calcinare este un proces în care o probă solidă este supusă la temperaturi ridicate în prezența sau absența oxigenului. În chimia analitică este unul dintre ultimii pași ai analizei gravimetrice. Prin urmare, proba poate fi de orice natură, anorganică sau organică; dar mai ales, este vorba despre minerale, argile sau oxizi gelatinoși.
Când calcinarea se efectuează sub curenți de aer, se spune că are loc într-o atmosferă oxigenată; cum ar fi pur și simplu încălzirea unui solid cu un produs de ardere în spații deschise sau în cuptoare pe care vidul nu poate fi aplicat.
Dacă oxigenul este înlocuit de azot sau de un gaz nobil, atunci se spune că calcinarea are loc sub atmosferă inertă. Diferența dintre atmosferele care interacționează cu solidul încălzit depinde de sensibilitatea sa la oxidare; adică să reacționeze cu oxigenul pentru a se transforma într-un alt compus mai oxidat.
Ceea ce se caută cu calcinarea nu este să topească solidul, ci să-l modifice chimic sau fizic pentru a îndeplini calitățile necesare pentru aplicațiile sale. Cel mai cunoscut exemplu este calcinarea calcarului, CaCO3, pentru a-l transforma în var, CaO, necesar pentru beton.
Indice articol
Relația dintre tratamentul termic al calcarului și termenul de calcinare este atât de strânsă încât, de fapt, nu este neobișnuit să presupunem că acest proces se aplică numai compușilor de calciu; Cu toate acestea, acest lucru nu este adevărat.
Toate solidele, anorganice sau organice, se pot calcina atâta timp cât nu se topesc. Prin urmare, procesul de încălzire trebuie să aibă loc sub punctul de topire al probei; Cu excepția cazului în care este un amestec în care una dintre componentele sale se topește în timp ce celelalte rămân solide.
Procesul de calcinare variază în funcție de eșantion, de solzi, de obiectiv și de calitatea solidului după tratamentul său termic. Acest lucru poate fi împărțit la nivel global în două tipuri: analitic și industrial.
Când procesul de calcinare este analitic, acesta este în general unul dintre ultimii pași esențiali pentru analiza gravimetrică..
De exemplu, după o serie de reacții chimice a fost obținut un precipitat, care în timpul formării sale nu arată ca un solid pur; presupunând evident că compusul este cunoscut în prealabil.
Indiferent de tehnicile de purificare, precipitatul are încă apă care trebuie îndepărtată. Dacă aceste molecule de apă sunt la suprafață, nu vor fi necesare temperaturi ridicate pentru a le îndepărta; dar dacă acestea sunt „prinse” în interiorul cristalelor, atunci temperatura cuptorului trebuie să depășească 700-1000ºC..
Acest lucru asigură că precipitatul este uscat și că vaporii de apă sunt îndepărtați; în consecință, compoziția sa devine definită.
De asemenea, dacă precipitatul suferă descompunere termică, temperatura la care trebuie calcinat trebuie să fie suficient de ridicată pentru a se asigura că reacția este completă; în caz contrar, ați avea o compoziție solidă nedefinită.
Următoarele ecuații rezumă cele două puncte anterioare:
A nHDouăO => A + nHDouăO (abur)
A + Q (căldură) => B
Solidele nedefinite ar fi amestecuri A / A nHDouăO și A / B, atunci când în mod ideal ar trebui să fie pur A, respectiv B.
Într-un proces de calcinare industrială, calitatea calcinării este la fel de importantă ca și în analiza gravimetrică; dar diferența constă în asamblare, metodă și cantitățile produse.
În analitică se urmărește studierea randamentului unei reacții sau a proprietăților calcinate; în timp ce în sectorul industrial, este mai important cât este produs și în cât timp.
Cea mai bună reprezentare a unui proces de calcinare industrială este tratamentul termic al calcarului, astfel încât acesta să sufere următoarea reacție:
Hoţ3 => CaO + CODouă
Oxidul de calciu, CaO, este varul necesar pentru fabricarea cimentului. Dacă prima reacție este completată de aceste două:
CaO + HDouăO => Ca (OH)Două
Ca (OH)Două + CODouă => CaCO3
Dimensiunea cristalului CaCO poate fi pregătită și controlată3 rezultând din mase robuste ale aceluiași compus. Astfel, nu numai că se produce CaO, dar se obțin și microcristale de CaCO.3, necesare pentru filtre și alte procese chimice rafinate.
Toți carbonații metalici se descompun în același mod, dar la temperaturi diferite; adică procesele lor de calcinare industrială pot fi foarte diferite.
În sine nu există nici o modalitate de a clasifica calcinarea, cu excepția cazului în care ne bazăm pe proces și modificările pe care le suferă solidul odată cu creșterea temperaturii. Din această ultimă perspectivă, se poate spune că există două tipuri de calcinare: una chimică, iar cealaltă fizică..
Calcinarea chimică este una în care proba, solidul sau precipitatul suferă descompunere termică. Acest lucru a fost explicat pentru cazul CaCO3. Compusul nu este același după aplicarea temperaturilor ridicate.
Calcinarea fizică este una în care natura eșantionului nu se schimbă la sfârșit odată ce a eliberat vapori de apă sau alte gaze.
Un exemplu este deshidratarea totală a unui precipitat fără a suferi o reacție. De asemenea, dimensiunea cristalelor se poate modifica în funcție de temperatură; la temperaturi mai ridicate, cristalele au tendința de a fi mai mari și, ca urmare, structura poate „umfla” sau crapa.
Acest ultim aspect al calcinării: controlul dimensiunii cristalelor, nu a fost abordat în detaliu, dar merită menționat..
În cele din urmă, vor fi enumerate o serie de aplicații generale și specifice de calcinare:
-Descompunerea carbonaților metalici în oxizii lor respectivi. Același lucru este valabil și pentru oxalați.
-Deshidratarea mineralelor, oxizilor gelatinoși sau a altor eșantioane pentru analiza gravimetrică.
-Acesta supune un solid la o tranziție de fază, care ar putea fi metastabilă la temperatura camerei; adică, chiar dacă noile tale cristale ar fi răcite, ar fi nevoie de timp pentru a reveni la modul în care erau înainte de calcinare.
-Activează alumina sau carbonul pentru a crește dimensiunea porilor și a se comporta la fel ca și solidele absorbante.
-Modifică proprietățile structurale, vibraționale sau magnetice ale nanoparticulelor minerale, cum ar fi Mn0,5Zn0,5CredinţăDouăSAU4; adică suferă o calcinare fizică, unde căldura influențează dimensiunea sau formele cristalelor.
-Același efect anterior poate fi observat la solide mai simple, cum ar fi nanoparticulele SnO.Două, care cresc în mărime atunci când sunt forțați să se aglomereze de temperaturi ridicate; sau în pigmenți anorganici sau coloranți organici, unde temperatura și boabele le influențează culorile.
-Și desulfurează probele de cocs din țiței, precum și orice alți compuși volatili.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.