Sublimação reversa: conceito e exemplos - Ciência - 2023

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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. É também conhecido pelos nomes de sublimação regressiva, dessublimação ou deposição; este último é o mais utilizado em textos escolares e enciclopédicos.

A sublimação reversa é considerada um processo exotérmico porque as partículas gasosas (átomos ou moléculas) devem perder energia ao liberar calor para o ambiente; de forma que resfriem 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 congelados; assim como acontece com as geadas que se depositam nas folhas ou nas paisagens de inverno.


Essa deposição é freqüentemente 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.

Conceito de sublimação reversa

A sublimação reversa, como o próprio nome o revela, é o oposto da sublimação: ela parte não de um sólido que se evapora, mas de um gás que se solidifica ou congela.

Se você raciocinar molecularmente, parecerá incrível que um gás seja capaz de esfriar até o ponto em que nem mesmo se condensa; isto é, que passa ao estado líquido.

O papel da superfície

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 entre si 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 se forma na superfície.

Termos

Para que a sublimação reversa ocorra, qualquer uma dessas duas condições deve normalmente existir: 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 forma que assim que toque a superfície seja depositado quando perturba a estabilidade do 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.


Na verdade, existem métodos em que a superfície nem precisa estar fria, pois participa diretamente da 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.

Exemplos de sublimação reversa

Cerveja vestida de noiva

Quando uma cerveja está tão fria que quando o copo de sua garrafa é retirado da geladeira 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, H2Ou bata e perca energia rapidamente. Se o vidro for preto, você notará como ele se torna branco do nada e pode ser rasgado 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.

geada

Semelhante ao que acontece nas paredes de uma cerveja, o gelo se deposita nas paredes internas de alguns refrigeradores. 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.

Deposição física

Até agora, falou-se em 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 trata de um método denominado deposição física, utilizado na indústria de materiais para criar revestimentos metálicos em peças específicas. Agora, o problema está em como obter os átomos de ouro gasosos sem grande consumo de energia, pois requer 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 freqüentemente citada como um exemplo de deposição física; No entanto, as partículas de carbono muito finas, já no estado sólido e suspensas na fumaça, são simplesmente depositadas sem sofrer mudança de estado. Isso leva ao escurecimento das paredes.

Deposição química

Se houver uma reação química entre o gás e a superfície, trata-se de uma deposição química. Esta técnica é comum na síntese de semicondutores, no revestimento de polímeros por camadas bactericidas e fotocatalíticas de TiO.2, ou para fornecer um material de proteção mecânica revestindo-os com ZrO2.

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 a ser depositado, e que também são suscetíveis à decomposição térmica, podem ceder M à estrutura da superfície de modo que ela se torne permanentemente ligada.

É por esta razão que se utilizam normalmente reagentes organometálicos que, quando decompostos, rendem 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” de ouro.

Observe como o conceito inicial de sublimação inversa ou deposição acaba evoluindo de acordo com as aplicações tecnológicas.

Referências

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
  2. Maria Estela Raffino. (12 de novembro de 2019). Sublimação reversa. Recuperado de: concept.de
  3. Wikipedia. (2019). Deposição (transição de fase). Recuperado de: en.wikipedia.org
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  5. Malesky, Mallory. (06 de dezembro de 2019). A diferença entre deposição e sublimação. sciencing.com. Recuperado de: sciencing.com
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