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Purificazione per sublimazione

1900
Apparecchiatura da laboratorio per la sublimazione, utilizzata per la purificazione di solidi volatili in chimica analitica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Sublimation is a laboratory technique for purifying compounds, particularly volatile solids. The impure solid is gently heated, often under reduced pressioneCiò provoca la sua sublimazione diretta in un gas. Questo gas si deposita poi come solido puro su una superficie raffreddata, nota come dito freddo, lasciando le impurità non volatili nel contenitore originale.

Purification by sublimation is an effective physical separation method analogous to distillation, but for solid-to-gas transitions. Its effectiveness hinges on the difference in vapor pressures between the target compound and its impurities. The target compound must have a significantly higher pressione di vapore alla temperatura di esercizio rispetto alle impurità, permettendo al gas di sublimare mentre le impurità rimangono solide. Il processo viene tipicamente effettuato in un apposito recipiente di vetro chiamato apparecchio di sublimazione.

L'apparato è costituito da un recipiente per contenere il solido impuro, una fonte di calore (come un mantello riscaldante o un bagno d'olio) e una superficie raffreddata (il dito freddo) posizionata sopra o all'interno del recipiente. Spesso al sistema viene applicato il vuoto. Riducendo la pressione si abbassa la temperatura alla quale il composto sublimerà, il che è fondamentale per i composti termicamente sensibili che potrebbero decomporsi al loro punto di sublimazione a pressione atmosferica. Quando il solido impuro viene riscaldato, le molecole del composto bersaglio sfuggono alla fase gassosa. Queste molecole gassose percorrono una breve distanza fino a collidere con il dito freddo, che è tipicamente raffreddato mediante circolazione di acqua o un criogeno. A contatto con la superficie fredda, le molecole perdono energia termica e subiscono una deposizione, trasformandosi direttamente in un solido cristallino altamente puro. Le impurità non volatili, con pressioni di vapore molto più basse, rimangono. Questa tecnica è apprezzata per la sua semplicità e per la produzione di cristalli di altissima purezza, rendendola una procedura standard in molti laboratori di chimica sintetica e analitica.

UNESCO Nomenclature: 2202
– Chimica analitica

Tipo

Processo chimico

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • l'antica pratica della distillazione per purificare i liquidi
  • la scoperta di elementi come lo iodio che sublimano visibilmente
  • sviluppo delle pompe per vuoto da parte di Otto von Guericke e successivi miglioramenti
  • progressi nella produzione di vetreria per uso di laboratorio

Applicazioni

  • purificazione di composti organici come caffeina, iodio e ferrocene nei laboratori chimici
  • raffinazione di metalli come arsenico, cadmio e zinco
  • produzione di materiali ultra puri per l'industria dei semiconduttori
  • isolamento di prodotti naturali da estratti grezzi
  • riciclaggio e purificazione di elementi come lo zolfo

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • sistemi di sublimazione automatizzati e continui per la purificazione su scala industriale di prodotti farmaceutici
  • dispositivi di sublimazione portatili per l'analisi forense in loco delle tracce di prove
  • microfluidico chips that use integrated heaters and coolers for sublimation-based separation of minute samples
  • unità di sublimazione alimentate ad energia solare per la purificazione dell'acqua e l'estrazione di minerali in luoghi remoti
  • sistemi di riciclaggio a circuito chiuso per rifiuti elettronici che utilizzano la sublimazione selettiva per recuperare metalli rari
  • Stampa 3D con purificazione a sublimazione integrata per creare oggetti da materie prime impure
  • apparecchiature per la lavorazione degli alimenti che utilizzano la sublimazione per rimuovere i composti volatili indesiderati, migliorando il sapore
  • utilizzo delle risorse in situ sugli asteroidi, utilizzando la sublimazione per estrarre ghiaccio d'acqua e altri volatili
  • indossabile environmental sensors that pre-concentrate airborne pollutants via deposition before analysis
  • tecniche di restauro artistico che utilizzano la sublimazione controllata per rimuovere contaminanti superficiali nocivi da manufatti delicati
Argomenti correlati: sublimazione, purificazione, tecnica di separazione, dito freddo, vuoto, pressione di vapore, deposizione, metodo di laboratorio, chimica organica, solidi volatili.

Contesto storico

Purificazione per sublimazione

1895
1899
1900
1900
1900
1900
1900
1895
1896
1900
1900
1900
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1900
1900

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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