التسامي هو المصطلح عندما تخضع المادة لانتقال طور مباشرة من صورة صلبة إلى غازية، أو بخار، دون المرور عبر الطور السائل الأكثر شيوعًا بين الاثنين. إنها حالة محددة من التبخر.
يشير التسامي إلى التغيرات الفيزيائية للانتقال، وليس إلى الحالات التي تتحول فيها المواد الصلبة إلى غاز بسبب تفاعل كيميائي. لأن التغيير المادي من مادة صلبة إلى غاز يتطلب إضافة طاقة إلى المادة، فهو مثال على تغيير ماص للحرارة.
كيف يحدث التسامي.
تعتمد تحولات الطور على درجة حرارة وضغط المادة المعنية. في ظل الظروف العادية، كما هو موصوف عمومًا بواسطة النظرية الحركية، تؤدي إضافة الحرارة إلى اكتساب الذرات الموجودة داخل مادة صلبة للطاقة وتصبح أقل ارتباطًا ببعضها البعض.
اعتمادًا على البنية الفيزيائية، يؤدي هذا عادةً إلى ذوبان المادة الصلبة في شكل سائل. إذا نظرت إلى مخططات الطور، وهي رسم بياني يصور حالات المادة لمختلف الضغوط والأحجام.
تمثل “النقطة الثلاثية” في هذا الرسم البياني الحد الأدنى من الضغط الذي يمكن للمادة أن تتحمله في الطور السائل. تحت هذا الضغط، عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون مستوى المرحلة الصلبة، فإنها تنتقل مباشرة إلى الطور الغازي.
والنتيجة هي أنه إذا كانت النقطة الثلاثية عند ضغط مرتفع، كما في حالة ثاني أكسيد الكربون الصلب (أو الجليد الجاف)، فإن التسامي في الواقع أسهل من ذوبان المادة لأن الضغوط العالية اللازمة لتحويلها إلى سوائل تكون عادةً تحدياً.
أقرأ أيضاً… ما هي حالات المادة الخمسة؟ وما هي حالة تكاثف بوز-آينشتاين؟
تطبيقات التسامي.
طريقة واحدة للتفكير في هذا هو أنه إذا كنت تريد التسامي، فأنت بحاجة إلى الحصول على المادة تحت النقطة الثلاثية عن طريق خفض الضغط.
الطريقة التي يستخدمها الكيميائيون غالبًا هي وضع المادة في فراغ وتطبيق الحرارة، في جهاز يسمى جهاز التسامي. يعني الفراغ أن الضغط منخفض جدًا، لذلك حتى المادة التي تذوب عادةً في شكل سائل سوف تتسامى مباشرة إلى بخار مع إضافة الحرارة.
هذه طريقة يستخدمها الكيميائيون لتنقية المركبات وقد تم تطويرها في أيام ما قبل الكيمياء في الخيمياء كوسيلة لتكوين أبخرة نقية من العناصر.
يمكن بعد ذلك أن تمر هذه الغازات المنقاة بعملية تكثيف، وتكون النتيجة النهائية مادة صلبة منقاة. نظرًا لأن درجة حرارة التسامي أو درجة حرارة التكثيف ستكون مختلفة للشوائب عن المادة الصلبة المرغوبة.
ملاحظة واحدة حول ما وصفته أعلاه: سيأخذ التكثيف الغاز في الواقع إلى سائل، ثم يتجمد مرة أخرى في مادة صلبة. سيكون من الممكن أيضًا تقليل درجة الحرارة مع الاحتفاظ بالضغط المنخفض، مع إبقاء النظام بأكمله تحت النقطة الثلاثية. وهذا من شأنه أن يتسبب في انتقال مباشر من الغاز إلى الحالة الصلبة. هذه العملية تسمى الترسيب.