De kalcinering är en process där ett fast prov utsätts för höga temperaturer i närvaro eller frånvaro av syre. Inom analytisk kemi är det ett av de sista stegen i gravimetrisk analys. Provet kan därför vara av vilken natur som helst, oorganiskt eller organiskt; men speciellt handlar det om mineraler, leror eller gelatinösa oxider.
När kalcinering utförs under luftströmmar sägs den inträffa i en syresatt atmosfär; såsom att helt enkelt värma upp ett fast ämne med eldsprodukt från förbränning i öppna utrymmen eller i ugnar på vilka vakuum inte kan appliceras.
Om syre ersätts med kväve eller ädelgas sägs kalcinering ske under en inert atmosfär. Skillnaden mellan atmosfären som interagerar med det uppvärmda fasta ämnet beror på dess känslighet för oxidation; att reagera med syre för att transformera till en annan mer oxiderad förening.
Det som eftersträvas med kalcinering är inte att smälta fastämnet, utan att modifiera det kemiskt eller fysiskt för att möta de kvaliteter som krävs för dess applikationer. Det mest kända exemplet är kalcineringen av kalksten, CaCO3, att omvandla det till kalk, CaO, nödvändigt för betong.
Artikelindex
Förhållandet mellan värmebehandling av kalksten och termen kalcinering är så nära att det faktiskt inte är ovanligt att anta att denna process endast gäller kalciumföreningar; Detta är dock inte sant.
Alla fasta ämnen, oorganiska eller organiska, kan kalcina så länge de inte smälter. Därför måste uppvärmningsprocessen äga rum under provets smältpunkt; Om det inte är en blandning där en av dess komponenter smälter medan de andra förblir fasta.
Kalcineringsprocessen varierar beroende på provet, skalorna, målet och kvaliteten på det fasta ämnet efter dess värmebehandling. Detta kan delas globalt i två typer: analytiskt och industriellt.
När kalcineringsprocessen är analytisk är det i allmänhet ett av de sista väsentliga stegen för gravimetrisk analys..
Till exempel, efter en serie kemiska reaktioner har en fällning erhållits, som under dess bildning inte ser ut som ett rent fast ämne; antar uppenbarligen att föreningen är känd i förväg.
Oavsett reningsteknik har fällningen fortfarande vatten som måste avlägsnas. Om dessa vattenmolekyler är på ytan krävs inte höga temperaturer för att ta bort dem; men om de "fångas" inuti kristallerna kan ugnstemperaturen behöva överstiga 700-1000ºC..
Detta säkerställer att fällningen är torr och att vattenångor avlägsnas; följaktligen blir dess sammansättning definierad.
Dessutom, om fällningen genomgår termisk nedbrytning, måste temperaturen vid vilken den måste kalcineras vara tillräckligt hög för att säkerställa att reaktionen är fullständig; annars skulle du ha en fast odefinierad komposition.
Följande ekvationer sammanfattar de två föregående punkterna:
A nHtvåO => A + nHtvåO (ånga)
A + Q (värme) => B
De odefinierade fasta ämnena skulle vara blandningar A / A nHtvåO och A / B, när de helst skulle vara rena A respektive B.
I en industriell kalcineringsprocess är kvaliteten på kalcineringen lika viktig som i gravimetrisk analys; men skillnaden ligger i monteringen, metoden och de producerade kvantiteterna.
I analysen försöker man studera utbytet av en reaktion eller egenskaperna hos det kalcinerade; medan det inom industrisektorn är det viktigare hur mycket som produceras och hur länge.
Den bästa representationen av en industriell kalcineringsprocess är värmebehandlingen av kalksten så att den genomgår följande reaktion:
Tjuv3 => CaO + COtvå
Kalciumoxid, CaO, är den kalk som krävs för framställning av cement. Om den första reaktionen kompletteras med dessa två:
CaO + HtvåO => Ca (OH)två
Ca (OH)två + COtvå => CaCO3
CaCO-kristallstorlek kan framställas och kontrolleras3 resulterande från robusta massor av samma förening. Således produceras inte bara CaO utan också mikrokristaller av CaCO erhålls.3, krävs för filter och andra raffinerade kemiska processer.
Alla metalliska karbonater sönderdelas på samma sätt men vid olika temperaturer. det vill säga deras industriella kalcineringsprocesser kan vara mycket olika.
I sig finns det inget sätt att klassificera kalcinering, såvida vi inte baserar oss på processen och de förändringar som det fasta ämnet genomgår med temperaturökningen. Ur detta sista perspektiv kan man säga att det finns två typer av kalcinering: en kemisk och den andra fysikalisk..
Kemisk kalcinering är en där provet, fastämnet eller fällningen genomgår termisk nedbrytning. Detta förklarades för fallet med CaCO3. Föreningen är inte densamma efter att de höga temperaturerna har applicerats.
Fysisk kalcinering är en där provets natur inte ändras i slutet när den har släppt ut vattenånga eller andra gaser.
Ett exempel är den totala uttorkningen av en fällning utan att genomgå en reaktion. Kristallernas storlek kan också ändras beroende på temperaturen; vid högre temperaturer tenderar kristallerna att vara större och strukturen kan "puffa upp" eller spricka som ett resultat.
Denna sista aspekt av kalcinering: att kontrollera storleken på kristallerna har inte behandlats i detalj, men det är värt att nämna..
Slutligen kommer en serie allmänna och specifika kalcineringsapplikationer att listas:
-Nedbrytning av metalliska karbonater i deras respektive oxider. Detsamma gäller oxalater.
-Dehydrering av mineraler, gelatinösa oxider eller något annat prov för gravimetrisk analys.
-Det utsätter en fast till en fasövergång, som kan vara metastabilt vid rumstemperatur; det vill säga, även om dina nya kristaller kyldes, skulle de ta tid att återvända till hur de var innan kalcinering.
-Aktiverar aluminiumoxid eller kol för att öka porernas storlek och bete sig såväl som absorberande fasta ämnen.
-Modifierar de strukturella, vibrations- eller magnetiska egenskaperna hos mineralnanopartiklar såsom Mn0,5Zn0,5TrotvåELLER4; det vill säga de genomgår en fysisk kalcinering där värme påverkar kristallernas storlek eller form.
-Samma tidigare effekt kan observeras i enklare fasta ämnen som SnO-nanopartiklar.två, som ökar i storlek när de tvingas agglomerera av höga temperaturer; eller i oorganiska pigment eller organiska färgämnen, där temperaturen och kornen påverkar deras färger.
-Och avsvavlar koksprover från råolja, liksom andra flyktiga föreningar.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.