Det kalcinering er en proces, hvor en fast prøve udsættes for høje temperaturer i nærvær eller fravær af ilt. I analytisk kemi er det et af de sidste trin i gravimetrisk analyse. Prøven kan derfor være af enhver art, uorganisk eller organisk; men især handler det om mineraler, ler eller gelatinøse oxider.
Når kalcinering udføres under luftstrømme, siges det at forekomme i en iltet atmosfære; såsom opvarmning af et fast stof med ildprodukt fra forbrænding i åbne rum eller i ovne, hvor der ikke kan anvendes vakuum.
Hvis ilt erstattes af nitrogen eller en ædelgas, siges kalcinering at forekomme under en inert atmosfære. Forskellen mellem atmosfærerne, der interagerer med det opvarmede faste stof, afhænger af dets følsomhed over for oxidation; at reagere med ilt for at transformere til en anden mere oxideret forbindelse.
Hvad der søges med kalcinering er ikke at smelte faststoffet, men at modificere det kemisk eller fysisk for at opfylde de kvaliteter, der kræves til dets applikationer. Det mest kendte eksempel er kalcinering af kalksten, CaCO3, at omdanne det til kalk, CaO, nødvendigt for beton.
Artikelindeks
Forholdet mellem varmebehandlingen af kalksten og betegnelsen forkalkning er så tæt, at det faktisk ikke er ualmindeligt at antage, at denne proces kun gælder for calciumforbindelser; Dette er dog ikke sandt.
Alle faste stoffer, uorganiske eller organiske, kan kalcineres, så længe de ikke smelter. Derfor skal opvarmningsprocessen finde sted under prøveens smeltepunkt; Medmindre det er en blanding, hvor en af dens komponenter smelter, mens de andre forbliver faste.
Kalcineringsprocessen varierer afhængigt af prøven, skalaerne, målsætningen og kvaliteten af det faste stof efter dets varmebehandling. Dette kan opdeles globalt i to typer: analytisk og industrielt.
Når calcineringsprocessen er analytisk, er det generelt et af de sidste vigtige trin til gravimetrisk analyse..
For eksempel er der efter en række kemiske reaktioner opnået et bundfald, der under dets dannelse ikke ligner et rent fast stof; antager naturligvis, at forbindelsen er kendt på forhånd.
Uanset oprensningsteknikker har bundfaldet stadig vand, der skal fjernes. Hvis disse vandmolekyler er på overfladen, er det ikke nødvendigt med høje temperaturer for at fjerne dem; men hvis de er "fanget" inde i krystallerne, skal ovnens temperatur muligvis overstige 700-1000 ° C..
Dette sikrer, at bundfaldet er tørt, og vanddampe fjernes; følgelig bliver dens sammensætning defineret.
Hvis bundfaldet gennemgår termisk nedbrydning, skal den temperatur, ved hvilken det skal calcineres, også være høj nok til at sikre, at reaktionen er afsluttet; Ellers ville du have en fast udefineret sammensætning.
Følgende ligninger opsummerer de to foregående punkter:
A nHtoO => A + nHtoO (damp)
A + Q (varme) => B
De udefinerede faste stoffer ville være blandinger A / A nHtoO og A / B, når de ideelt set skal være henholdsvis A og B.
I en industriel calcineringsproces er calcinationens kvalitet lige så vigtig som i gravimetrisk analyse; men forskellen ligger i samlingen, metoden og de producerede mængder.
I den analytiske søger man at undersøge udbyttet af en reaktion eller egenskaberne af det brændte; i den industrielle sektor er det vigtigere, hvor meget der produceres og hvor længe.
Den bedste repræsentation af en industriel forkalkningsproces er varmebehandling af kalksten, så den gennemgår følgende reaktion:
Tyv3 => CaO + COto
Calciumoxid, CaO, er den kalk, der er nødvendig til fremstilling af cement. Hvis den første reaktion suppleres med disse to:
CaO + HtoO => Ca (OH)to
Ca (OH)to + COto => CaCO3
CaCO-krystalstørrelse kan fremstilles og kontrolleres3 resulterende fra robuste masser af den samme forbindelse. Således produceres ikke kun CaO, men der opnås også mikrokrystaller af CaCO.3, krævet til filtre og andre raffinerede kemiske processer.
Alle metalliske carbonater nedbrydes på samme måde, men ved forskellige temperaturer; det vil sige, deres industrielle calcineringsprocesser kan være meget forskellige.
I sig selv er der ingen måde at klassificere kalcinering på, medmindre vi baserer os på processen og de ændringer, som det faste stof gennemgår med stigningen i temperatur. Fra dette sidste perspektiv kan det siges, at der er to typer kalcinering: den ene kemikalie og den anden fysisk..
Kemisk forkalkning er en, hvor prøven, faststof eller bundfald gennemgår termisk nedbrydning. Dette blev forklaret for tilfældet med CaCO3. Forbindelsen er ikke den samme efter anvendelse af de høje temperaturer.
Fysisk forkalkning er en, hvor prøven ikke ændres i slutningen, når den først har frigivet vanddamp eller andre gasser.
Et eksempel er den totale dehydrering af et bundfald uden at gennemgå en reaktion. Også krystallernes størrelse kan ændre sig afhængigt af temperaturen; ved højere temperaturer har krystallerne tendens til at være større, og strukturen kan "puste op" eller revne som et resultat.
Dette sidste aspekt af kalcinering: kontrol af krystallernes størrelse er ikke blevet behandlet i detaljer, men det er værd at nævne..
Endelig vil en række generelle og specifikke kalcineringsapplikationer blive vist:
-Nedbrydning af metalliske carbonater i deres respektive oxider. Det samme gælder oxalater.
-Dehydrering af mineraler, gelatinøse oxider eller en anden prøve til gravimetrisk analyse.
-Det udsætter en solid til en faseovergang, som kunne være metastabilt ved stuetemperatur; det vil sige, selvom dine nye krystaller var afkølet, ville de tage tid at vende tilbage til, hvordan de var før kalcinering.
-Aktiverer aluminiumoxid eller kulstof for at øge størrelsen på porerne og opføre sig såvel som absorberende faste stoffer.
-Modificerer de strukturelle, vibrationsmæssige eller magnetiske egenskaber af mineralske nanopartikler såsom Mn0,5Zn0,5TrotoELLER4; det vil sige, de gennemgår en fysisk forkalkning, hvor varmen påvirker krystallernes størrelse eller former.
-Den samme tidligere virkning kan observeres i enklere faste stoffer som SnO nanopartikler.to, som øges i størrelse, når de tvinges til at agglomerere ved høje temperaturer; eller i uorganiske pigmenter eller organiske farvestoffer, hvor temperaturen og kornene påvirker deres farver.
-Og afsvovler koksprøver fra råolie såvel som andre flygtige forbindelser.
Endnu ingen kommentarer