De kalsinering er en prosess der en fast prøve utsettes for høye temperaturer i nærvær eller fravær av oksygen. I analytisk kjemi er det et av de siste trinnene i gravimetrisk analyse. Prøven kan derfor være av hvilken som helst art, uorganisk eller organisk; men spesielt handler det om mineraler, leire eller gelatinøse oksider.
Når kalsinering utføres under luftstrømmer, sies det å forekomme i en oksygenert atmosfære; slik som å bare varme opp et fast stoff med brannprodukt fra forbrenning i åpne rom, eller i ovner som det ikke kan brukes vakuum på.
Hvis oksygen erstattes av nitrogen eller edelgass, sies det at kalsinering skjer under en inert atmosfære. Forskjellen mellom atmosfærene som samhandler med det oppvarmede faste stoffet avhenger av dets følsomhet for å oksidere; det vil si å reagere med oksygen for å transformere til en annen mer oksidert forbindelse.
Det som søkes med kalsinering er ikke å smelte faststoffet, men å modifisere det kjemisk eller fysisk for å oppfylle de kvalitetene som kreves for dets applikasjoner. Det mest kjente eksemplet er kalsinering av kalkstein, CaCO3, å konvertere den til kalk, CaO, nødvendig for betong.
Artikkelindeks
Forholdet mellom varmebehandling av kalkstein og begrepet kalsinering er så nært at det faktisk ikke er uvanlig å anta at denne prosessen bare gjelder kalsiumforbindelser; Dette er imidlertid ikke sant.
Alle faste stoffer, uorganiske eller organiske, kan kalsinere så lenge de ikke smelter. Derfor må oppvarmingsprosessen finne sted under smeltepunktet til prøven; Med mindre det er en blanding der en av komponentene smelter mens de andre forblir faste.
Kalsineringsprosessen varierer avhengig av prøven, vekten, målet og kvaliteten på det faste stoffet etter varmebehandlingen. Dette kan deles globalt i to typer: analytisk og industrielt.
Når kalsineringsprosessen er analytisk, er det vanligvis et av de siste viktige trinnene for gravimetrisk analyse..
For eksempel er det etter en serie kjemiske reaksjoner oppnådd et bunnfall som under dannelsen ikke ser ut som et rent fast stoff; antar åpenbart at forbindelsen er kjent på forhånd.
Uavhengig av rensingsteknikker har bunnfallet fortsatt vann som må fjernes. Hvis disse vannmolekylene er på overflaten, vil det ikke være nødvendig med høye temperaturer for å fjerne dem. men hvis de er "fanget" inne i krystallene, kan det hende at ovntemperaturen må overstige 700-1000 ° C..
Dette sikrer at bunnfallet er tørt og vanndamp blir fjernet; følgelig blir sammensetningen definert.
Hvis bunnfallet gjennomgår termisk nedbrytning, må også temperaturen det må kalsineres til være høy nok til å sikre at reaksjonen er fullført; Ellers ville du ha en solid udefinerte komposisjon.
Følgende ligninger oppsummerer de to foregående punktene:
A nHtoO => A + nHtoO (damp)
A + Q (varme) => B
De udefinerte faste stoffene vil være blandinger A / A nHtoO og A / B, når de ideelt sett burde være henholdsvis A og B.
I en industriell kalsineringsprosess er kvaliteten på kalsineringen like viktig som i gravimetrisk analyse; men forskjellen ligger i montering, metode og produserte mengder.
I det analytiske søker man å studere utbyttet av en reaksjon, eller egenskapene til kalsinert; mens det er i industrisektoren, er det viktigere hvor mye som produseres og hvor lenge.
Den beste representasjonen av en industriell kalsineringsprosess er varmebehandlingen av kalkstein slik at den gjennomgår følgende reaksjon:
Tyv3 => CaO + COto
Kalsiumoksyd, CaO, er den kalk som er nødvendig for å lage sement. Hvis den første reaksjonen suppleres med disse to:
CaO + HtoO => Ca (OH)to
Ca (OH)to + COto => CaCO3
CaCO-krystallstørrelse kan fremstilles og kontrolleres3 resulterende fra robuste masser av samme forbindelse. Dermed produseres ikke bare CaO, men det oppnås også mikrokrystaller av CaCO.3, kreves for filtre og andre raffinerte kjemiske prosesser.
Alle metalliske karbonater brytes ned på samme måte, men ved forskjellige temperaturer; det vil si at deres industrielle kalsineringsprosesser kan være veldig forskjellige.
I seg selv er det ingen måte å klassifisere kalsinering, med mindre vi baserer oss på prosessen og endringene som det faste stoffet gjennomgår med økningen i temperatur. Fra dette siste perspektivet kan det sies at det er to typer kalsinering: en kjemisk, og den andre fysisk..
Kjemisk kalsinering er en der prøven, faststoffet eller bunnfallet gjennomgår termisk nedbrytning. Dette ble forklart for saken med CaCO3. Forbindelsen er ikke den samme etter at de høye temperaturene er påført.
Fysisk kalsinering er en der arten av prøven ikke endres på slutten når den har gitt ut vanndamp eller andre gasser.
Et eksempel er total dehydrering av et bunnfall uten å gjennomgå en reaksjon. Også størrelsen på krystallene kan endres avhengig av temperaturen; ved høyere temperaturer har krystallene en tendens til å være større, og strukturen kan "puste opp" eller sprekke som et resultat.
Dette siste aspektet av kalsinering: å kontrollere krystallstørrelsen har ikke blitt behandlet i detalj, men det er verdt å nevne..
Til slutt vil en rekke generelle og spesifikke kalsineringsapplikasjoner bli oppført:
-Nedbrytning av metalliske karbonater i deres respektive oksider. Det samme gjelder oksalater.
-Dehydrering av mineraler, gelatinøse oksider eller andre prøver for gravimetrisk analyse.
-Det utsetter en solid til en faseovergang, som kan være metastabilt ved romtemperatur; det vil si at selv om de nye krystallene dine ble avkjølt, ville det ta tid å gå tilbake til hvordan de var før kalsinering.
-Aktiverer alumina eller karbon for å øke porene og oppføre seg så vel som absorberende faste stoffer.
-Modifiserer strukturelle, vibrasjonsmessige eller magnetiske egenskaper til mineral nanopartikler som Mn0,5Zn0,5TrotoELLER4; det vil si at de gjennomgår en fysisk kalsinering, hvor varme påvirker størrelsen eller formen på krystallene.
-Den samme tidligere effekten kan observeres i enklere faste stoffer som SnO nanopartikler.to, som øker i størrelse når de blir tvunget til å agglomerere ved høye temperaturer; eller i uorganiske pigmenter eller organiske fargestoffer, hvor temperaturen og kornene påvirker fargene.
-Og avsvovler koksprøver fra råolje, så vel som andre flyktige forbindelser.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.