Kalcinácia procesu, typy, aplikácie

Ten kalcinácia Je to proces, v ktorom je tuhá vzorka vystavená vysokým teplotám v prítomnosti alebo neprítomnosti kyslíka. V analytickej chémii je to jeden z posledných krokov gravimetrickej analýzy. Vzorka môže byť preto akejkoľvek povahy, anorganická alebo organická; Najmä to sú minerály, íly alebo želatínové oxidy.

Ak sa kalcinácia vykonáva vo vzduchových prúdoch, hovorí sa, že sa vyskytuje v okysličenej atmosfére; ako jednoduché zahrievanie tuhej látky v dôsledku spaľovania v otvorených priestoroch alebo v peci, na ktoré sa nedá nanášať.

Základná alebo alchymická kalcinácia na otvorenej oblohe. Zdroj: Pixabay.

Ak sa kyslík nahradí dusík alebo ušľachtilý plyn, hovorí sa, že kalcinácia dochádza v inertnej atmosfére. Rozdiel medzi atmosférami, ktoré interagujú s zahrievanou tuhou látkou, závisí od jej citlivosti na oxidáciu; to znamená reagovať s kyslíkom, aby sa transformovala do inej oxidovanejšej zlúčeniny.

Hľadám s kalcináciou nie je topenie tuhej látky, ale modifikovať chemikáliu alebo fyzicky, aby vyhovovalo vlastnostiam potrebným pre jeho aplikácie. Najznámejším príkladom je kalcinácia vápenca, Caco₃, Zmeniť ho na vápno, CAO, potrebné pre betón.

[TOC]

Spracovanie

Vzťah medzi tepelným spracovaním vápenca a pojemom kalcinácie je tak blízko, že v skutočnosti nie je neobvyklé predpokladať, že uvedený proces sa vzťahuje iba na vápnikové zlúčeniny; To však nie je pravda.

Všetky pevné látky, anorganické alebo organické, sa dajú vypočítať, pokiaľ nie sú založené. Preto musí byť proces zahrievania pod bodom topenia vzorky; Pokiaľ nie je to zmes, v ktorej je založená jedna z jeho komponentov, zatiaľ čo ostatné zostávajú solídne.

Proces kalcinácie sa líši v závislosti od vzorky, stupníc, cieľa a kvality tuhej látky po jej termoterácii. To možno globálne rozdeliť na dva typy: analytické a priemyselné.

Môže vám slúžiť: železo (prvok): Charakteristiky, chemická štruktúra, použitie

Analytický

Ak je proces kalcinácie analytický, je to spravidla jedným z najnovších krokov nevyhnutných pre gravimetrickú analýzu.

Napríklad po sérii chemických reakcií sa získala zrazenina, ktorá počas jeho tvorby nevyzerá ako čistá pevná látka; Je zrejmé, že za predpokladu, že zlúčenina je známa vopred.

Bez ohľadu na techniky čistenia, zrazenina má stále vodu, ktorá sa musí eliminovať. Ak sú tieto molekuly vody na povrchu, na ich odstránenie sa nevyžadujú vysoké teploty; Ale ak sú „zachytené“ vo vnútri kryštálov, potom môže teplota rúry prekročiť 700-1 000 ° C.

Týmto spôsobom je zaručené, že zrazenina je suchá a výpary vody sa vylučujú; V dôsledku toho sa jeho zloženie definuje.

Ak zrazenina trpí tepelným rozkladom, teplota, pri ktorej sa musí vypočítať, musí byť dostatočne vysoká, aby sa zabezpečila dokončenie reakcie; V opačnom prípade by bola tuhá pevná neurčitá zloženie.

Nasledujúce rovnice sumarizujú dva predchádzajúce body:

A · nh₂O => a +nh₂O (para)

A +q (teplo) => b

Neurčité tuhé látky by boli zmesi a/a · nh₂Alebo a/b, keď musia byť v ideálnom prípade čistí A a B čisté, respektíve.

Priemyselný

V procese priemyselnej kalcinácie je kvalita kalcinovaného rovnako dôležitá ako v gravimetrickej analýze; Rozdiel je však v zostave, metóde a vyrobených množstvách.

Analytical sa snaží študovať výkon reakcie alebo vlastnosti kalcínu; Zatiaľ čo v priemyselnom priemysle je dôležitejšie, že sa tak veľa vyskytuje a koľko času.

Najlepšie zastúpenie procesu priemyselnej kalcinácie sa stáva tepelným spracovaním vápenca, ktorý trpí nasledujúcou reakciou:

Môže vám slúžiť: Chemické zmeny: Charakteristiky, príklady, typy

Zlodej₃ => Cao + Co₂

Oxid vápenatý, CAO, je vápno potrebné na vypracovanie cementu. Ak je prvá reakcia doplnená týmito dvoma:

CAO + H₂O => CA (OH)₂

CA (OH)₂ + Co₂ => Caco₃

Veľkosť kryštálov Caco je možné pripraviť a kontrolovať₃ vyplývajúce z robustných hmotností tej istej zlúčeniny. Vyrába sa teda nielen CAO, ale získajú sa aj Caco Microcristals₃, potrebné pre filtre a iné rafinované chemické procesy.

Všetky kovové uhličitany sa rozkladajú rovnakým spôsobom, ale pri rôznych teplotách; to znamená, že jeho priemyselné kalcinácie sa môžu stať veľmi odlišnými.

Typy kalcinácie

Samotné neexistuje spôsob, ako klasifikovať kalcináciu, pokiaľ sa zakladáme na procese a zmeny, ktoré utrpel tuhá látka proti zvýšeniu teploty. Z tohto posledného hľadiska sa dá povedať, že existujú dva typy kalcinácie: jedna chémia a druhá fyzika.

Chémia

Chemická kalcinácia je taká, kde vzorka, tuhá látka alebo zrazenina trpí tepelným rozkladom. Toto bolo vysvetlené pre prípad Caco₃. Zlúčenina nie je rovnaká po použití vysokých teplôt.

Fyzický

Fyzikálna kalcinácia je taká, že ak sa povaha vzorky na konci neupraví, keď sa uvoľnia vodná pary alebo iné plyny.

Príkladom je celková dehydratácia zrazeniny bez toho, aby utrpela reakciu. Podobne sa veľkosť kryštálov môže meniť v závislosti od teploty; Pri vyššej teplote majú kryštály tendenciu byť väčšie a štruktúra môže v dôsledku toho „špongia“ alebo prasknúť.

Tento posledný aspekt kalcinácie: Kontrola veľkosti kryštálov sa podrobne nezaoberala, ale stojí za to spomenúť.

Môže vám slúžiť: syntetické polyméry

Žiadosti

Nakoniec bude uvedená séria všeobecných a konkrétnych aplikácií kalcinácie:

-Rozklad kovových uhličitanov v ich príslušných oxidoch. To isté platí pre oxaláty.

-Dehydratácia minerálov, želatínových oxidov alebo inej vzorky na gravimetrickú analýzu.

-Predkladá tuhú látku na fázový prechod, ktorý by mohol byť metastabilný pri teplote miestnosti; To znamená, že aj keby ich nové kryštály chladili, vzali by sa, aby sa vrátili k tomu, čo boli pred kalcináciou.

-Aktivujte hliník alebo uhlie, aby sa zvýšila veľkosť svojich pórov a správala sa, ako aj absorpčné tuhé látky.

-Modifikuje štrukturálne, vibračné alebo magnetické vlastnosti minerálnych nanočastíc, ako je MN_0.5Zn_0.5Vernosť₂Ani₄; to znamená, že trpia fyzickou kalcináciou, kde teplo ovplyvňuje veľkosť alebo tvary kryštálov.

-Rovnaký predchádzajúci účinok je možné pozorovať v jednoduchších tuhých látkach, ako sú SNO nanočastice₂, ktoré zväčšujú veľkosť, keď sú nútení aglomerácia v dôsledku vysokých teplôt; alebo v anorganických pigmentoch alebo organických farbách, kde teplota a zrná ovplyvňujú ich farby.

-A vzorky desulfúry koksu ropného oleja, ako aj akékoľvek iné prchavé zlúčeniny.

Odkazy

1. Deň, r., & Underwood, a. (1989). Kvantitatívna analytická chémia (piate vydanie.). Pearson Prentice Hall.
2. Wikipedia. (2019). Kalkacia. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
3. Elsevier. (2019). Kalkacia. Vedecký. Zdroj: ScienceDirect.com
4. Hubbe Martin. (s.F.). Mini-encyklopédia chémie v mokrej chémii papiera. Získané z: projektov.Ncsu.Edu
5. Indrayana, i. P. Tón., Siregar, n., Suharyadi, e., Kato, t. & Iwata, s. (2016). Kalcinácia teplota závislosti mikroštrukturálnych, vibračných spektier a magnetických vlastností nanokryštalických MN_0.5Zn_0.5Vernosť₂Ani₄. Journal of Physics: Series Conference, zväzok 776, vydanie 1, ID článku. 012021.
6. Feeco International, Inc. (2019). Kalkacia. Získané z: Feeco.com
7. Gaber, m. Do. Abdel-Rahim, a. A. Abdel-Latief, Mahmoud. N. Abdel-salám. (2014). Vplyv teploty kalcinácie na štruktúru a pórovitosť nanokryštalických SNO₂ Syntetizovaný konvenčnou metódou zrážok. International Journal of Electochemical Science.