La deposizione, per definizione in chimica, si riferisce a una transizione di fase in cui la materia transita direttamente da uno stato gassoso a uno stato solido senza passare attraverso una fase liquida intermedia. La deposizione è l’opposto della sublimazione, una transizione di fase in cui un solido transita direttamente in un gas.
La deposizione e la sublimazione sono 2 delle 6 transizioni di fase del primo ordine, le altre 4 sono: congelamento (da liquido a solido), fusione (da solido a liquido), evaporazione (da liquido a gas) e condensazione (da gas a liquido).,
“Tutta la materia ha origine ed esiste solo in virtù di una forza che porta la particella di un atomo alla vibrazione e tiene insieme questo minuscolo sistema solare dell’atomo.”- Max Planck
Affinché si verifichi la deposizione, il sistema chimico deve rilasciare energia nell’ambiente. Ciò rende la deposizione una reazione esotermica in quanto comporta il rilascio di calore nell’ambiente., Alcuni esempi comuni di deposizione includono la formazione di brina su una superficie fredda e la formazione di cristalli di ghiaccio nelle nuvole. In entrambi i casi, il vapore acqueo viene convertito da uno stato gassoso direttamente in ghiaccio d’acqua solido senza passare attraverso una fase liquida.
Transizioni di fase e cambiamenti di stato
La deposizione è una transizione di fase. Una transizione di fase si riferisce al processo durante il quale una sostanza cambia da uno stato della materia in un altro: solido, liquido o gas., Ogni sostanza può subire una transizione di fase e lo stato della materia che una sostanza assume dipende dalla temperatura e dalla pressione circostanti. Le transizioni di fase sono reazioni fisiche, non reazioni chimiche, in quanto non comportano la rottura e la formazione di legami chimici. Il diagramma di fase di una sostanza è una rappresentazione grafica delle proprietà termodinamiche di una sostanza e mostra le temperature e le pressioni a cui tale sostanza esiste in uno dei tre stati classici della materia.
Ad esempio, si consideri un diagramma di fase per l’acqua., L’acqua è un buon test per comprendere le transizioni di fase poiché l’acqua sembra essere l’unica sostanza conosciuta che esiste naturalmente in tutti e tre gli stati classici della materia sulla Terra. Le 3 regioni S, L e V rappresentano la temperatura e la pressione alla quale l’acqua esiste in uno stato solido, liquido o gassoso, rispettivamente. Il punto TP rappresenta il punto triplo che è la temperatura e la pressione a cui una sostanza esiste in equilibrio in tutti e 3 gli stati della materia., Le linee che dividono quelle regioni rappresentano il confine di fase; la temperatura e la pressione alla quale l’acqua transita da uno stato all’altro. Il punto CP sta per il punto critico, la temperatura e la pressione alla quale l’acqua inizia ad esistere in uno stato ibrido liquido/gassoso chiamato fluido supercritico. Per comodità, le transizioni di fase sono tipicamente descritte a pressioni standard di 1 atm, o la pressione media dell’atmosfera terrestre.,
“La goccia di pioggia caduta sulla mia testa, dopo un lungo ciclo di evaporazione e condensazione, era pensata per me.”- Shivesh Shukla
Ogni transizione di fase, evaporazione, fusione, ebollizione, ecc. richiede l’introduzione o il rilascio di calore latente da un sistema. Ad esempio, il calore latente richiesto per evaporare l’acqua liquida in vapore è 697,3 cal/g; richiede un input di 697,3 calorie di energia termica per evaporare 1 grammo di acqua., Se il valore di calore latente è positivo, la reazione è endotermica, perché deve assorbire il calore dall’ambiente. Se il valore è negativo, la reazione è esotermica in quanto il sistema deve rilasciare tanta energia per cambiare stato.
Quindi, secondo un diagramma di fase, la deposizione può essere intesa come un cambiamento fisico in cui lo stato di un sistema attraversa la linea che separa le regioni S e V senza passare attraverso la regione L. Affinché si verifichi la deposizione, un sistema deve rilasciare calore latente nell’ambiente., La rimozione del calore dal vapore acqueo fa sì che le molecole gassose disposte irregolarmente assumano una forma e una struttura definite. Il calore latente richiesto per la transizione del vapore acqueo in ghiaccio solido è -677,0 cal/grammo. Pertanto, la deposizione è una reazione esotermica in quanto richiede il rilascio di 677 calorie di calore per deporre un grammo di vapore acqueo in un grammo di ghiaccio.
Esempi di deposizione
L’esempio più ovvio di deposizione è la formazione di neve nelle nuvole dal vapore acqueo. L’acqua proveniente da fonti liquide sulla Terra viene evaporata nell’atmosfera terrestre., Le temperature sub-congelamento nell’atmosfera causano il vapore acqueo a deporre direttamente in cristalli di ghiaccio, che poi precipitano sulla Terra. Questo è anche lo stesso meccanismo con cui il gelo si forma direttamente su superfici fredde, come finestre o metalli. Il vapore acqueo nell’atmosfera entra in contatto con una superficie fredda. Il calore nel vapore acqueo viene assorbito dalla superficie fredda e si forma il gelo.
Vari vapori chimici possono anche deporre per formare film sulle superfici. Ad esempio, le bombe usate per liberare le case dai parassiti rilasciano un pesticida gassoso in casa., Il pesticida entra in contatto con le superfici domestiche e si deposita in un film appiccicoso che intrappola e uccide i parassiti. La stessa logica è alla base di vari processi di rivestimento chimico industriale. La sostanza di rivestimento viene posta in una camera come un solido e viene riscaldata allo stato gassoso. Le molecole gassose entrano in contatto con la superficie da rivestire e depongono in uno strato uniforme. Lo stesso processo è comunemente usato per purificare i materiali chimici per il laboratorio. La deposizione di un composto viene utilizzata per dividere il composto in campioni puri dei suoi costituenti chimici.,
La deposizione viene anche utilizzata per formare ghiaccio secco dall’anidride carbonica. Il gas di anidride carbonica viene posto in una camera e le temperature e la pressione vengono modificate. L’anidride carbonica gassosa si deposita in un solido a circa 5,1 atm e -79°C. La sublimazione dell’anidride carbonica in gas produce il caratteristico effetto nebbia del ghiaccio secco.
“Se sciolgo il ghiaccio secco, posso nuotare senza bagnarmi?,”- Steven Wright
La deposizione è anche il principale meccanismo responsabile dell’ostruzione dei polmoni derivante da inquinanti inalati. La deposizione di fumo di sigaretta, ad esempio, forma il residuo simile al catrame trovato nei polmoni dei pazienti con BPCO. Alcuni nuovi trattamenti BPCO cercano di fare uso del processo di deposizione creare farmaci che possono essere somministrati direttamente attraverso i polmoni.
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