Plik prażenie to proces, w którym próbka w stanie stałym jest poddawana działaniu wysokich temperatur w obecności lub przy braku tlenu. W chemii analitycznej jest to jeden z ostatnich etapów analizy grawimetrycznej. Próbka może zatem być dowolnej natury, nieorganiczna lub organiczna; ale przede wszystkim dotyczy minerałów, glinek lub galaretowatych tlenków.
Kiedy kalcynacja jest przeprowadzana pod prądem powietrza, mówi się, że zachodzi w atmosferze natlenionej; takie jak zwykłe ogrzewanie ciała stałego produktem spalania w otwartych przestrzeniach lub w piecach, w których nie można zastosować próżni.
Jeśli tlen zostanie zastąpiony azotem lub gazem szlachetnym, mówi się, że kalcynacja zachodzi w obojętnej atmosferze. Różnica między atmosferami, które oddziałują z ogrzanym ciałem stałym, zależy od jego wrażliwości na utlenianie; to znaczy reagować z tlenem, aby przekształcić się w inny, bardziej utleniony związek.
W przypadku kalcynacji nie chodzi o stopienie ciała stałego, ale o zmodyfikowanie go chemicznie lub fizycznie w celu uzyskania właściwości wymaganych do jego zastosowań. Najbardziej znanym przykładem jest kalcynacja wapienia CaCO3, aby przekształcić go w wapno, CaO, niezbędne do betonu.
Indeks artykułów
Związek między obróbką cieplną wapienia a terminem kalcynacja jest tak bliski, że w rzeczywistości nierzadko można przypuszczać, że proces ten dotyczy tylko związków wapnia; Jednak nie jest to prawdą.
Wszystkie ciała stałe, nieorganiczne lub organiczne, mogą kalcynować, o ile się nie topią. Dlatego proces ogrzewania musi odbywać się poniżej temperatury topnienia próbki; Chyba że jest to mieszanina, w której jeden z jej składników topi się, podczas gdy inne pozostają w stanie stałym.
Proces kalcynacji różni się w zależności od próbki, wagi, celu i jakości ciała stałego po jego obróbce cieplnej. Można to globalnie podzielić na dwa typy: analityczne i przemysłowe.
Kiedy proces kalcynacji jest analityczny, jest to na ogół jeden z ostatnich niezbędnych etapów analizy grawimetrycznej..
Na przykład po serii reakcji chemicznych otrzymano osad, który podczas tworzenia nie wygląda jak czyste ciało stałe; oczywiście zakładając, że związek jest znany z góry.
Niezależnie od technik oczyszczania osad nadal zawiera wodę, którą należy usunąć. Jeśli te cząsteczki wody znajdują się na powierzchni, do ich usunięcia nie będą potrzebne wysokie temperatury; ale jeśli zostaną „uwięzione” wewnątrz kryształów, wówczas temperatura pieca może przekroczyć 700–1000 ° C..
Zapewnia to, że osad jest suchy, a opary wody są usuwane; w konsekwencji jego skład zostaje określony.
Ponadto, jeśli osad ulega rozkładowi termicznemu, temperatura, w której musi być kalcynowany, musi być dostatecznie wysoka, aby zapewnić zakończenie reakcji; w przeciwnym razie miałbyś bryłę o niezdefiniowanym składzie.
Poniższe równania podsumowują dwa poprzednie punkty:
A nHdwaO => A + nHdwaO (para)
A + Q (ciepło) => B
Niezdefiniowane ciała stałe byłyby mieszaninami A / A nHdwaO i A / B, gdy idealnie powinny być odpowiednio czyste A i B..
W przemysłowym procesie kalcynacji jakość kalcynacji jest tak samo ważna jak w analizie grawimetrycznej; ale różnica polega na montażu, metodzie i wyprodukowanych ilościach.
W analityce dąży się do zbadania wydajności reakcji lub właściwości kalcynowanych; podczas gdy w sektorze przemysłowym ważniejsze jest, ile i jak długo jest produkowane.
Najlepszym odzwierciedleniem procesu kalcynacji przemysłowej jest obróbka cieplna wapienia, tak aby przeszedł następującą reakcję:
Złodziej3 => CaO + COdwa
Tlenek wapnia, CaO, jest wapnem niezbędnym do produkcji cementu. Jeśli pierwsza reakcja jest uzupełniona tymi dwoma:
CaO + H.dwaO => Ca (OH)dwa
Ca (OH)dwa + WSPÓŁdwa => CaCO3
Wielkość kryształów CaCO można przygotować i kontrolować3 wynikające z solidnych mas tego samego związku. W ten sposób powstaje nie tylko CaO, ale także mikrokryształy CaCO.3, wymagane do filtrów i innych rafinowanych procesów chemicznych.
Wszystkie węglany metali rozkładają się w ten sam sposób, ale w różnych temperaturach; to znaczy ich przemysłowe procesy kalcynacji mogą być bardzo różne.
Samo w sobie nie da się sklasyfikować kalcynacji, chyba że opieramy się na procesie i zmianach, jakim podlega ciało stałe wraz ze wzrostem temperatury. Z tej ostatniej perspektywy można powiedzieć, że istnieją dwa rodzaje kalcynacji: jeden chemiczny, a drugi fizyczny..
Kalcynacja chemiczna to taka, w której próbka, ciało stałe lub osad ulegają rozkładowi termicznemu. Wyjaśniono to w przypadku CaCO3. Związek nie jest taki sam po zastosowaniu wysokich temperatur.
Kalcynacja fizyczna to taka, w której charakter próbki nie zmienia się pod koniec po uwolnieniu pary wodnej lub innych gazów.
Przykładem jest całkowite odwodnienie osadu bez przechodzenia przez reakcję. Również rozmiar kryształów może się zmieniać w zależności od temperatury; w wyższych temperaturach kryształy wydają się być większe, w wyniku czego struktura może „nadymać się” lub pękać.
Ten ostatni aspekt kalcynacji: kontrolowanie wielkości kryształów nie został szczegółowo omówiony, ale warto o nim wspomnieć..
Na koniec zostanie wymieniony szereg ogólnych i szczegółowych zastosowań kalcynacji:
-Rozkład węglanów metali na ich odpowiednie tlenki. To samo dotyczy szczawianów.
-Odwodnienie minerałów, galaretowatych tlenków lub innej próbki do analizy grawimetrycznej.
-Poddaje substancję stałą przemianie fazowej, która może być metastabilna w temperaturze pokojowej; to znaczy, nawet jeśli twoje nowe kryształy zostały schłodzone, powrót do stanu sprzed kalcynacji zajmie im trochę czasu.
-Aktywuje tlenek glinu lub węgiel, aby zwiększyć rozmiar porów i zachowuje się tak dobrze, jak chłonne ciała stałe.
-Modyfikuje właściwości strukturalne, wibracyjne lub magnetyczne nanocząstek mineralnych, takich jak Mn0.5Zn0.5WiaradwaLUB4; to znaczy ulegają kalcynacji fizycznej, w której ciepło wpływa na rozmiar lub kształt kryształów.
-Ten sam poprzedni efekt można zaobserwować w prostszych ciałach stałych, takich jak nanocząsteczki SnO.dwa, które zwiększają swój rozmiar, gdy są zmuszane do aglomeracji pod wpływem wysokich temperatur; lub w nieorganicznych pigmentach lub organicznych barwnikach, w przypadku gdy temperatura i ziarno wpływają na ich kolor.
-Odsiarcza próbki koksu z ropy naftowej, a także wszelkich innych lotnych związków.
Jeszcze bez komentarzy