer incrível que um gás seja capaz de se resfriar, a ponto de nem mesmo se condensar em primeiro lugar; ou seja, ele vai para o estado líquido.
Um gás, altamente desordenado e difuso, de repente consegue reorganizar suas partículas e se estabelecer como um sólido (qualquer que seja sua aparência).
Isso por si só será cinética e termodinamicamente difícil, pois necessita de um suporte que receba as partículas do gás e as concentre para que interajam umas com as outras enquanto perdem energia; isto é, enquanto eles esfriam. É aqui que participa a superfície exposta ao gás: servindo de suporte e trocador de calor.
As partículas de gás trocam calor com a superfície mais fria ou gelada, diminuem a velocidade e aos poucos os primeiros núcleos cristalinos são formados. Sobre esses núcleos, mais frios que o gás circundante, começam a se depositar outras partículas, que são incorporadas à sua estrutura..
O resultado final desse processo é que uma camada de cristais ou sólidos acaba se formando na superfície..
Para que a sublimação reversa ocorra, qualquer uma dessas duas condições deve ocorrer normalmente: a superfície em contato com o gás deve ter uma temperatura abaixo de seu ponto de congelamento; ou o gás tem que ser super-resfriado, de tal forma que assim que toque a superfície ele seja depositado quando perturba sua estabilidade objetivo.
Por outro lado, a deposição também pode ocorrer quando o gás está quente. Se a superfície estiver fria o suficiente, a alta temperatura do gás será transferida para ela repentinamente e fará com que suas partículas se adaptem à estrutura da superfície..
De fato, existem métodos em que a superfície nem precisa estar fria, pois participa diretamente de uma reação com as partículas gasosas que acabam por se depositar covalentemente (ou metálicas) nela..
Na indústria de tecnologia, uma metodologia que funciona desde o início e se chama deposição de vapor químico por combustão.
Quando uma cerveja está tão gelada que, ao ser retirada da geladeira, o vidro de sua garrafa fica coberto de branco, diz-se que está vestida de noiva.
A garrafa de cerveja fornece a área de superfície necessária para as moléculas de vapor d'água, HdoisOu bata e perca energia rapidamente. Se o vidro for preto, você notará como ele fica branco do nada, e você pode rasgá-lo com a unha para escrever mensagens ou desenhar nele..
Às vezes, a deposição de umidade do ambiente é tal que a cerveja parece coberta de geada branca; mas o efeito não dura muito, porque com o passar dos minutos condensa e umedece a mão de quem o segura e bebe.
Semelhante ao que acontece nas paredes de uma cerveja, o gelo se deposita nas paredes internas de algumas geladeiras. Da mesma forma, essas camadas de cristais de gelo são observadas na natureza ao nível do solo; não cai do céu ao contrário da neve.
O vapor de água super-resfriado colide com a superfície das folhas, árvores, grama, etc., e acaba dando-lhes calor, para resfriá-las e poder pousar sobre elas e se manifestar em seus padrões cristalinos característicos e radiantes..
Até agora, falou-se de água; Mas e quanto a outras substâncias ou compostos? Se houver partículas gasosas de ouro em uma câmara, por exemplo, e um objeto frio e resistente for introduzido, uma camada de ouro será depositada sobre ela. O mesmo aconteceria com outros metais ou compostos, desde que não requeiram aumento de pressão ou vácuo..
O que acabamos de descrever é sobre um método denominado deposição física, usado na indústria de materiais para criar revestimentos metálicos em peças específicas. Agora, o problema está em como obter átomos de ouro gasosos sem alto consumo de energia, já que são necessárias temperaturas muito altas..
É aí que entra o vácuo, para facilitar a passagem do sólido para o gasoso (sublimação), bem como o uso de feixes de elétrons..
A fuligem nas paredes da chaminé é frequentemente citada como um exemplo de deposição física; No entanto, as partículas muito finas de carbono, já no estado sólido e suspensas na fumaça, são simplesmente depositadas sem sofrer mudança de estado. Isso leva ao escurecimento das paredes.
Se houver uma reação química entre o gás e a superfície, então é uma deposição química. Esta técnica é comum na síntese de semicondutores, no revestimento de polímeros por camadas bactericidas e fotocatalíticas de TiO.dois, ou para fornecer um material de proteção mecânica revestindo-os com ZrOdois.
Graças à deposição química, é possível ter superfícies de diamantes, tungstênio, teluretos, nitretos, carbonetos, silício, grafenos, nanotubos de carbono, etc..
Os compostos que têm o átomo M que deseja ser depositado, e que também são suscetíveis à decomposição térmica, podem dar M à estrutura da superfície para que adira permanentemente.
É por isso que costumam ser usados reagentes organometálicos que, ao se decomporem, abandonam os átomos metálicos sem a necessidade de obtê-los diretamente; ou seja, não seria necessário usar ouro metálico, mas sim um complexo de ouro para criar o desejado “folheado” dourado..
Observe como o conceito inicial de sublimação inversa ou deposição acaba evoluindo de acordo com as aplicações tecnológicas..
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