Йод уникален тем, что способен переходить из твердого состояния сразу в газообразное, минуя жидкую фазу. Это редкое свойство называется сублимацией или возгонкой. Давайте разберемся, что такое возгонка йода, как она происходит, где применяется и какие удивительные особенности обнаруживает этот химический элемент.
Сущность явления сублимации йода
Сублимация - это переход вещества из твердого состояния сразу в газообразное, минуя жидкую фазу. В отличие от испарения, при котором жидкость постепенно переходит в пар, сублимация йода происходит мгновенно. Твердые кристаллы йода превращаются в фиолетовый газ без промежуточной жидкой стадии.
Сублима́ция (от лат. sublimo «возносить»), возго́нка — переход вещества из твердого состояния сразу в парообразное, минуя стадию плавления (перехода в жидкое состояние) и кипения.
Это становится возможным благодаря особенностям строения молекулы йода. Атомы йода соединены достаточно слабыми связями, которые легко разрываются при подводе тепла, не достигая температуры плавления 113,5°С.
Условия возгонки йода
Сублимация йода происходит при комнатной температуре и атмосферном давлении. Достаточно лишь незначительного подогрева твердого йода для запуска процесса. При температуре около 40°С скорость испарения йода резко возрастает.
- Температура: 30-50°С
- Давление: 1 атм
- Агрегатное состояние: твердое вещество
При превышении температуры в 100°С происходит бурное разложение кристаллов йода с интенсивным парообразованием фиолетового цвета.
Описание процесса сублимации
Возьмем для наглядной демонстрации порошок кристаллического йода темно-серого, почти черного цвета. Поместим его в стеклянную колбу и начнем медленно подогревать. Как только температура в колбе приблизится к 30-40°С, мы заметим, как твердые частицы йода начнут стремительно исчезать. Это и есть начало процесса сублимации.
Одновременно в колбе появится фиолетовая дымка - пары газообразного йода. Чем выше температура, тем интенсивнее разлагаются кристаллы йода с образованием газа. Таким образом, в результате возгонки йода мы наблюдаем быстрый переход твердого порошка в газ без промежуточной жидкой фазы.
Если теперь резко охладить стеклянную колбу, то пары йода вновь конденсируются с образованием мелких темных кристаллов на стенках сосуда. Этот обратный процесс называется десублимацией или ресублимацией.
Температура сублимации
Как уже было сказано, йод - это вещество, способное сублимироваться при комнатной температуре порядка 20°С. Однако скорость процесса при этом крайне мала. Чтобы ускорить разложение кристаллов йода, необходим прогрев до 30-50°С.
Максимальная интенсивность испарения йода достигается при 100°С. При более высоких температурах скорость возгонки практически не меняется, так как весь твердый йод успевает мгновенно перейти в газообразное состояние.
Другие примеры сублимации
Йод далеко не единственный представитель химических элементов и соединений, обладающих способностью к сублимации. К наиболее известным примерам относятся:
- Сухой лед (твердая углекислота CO2)
- Нафталин (органическое вещество)
- Пара дихлорбензола (ароматическое соединение)
- Салициловая кислота (ОН-кислота)
- Поливинилхлорид (термопластик)
Применение сублимации йода
Уникальная особенность йода переходить из твердого состояния в газообразное используется в лабораториях и промышленности.
Возгонка йода широко применяется для очистки веществ от примесей. Например, можно отделить чистый нафталин от всех посторонних компонентов, испарив его и конденсируя полученные пары.
Кроме того, сублимационная сушка активно используется в пищевой промышленности для производства сухих продуктов. Так получают сушеные фрукты, овощи, мясо, молочные продукты. В результате продукты сохраняют максимум питательных веществ и витаминов.
