Calcinazione del processo, tipi, applicazioni

IL calcinazione È un processo in cui un campione solido è soggetto a alte temperature in presenza o assenza di ossigeno. In chimica analitica è uno degli ultimi passaggi dell'analisi gravimetrica. Il campione può quindi essere di natura, inorganico o organico; Ma soprattutto, questi sono minerali, argille o ossidi gelatinosi.

Quando la calcinazione viene eseguita sotto correnti d'aria, si dice che si verifichi in un'atmosfera ossigenata; come semplicemente riscaldare un solido con il fuoco a causa della combustione in spazi aperti o nei forni a cui non possono essere applicati.

Calcinazione rudimentale o alchemica nel cielo aperto. Fonte: Pixabay.

Se l'ossigeno viene sostituito da azoto o gas nobile, si dice che la calcinazione si verifichi in atmosfera inerte. La differenza tra le atmosfere che interagiscono con il solido riscaldato dipende dalla sua sensibilità per ossidare; cioè, reagire con l'ossigeno per trasformarsi in un altro composto più ossidato.

Ciò che viene richiesto con calcinazione non è sciogliere il solido, ma modificarlo chimico o fisicamente per soddisfare le qualità richieste per le sue applicazioni. L'esempio più noto è quello della calcinazione calcarea, Caco₃, Per trasformarlo in calce, cao, necessario per il cemento.

[TOC]

Processi

La relazione tra il trattamento termico del calcare e il termine calcinazione è così vicina, che in realtà non è raro supporre che detto processo si applichi solo per i composti di calcio; Tuttavia, questo non è vero.

Tutti i solidi, inorganici o organici, possono essere calcolati finché non vengono fondati. Pertanto, il processo di riscaldamento deve essere sotto il punto di fusione del campione; a meno che non sia una miscela in cui si basa uno dei suoi componenti mentre gli altri rimangono solidi.

Il processo di calcinazione varia a seconda del campione, delle scale, dell'obiettivo e della qualità del solido dopo la sua termotratazione. Questo può essere diviso a livello globale in due tipi: analitico e industriale.

Può servirti: ferro (elemento): caratteristiche, struttura chimica, usi

Analitico

Quando il processo di calcinazione è analitico, è generalmente uno dei passaggi più recenti indispensabili per l'analisi gravimetrica.

Ad esempio, dopo una serie di reazioni chimiche, è stato ottenuto un precipitato, che durante la sua formazione non sembra un solido puro; Ovviamente supponendo che il composto sia noto in anticipo.

Indipendentemente dalle tecniche di purificazione, il precipitato ha ancora acqua che deve essere eliminata. Se queste molecole d'acqua sono in superficie, non saranno necessarie alte temperature per eliminarle; Ma se sono "intrappolati" all'interno dei cristalli, allora la temperatura del forno potrebbe dover superare i 700-1000 ° C.

In questo modo è garantito che il precipitato sia asciutto e che i vapori d'acqua vengano eliminati; Di conseguenza, la sua composizione viene definita.

Inoltre, se il precipitato soffre di decomposizione termica, la temperatura alla quale deve essere calcolata deve essere abbastanza alta da garantire che la reazione sia completata; Altrimenti, ci sarebbe un solido di composizione indefinita.

Le seguenti equazioni riassumono i due punti precedenti:

A · nh₂O => a +nh₂O (vapore)

A +q (calore) => b

I solidi indefiniti sarebbero miscele A/A · NH₂O e A/B, quando devono idealmente essere A e B Pure, rispettivamente.

Industriale

In un processo di calcinazione industriale, la qualità del calcinato è ugualmente importante come nell'analisi gravimetrica; Ma la differenza è nell'assemblaggio, nel metodo e negli importi prodotti.

L'analitico cerca di studiare le prestazioni di una reazione o le proprietà del calcolo; Mentre in quello industriale, è più importante che si verifichi così tanto e quanto tempo.

La migliore rappresentazione di un processo di calcinazione industriale diventa il trattamento termico del calcare per subire la seguente reazione:

Può servirti: cambiamenti chimici: caratteristiche, esempi, tipi

Ladro₃ => Cao + co₂

L'ossido di calcio, CAO, è la calce necessaria per l'elaborazione del cemento. Se la prima reazione è completata da questi due:

Cao + H₂O => ca (oh)₂

Ca (Oh)₂ + Co₂ => Caco₃

La dimensione dei cristalli di caco può essere preparata e controllata₃ derivante da masse robuste dello stesso composto. Pertanto, non solo CAO viene prodotto, ma si ottengono anche microcristalli di caco₃, necessario per i filtri e altri processi chimici raffinati.

Tutti i carbonati metallici si rompono allo stesso modo, ma a temperature diverse; Cioè, i suoi processi di calcinazione industriale possono diventare molto diversi.

Tipi di calcinazione

Di per sé non c'è modo di classificare la calcinazione, a meno che non ci basiamo sul processo e le variazioni subite dal solido rispetto all'aumento della temperatura. Da quest'ultima prospettiva, si può dire che ci sono due tipi di calcinazione: una chimica e un'altra fisica.

Chimica

La calcinazione chimica è quella in cui il campione, il solido o il precipitato subisce una decomposizione termica. Questo è stato spiegato per il caso del Caco₃. Il composto non è lo stesso dopo che sono state applicate alte temperature.

Fisico

La calcinazione fisica è quella in cui la natura del campione non viene modificata alla fine una volta che il vapore acqueo o altri gas sono stati rilasciati.

Un esempio è la disidratazione totale di un precipitato senza subire una reazione. Allo stesso modo, la dimensione dei cristalli può cambiare a seconda della temperatura; A una temperatura più elevata, i cristalli tendono ad essere più grandi e la struttura può "spingere" o spezzarsi a causa di questo.

Quest'ultimo aspetto della calcinazione: il controllo delle dimensioni dei cristalli non è stato affrontato in dettaglio, ma vale la pena menzionarlo.

Può servirti: polimeri sintetici

Applicazioni

Infine, verrà elencata una serie di applicazioni generali e specifiche di calcinazione:

-Decomposizione dei carbonati metallici nei rispettivi ossidi. Lo stesso vale per gli ossalati.

-Disidratazione di minerali, ossidi gelatinosi o qualche altro campione per analisi gravimetrica.

-Invia un solido a una transizione di fase, che potrebbe essere metastabile a temperatura ambiente; Cioè, anche se i loro nuovi cristalli sono fantastici, vorrebbero tornare a ciò che erano prima della calcinazione.

-Attiva allumina o carbone per aumentare le dimensioni dei loro pori e comportarsi, nonché solidi assorbenti.

-Modifica le proprietà strutturali, vibrazionali o magnetiche di nanoparticelle minerali come MN_0.5Zn_0.5Fede₂O₄; Cioè, soffrono di una calcinazione fisica, in cui il calore influenza le dimensioni o le forme dei cristalli.

-Lo stesso effetto precedente può essere osservato in solidi più semplici come le nanoparticelle di sno₂, che aumentano di dimensioni quando sono costretti ad agglomerarsi a causa delle alte temperature; o in pigmenti inorganici o coloranti organici, dove temperatura e grani influenzano i loro colori.

-E campioni di desolfura di coca cola di petrolio greggio, nonché qualsiasi altro composto volatile.

Riferimenti

1. Giorno, r., & Underwood, a. (1989). Chimica analitica quantitativa (quinta ed.). Pearson Prentice Hall.
2. Wikipedia. (2019). Calcolo. Recuperato da: in.Wikipedia.org
3. Elsevier. (2019). Calcolo. Scienceirect. Estratto da: ScienceDirect.com
4. Hubbe Martin. (S.F.). Mini-encyclopedia della chimica di end end di carta. Recuperato da: progetti.NCSU.Edu
5. Indrayana, i. P. T., Siregar, n., Suharyadi, e., Kato, t. & Iwata, s. (2016). La dipendenza dalla temperatura di calcinazione di spettri microstrutturali, vibrazionali e proprietà magnetiche di MN nanocristallino_0.5Zn_0.5Fede₂O₄. Journal of Physics: Conference Series, Volume 776, Numero 1, ID articolo. 012021.
6. Feeco International, Inc. (2019). Calcolo. Recuperato da: feeco.com
7. Gaber, m. A. Abdel-Rahim, a. E. Abdel-Lazief, Mahmoud. N. Abdel-Salam. (2014). Influenza della temperatura di calcinazione sulla struttura e sulla porosità dello sno nanocristallino₂ Sintetizzato con un metodo di precipitazione convenzionale. International Journal of Electochemical Science.