Калцинација је процес у коме се чврст узорак подвргне високим температурама у у присуству или одсуству кисеоника. У аналитичкој хемији то је један од последњих корака гравиметријске анализе. Узорак, према томе, може бити било које природе, неоргански или органски; али посебно се ради о минералима, глини или желатинозним оксидима.
Када се калцинација врши под ваздушним струјама, каже се да се одвија у атмосфери са кисеоником; попут једноставног загревања чврстог материјала са ватреним продуктом сагоревања на отвореним просторима или у пећи на које се не може применити вакуум.
Рудиментарна или алхемијска калцинација под отвореним небом. Извор: Пикабаи.
Ако је кисеоник замењен азотом или племенитим гасом, тада се каже да се калцинација одвија у инертној атмосфери. Разлика између атмосфере која утиче на загрејану чврсту супстанцу зависи од њене осетљивости на оксидацију; то јест, да реагује са кисеоником да се трансформише у друго оксидованије једињење.
Оно што се тражи калцинацијом није растопити чврсту супстанцу, већ је модификовати хемијски или физички да би задовољило квалитете потребне за њену примену. Најпознатији пример је калцинација кречњака, ЦаЦО 3 , како би се претворио у креч, ЦаО, неопходан за бетон.
Процес
Веза између термичке обраде кречњака и термина калцинација толико је блиска да у ствари није ретко претпоставити да се овај поступак односи само на једињења калцијума; Међутим, то није тачно.
Све чврсте материје, неорганске или органске твари, могу калцинирати све док се не растопе. Стога се поступак загревања мора одвијати испод тачке узорка; Осим ако се не ради о смеши у којој се један њен састојак топи, а други остају чврсти.
Процес калцинације варира у зависности од узорка, скале, циља и квалитета чврстоће након термичке обраде. То се глобално може поделити у две врсте: аналитичка и индустријска.
Аналитички
Када је процес калцинације аналитичан, он је генерално један од последњих неопходних корака за гравиметријску анализу.
На пример, после низа хемијских реакција, добије се талог који током стварања не личи на чисту чврсту супстанцу; очигледно под претпоставком да је једињење унапред познато.
Без обзира на технике пречишћавања, талог још увек има воду која се мора уклонити. Ако се такви молекули воде налазе на површини, неће бити потребне високе температуре да их уклоне; али ако су "заробљени" унутар кристала, температура пећи можда мора прећи 700-1000ºЦ.
Ово осигурава да је талог сув и да се уклањају водене паре; према томе, његов састав постаје дефинитиван.
Исто тако, ако талог подвргне термичкој разградњи, температура на којој се мора калцинирати мора бити довољно висока да осигурава да је реакција завршена; у супротном, имали бисте чврсту неодређену композицију.
Следеће једначине сажимају две претходне тачке:
НХ 2 О => А + нХ 2 О (пара)
А + К (топлота) => Б
Недефинисаног Чврсти би бити смеше А / А · нХ 2 О и А / Б, када идеално треба да буде чист А и Б, респективно.
Индустриал
У процесу индустријске калцинације квалитет калцинације је подједнако важан као и у гравиметријској анализи; али разлика је у склопу, начину и произведеним количинама.
У аналитичкој се жели проучити перформансе реакције или својства калцинираног; док је у индустријском сектору важније колико се производи и колико дуго.
Најбољи приказ процеса индустријске калцинације је термичка обрада кречњака тако да подлеже следећој реакцији:
ЦаЦО 3 => ЦаО + ЦО 2
Калцијум оксид, ЦаО, је вапно неопходан за прављење цемента. Ако прву реакцију допуњују ове две:
ЦаО + Х 2 О => Ца (ОХ) 2
Ца (ОХ) 2 + ЦО 2 => ЦаЦО 3
Добивени кристали ЦаЦО 3 могу се припремити и разместити из робусних маса истог једињења. Тако се не производи само ЦаО, већ и микрокристали ЦаЦО 3 , неопходни за филтере и друге рафиниране хемијске процесе.
Сви метални карбонати разлазе се на исти начин, али на различитим температурама; то јест, њихови индустријски процеси калцинације могу бити веома различити.
Врсте калцинације
Сама по себи, не постоји начин за класификацију калцинације, осим ако се не бавимо процесом и променама које чврста супстанца подлеже повећању температуре. Из ове последње перспективе може се рећи да постоје две врсте калцинације: једна хемијска и друга физичка.
Хемија
Хемијска калцинација је она у којој се узорак, чврста супстанца или талог подвргне термичкој разградњи. То је објашњено за случај ЦаЦО 3 . Једињење није исто након наношења високих температура.
Физички
Физичка калцинација је она код које се природа узорка не мења на крају кад се ослободи водене паре или других гасова.
Пример је потпуна дехидрација преципитата без подвргавања реакцији. Такође, величина кристала може се мењати у зависности од температуре; на вишим температурама кристали су обично већи и структура може "пухати" или пукнути као резултат.
Последњи аспект калцинације: контрола величине кристала није детаљно обрађена, али вреди помена.
Апликације
На крају ће бити наведен низ општих и специфичних апликација за калцинацију:
-Састав металних карбоната у њиховим одговарајућим оксидима. Исто важи и за оксалате.
- Дехидратација минерала, желатинозних оксида или било којег другог узорка за гравиметријску анализу.
-Препоручује чврсту фазу на фазни прелаз, који се може метастазирати на собној температури; то јест, чак и да се ваши нови кристали охладе, требало би им времена да се врате ономе што су били пре калцинације.
-Активира глиницу или угљен да повећа величину његових пора и понаша се као упијајуће чврсте материје.
-Модифиес структурне, вибрационе или магнетна својства минералних наночестица попут Мн 0.5 Зн 0,5 Фе 2 О 4 ; то јест, они се подвргавају физичкој калцинацији, при чему топлота утиче на величину или облик кристала.
-Исти претходни ефекат се може приметити код једноставнијих чврстих материја као што су СнО 2 наночестице , које се повећавају у величини када су присиљене да агломеришу високе температуре; или у неорганским пигментима или органским бојама, где температура и зрна утичу на њихове боје.
-И десулфурише узорке кокса из сирове нафте, као и било које друге испарљиве материје.
Референце
- Даи, Р. и Ундервоод, А. (1989). Квантитативна аналитичка хемија (пето издање). ПЕАРСОН Прентице Халл.
- Википедиа. (2019). Калцинација. Опоравак од: ен.википедиа.орг
- Елсевиер. (2019). Калцинација. СциенцеДирецт. Опоравак од: сциенцедирецт.цом
- Хуббе Мартин. (сф) Мини-енциклопедија хемијске хемијске производње. Опоравак од: пројецтс.нцсу.еду
- Индраиана, ИПТ, Сирегар, Н., Сухариади, Е., Като, Т. и Ивата, С. (2016). Зависност од микроструктуралних, вибрационих спектра и магнетних својстава нанокристалне температуре калцинације Мн 0,5 Зн 0,5 Фе 2 О 4 . Часопис за физику: Конференција, свезак 776, број 1, ид чланка. 012021.
- ФЕЕЦО Интернатионал, Инц. (2019). Калцинација. Опоравак од: феецо.цом
- Габер, МА Абдел-Рахим, АИ Абдел-Латиеф, Махмоуд. Н. Абдел-Салам. (2014). Утицај окоштавање температуре о структури и порозности нанокристалних СНО 2 синтетише методом конвенционалне падавина. Међународни часопис за електрохемијску науку.