כשמוצק הופך לגז סגול
ניסוי היוד: המראה - מעבר מצב צבירה יוצא דופן
מהי המראה (סובלימציה)?
מעבר רגיל
רוב החומרים:
מוצק ← נוזל ← גז
דוגמה: קרח ← מים ← אדים
המראה (סובלימציה)
חומרים מיוחדים:
מוצק ← גז ישירות!
דוגמה: גבישי יוד ← גז סגול
ניסוי היוד המפורסם
יוד (Iodine, סימול כימי I) מסווג כהלוגן מובהק אשר בטמפרטורת החדר ובתנאי לחץ אטמוספרי רגיל מקיים תנאי סובלימציה יוצאי דופן - הוא מאפשר הדגמה חזותית מרהיבה לתהליך המראה נטול פאזה נוזלית לחלוטין.
מה קורה בניסוי:
1. החומר ההתחלתי: גבישי יוד מוצקים בצבע אפור-כהה מתכתי, מנצנצים
2. חימום: כשמחממים את הגבישים בכלי זכוכית, הם לא נמסים לנוזל!
3. המראה: הגבישים הופכים ישירות לגז בצבע סגול עמוק
4. הקסם: הגז הסגול ממלא את הכלי-זו אחת הפעמים היחידות שרואים גז צבעוני!
ריבוץ: התהליך ההפוך
אם ההמראה היא מוצק ← גז, אז ריבוץ (Deposition) הוא ההפך: גז ← מוצק ישירות!
בניסוי היוד:
כאשר הגז הסגול פוגש משטח קר (למשל, קרח מעל הכלי), הוא הופך ישירות בחזרה לגבישים מוצקים מנצנצים.
דוגמה מהטבע:
כפור על העשב בבוקר קר הוא דוגמה לריבוץ-אדי המים באוויר הופכים ישירות לקרח על העשב, בלי לעבור דרך טיפות מים.
המראה וריבוץ הם תהליכים הפוכים, שבשניהם מדלגים על מצב הנוזל!
דוגמאות להמראה בחיי היומיום
| חומר | מה קורה | איפה רואים את זה |
|---|---|---|
| קרח יבש (CO₂ מוצק) | הופך ישירות לגז CO₂ | בהופעות בידור, שמירה על קור |
| נפתלין (כדורי עש) | מתאדה לאט לגז | בארונות בגדים - הריח מתפזר |
| שלג בימי חורף יבשים | "נעלם" בלי להפוך לשלולית | שלג שמתכווץ בלי להימס |
| יוד | הופך לגז סגול | במעבדת כימיה |
למה המראה קורית?
המראה קורית כאשר הלחץ והטמפרטורה גורמים לחלקיקי המוצק לקבל מספיק אנרגיה "לברוח" ישירות לאוויר.
- בלחץ אטמוספרי רגיל, יוד עובר המראה כבר בטמפרטורה נמוכה יחסית
- קרח יבש (CO₂) עובר המראה בטמפרטורת החדר כי הוא "רוצה" להיות גז
- מים עוברים המראה רק בתנאים מיוחדים (ואקום, קור קיצוני)
שאלה לחשיבה
מדוע קרח יבש נקרא "יבש" למרות שהוא עשוי מ-CO₂ מוצק?
קרח יבש מורכב מפחמן דו-חמצני קפוא בסביבת טמפרטורה העומדת על מינוס 78 מעלות צלזיוס. בתנאי האקלים השגרתיים של הארץ הוא חווה תהליך המראה מלא והופך ישירות למצב כגז CO₂, ולכן אינו עובר התכה למצב פאזה נוזלי ומכאן הכינוי 'קרח יבש'.
הצבע הסגול של גז היוד נובע מהמבנה האלקטרוני של אטומי היוד.
כשאור לבן פוגע במולקולות היוד, הן בולעות את האור הצהוב והירוק ומחזירות את האור הסגול-ולכן אנחנו רואים סגול!
אגב, השם "יוד" (Iodine) מגיע מהמילה היוונית "iodes" שפירושה "סגול" או "צבע הסיגלית"!
שאלה לחשיבה
למה גם ביום קר אפשר לפעמים לראות שלג או כביסה "נעלמים" בלי להפוך קודם לנוזל?
כאשר האוויר יבש ותנאי הטמפרטורה והלחץ מתאימים, חלקיקי מים במצב מוצק יכולים לקבל מספיק אנרגיה כדי לעבור ישירות למצב גז. לכן שלג או קרח יכולים לעבור המראה בלי שנראה שלב נוזלי ברור באמצע.