تتواجد معظم المواد في حياتنا بواحدة من الثلاث حالات الرئيسية وهي: الحالة الصلبة أو السائلة أو الغازية، كما يمكن للمادة أن تتغير بين هذه الحالات دون حدوث تغيير في تركيبتها، فعلى سبيل المثال إنّ الجليد والماء والبخار كلها H2O، ولكن الجليد عبارة عن الحالة الصلبة من ال H2O، والماء عبارة عن الحالة السائلة من ال H2O، والبخار عبارة عن الحالة الغازية من ال H2O.
ما هو التسامي؟
التسامي (بالإنجليزيّة: Sublimation) هو عملية فيزيائيّة تحدث فيها انتقال المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة، وفي واقع الأمر يُختصر المعنى بأنّها عملية ماصة للحرارة تحدث عند درجات حرارة وضغط أقل من النقطة الثلاثية في مخطط حالات المادة، ويجدر بالذكر معرفة بأنّه عملية التسامي هي عملية فيزيائية أي يعني أنّها تطلق فقط على التحولات الفيزيائية في حالات المادة بين الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية، ولكن لا يطلق مصطلح تسامي على التحولات الكيميائية الناتجة من التفاعلات الكيميائية ، مثل عندما يتعرض شمع البارفين للاحتراق، فإن البارافين يتبخر ويتفاعل مع الأكسجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء، ولكن هذه العملية لا يطلق عليها اسم التسامي.
آلية حدوث عملية التسامي
لا بدّ من معرفة بأنّه تعتمد تحولات المادة على درجة الحرارة وضغط المادة المعنية تحت الظروف العادية، وكما هو موصوف عمومًا في النظرية الحركية، حيث تؤدي إضافة الحرارة إلى اكتساب الذرات الموجودة داخل مادة صلبة للطاقة، وحينها تصبح أقل ارتباطًا ببعضها البعض، وبالتالي اعتمادًا على البنية الفيزيائية يؤدي هذا عادةً إلى انصهار المادة الصلبة وتحولها للحالة السائلة، ولكن تبعًا لمخطط حالات المادة فإنّ النقطة الثلاثية في الرسم تمثل الحد الأدنى من الضغط الذي يمكن للمادة أن تتحمله في الحالة السائلة، وبالتالي فإنّ وجود ضغط أقل من ذلك، وتنخفض درجة الحرارة إلى ما دون مستوى المرحلة الصلبة، فإن المادة ستنتقل مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية.
أمثلة على عملية التسامي
لعملية التسامي العديد من التطبيقات في مجالات الحياة المختلفة، وفيما يلي أشهر الأمثلة على حدوثها:
- الجليد الجاف وهو تطبيق لأشهر الأمثلة على عملية التسامي، وهو عبارة عن ثاني أكسيد الكربون في الحالة الصلبة، ولكنّه في درجة حرارة الغرفة وضغطها، يتسامى الجليد الجاف إلى بخار ثاني أكسيد الكربون.
- حالة حرق المجمد التي تحدث عندما تضرر المواد الغذائية المجمدة بسبب وصول الهواء للطعام، وهي تحدث بسبب تسامي الجليد إلى بخار الماء.
- عند درجة الحرارة المناسبة يتصاعد عنصر اليود والزرنيخ من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية.
- النفثالين هي مادة كيميائية شائعة الاستخدام في كرات النفتالين وتتسامى بسهولة في درجة حرارة الغرفة وضغطها.
- يتسامى الجليد المائي على الرغم من أنّه سيكون أبطأ من الثلج الجاف، إلّا أنّه يمكن رؤية التأثير فوق حقول الثلج وذلك عندما تكون الشمس ساطعة ولكن درجة الحرارة باردة.
