The pengkalsinan adalah satu proses di mana contoh yang kukuh adalah tertakluk kepada suhu yang tinggi di dalam kehadiran atau ketiadaan oksigen. Dalam kimia analitik, ini adalah salah satu langkah terakhir analisis gravimetrik. Oleh itu, sampel boleh dalam bentuk apa pun, bukan organik atau organik; tetapi terutamanya, ini mengenai mineral, tanah liat, atau oksida agar-agar.
Apabila kalsinasi dilakukan di bawah arus udara, dikatakan berlaku dalam suasana beroksigen; seperti memanaskan pepejal dengan api hasil pembakaran di tempat terbuka, atau di tungku yang tidak dapat digunakan vakum.
Kalsinasi asas atau alkimia di bawah langit terbuka. Sumber: Pixabay.
Sekiranya oksigen digantikan oleh nitrogen atau gas mulia, maka pengkalsinasi dikatakan berlaku di bawah atmosfera lengai. Perbezaan antara atmosfera yang berinteraksi dengan pepejal yang dipanaskan bergantung kepada kepekaannya terhadap pengoksidaan; iaitu untuk bertindak balas dengan oksigen untuk berubah menjadi sebatian lain yang lebih teroksidasi.
Apa yang dicari dengan kalsinasi bukanlah mencairkan padatan, tetapi mengubahnya secara kimia atau fizikal untuk memenuhi kualitas yang diperlukan untuk aplikasinya. Contoh yang paling terkenal ialah pengapuran batu kapur, CaCO 3 , untuk menukarnya menjadi kapur, CaO, yang diperlukan untuk konkrit.
Proses
Hubungan antara perlakuan panas batu kapur dan istilah kalsinasi sangat erat sehingga sebenarnya tidak jarang mengandaikan bahawa proses ini hanya berlaku untuk sebatian kalsium; Bagaimanapun, ini tidak benar.
Semua pepejal, bukan organik atau organik, boleh berkapur selagi tidak mencair. Oleh itu, proses pemanasan mesti berlaku di bawah titik lebur sampel; Kecuali, ia adalah campuran di mana salah satu komponennya mencair sementara yang lain tetap padat.
Proses kalsinasi berbeza-beza bergantung pada sampel, timbangan, objektif dan kualiti pepejal setelah perlakuan panasnya. Ini boleh dibahagikan secara global kepada dua jenis: analitik dan perindustrian.
Analitik
Apabila proses kalsinasi dianalisis, biasanya merupakan salah satu langkah terakhir yang sangat diperlukan untuk analisis gravimetrik.
Sebagai contoh, setelah beberapa siri tindak balas kimia diperolehi endapan, yang selama pembentukannya tidak kelihatan seperti pepejal tulen; jelas menganggap bahawa kompaun itu diketahui sebelumnya.
Terlepas dari teknik pemurnian, endapan masih memiliki air yang harus dikeluarkan. Sekiranya molekul air tersebut berada di permukaan, suhu tinggi tidak diperlukan untuk menghilangkannya; tetapi jika mereka "terperangkap" di dalam kristal, suhu oven mungkin melebihi 700-1000ºC.
Ini memastikan bahawa endapan kering dan wap air dikeluarkan; akibatnya, komposisinya menjadi pasti.
Begitu juga, jika endapan mengalami penguraian termal, suhu di mana ia mesti dikalsinasi harus cukup tinggi untuk memastikan bahawa tindak balas selesai; jika tidak, anda akan mempunyai komposisi yang tidak jelas.
Persamaan berikut merangkum dua perkara sebelumnya:
A nH 2 O => A + nH 2 O (wap)
A + Q (haba) => B
Pepejal yang tidak ditentukan ialah campuran A / A · nH 2 O dan A / B, apabila idealnya masing-masing mestilah A dan B murni.
Perindustrian
Dalam proses kalsinasi industri, kualiti kalsinasi sama pentingnya dengan analisis gravimetrik; tetapi perbezaannya adalah pada pemasangan, kaedah dan kuantiti yang dihasilkan.
Dalam analisis seseorang berusaha untuk mengkaji prestasi tindak balas, atau sifat-sifat yang dikalsinasi; sementara di sektor perindustrian, lebih penting berapa banyak dihasilkan dan berapa lama.
Perwakilan terbaik dari proses kalsinasi industri adalah perlakuan haba batu kapur sehingga mengalami reaksi berikut:
CaCO 3 => CaO + CO 2
Kalsium oksida, CaO, adalah kapur yang diperlukan untuk membuat simen. Sekiranya reaksi pertama dilengkapi dengan kedua-dua ini:
CaO + H 2 O => Ca (OH) 2
Ca (OH) 2 + CO 2 => CaCO 3
Kristal CaCO 3 yang dihasilkan dapat dibuat dan diukur dari jisim kuat sebatian yang sama. Oleh itu, bukan sahaja CaO dihasilkan, tetapi juga mikrokristal CaCO 3 diperoleh , diperlukan untuk penapis dan proses kimia halus lain.
Semua karbonat logam terurai dengan cara yang sama, tetapi pada suhu yang berbeza; iaitu proses kalsinasi industri mereka sangat berbeza.
Jenis-jenis kalsinasi
Dengan sendirinya tidak ada cara untuk mengklasifikasikan kalsinasi, kecuali kita mendasarkan diri pada proses dan perubahan yang dialami oleh pepejal dengan kenaikan suhu. Dari perspektif terakhir ini, dapat dikatakan bahawa terdapat dua jenis kalsinasi: satu bahan kimia, dan yang lain secara fizikal.
Kimia
Pengapuran kimia adalah di mana sampel, pepejal atau endapan mengalami penguraian terma. Ini dijelaskan untuk kes CaCO 3 . Sebatiannya tidak sama setelah suhu tinggi digunakan.
Fizikal
Pengapuran fizikal adalah sifat di mana sifat sampel tidak berubah pada akhirnya setelah mengeluarkan wap air atau gas lain.
Contohnya ialah dehidrasi keseluruhan endapan tanpa mengalami reaksi. Juga, ukuran kristal boleh berubah bergantung pada suhu; pada suhu yang lebih tinggi, kristal cenderung lebih besar dan strukturnya boleh "membengkak" atau retak akibatnya.
Aspek pengapuran terakhir ini: kawalan ukuran kristal, belum diberi perhatian secara terperinci, tetapi perlu disebutkan.
Permohonan
Akhirnya, satu siri aplikasi kalsinasi umum dan khusus akan disenaraikan:
-Penguraian karbonat logam dalam oksida masing-masing. Perkara yang sama berlaku untuk oksalat.
-Dehidrasi mineral, oksida agar-agar atau sampel lain untuk analisis gravimetrik.
-Menghantar pepejal ke peralihan fasa, yang dapat metastabil pada suhu bilik; iaitu, walaupun kristal baru anda disejukkan, mereka memerlukan masa untuk kembali ke keadaannya sebelum pengapuran.
-Mengaktifkan alumina atau karbon untuk meningkatkan saiz pori-pori dan berkelakuan serta pepejal penyerap.
-Mengubah sifat struktur, getaran atau magnetik nanopartikel mineral seperti Mn 0.5 Zn 0.5 Fe 2 O 4 ; iaitu, mereka mengalami kalsinasi fizikal, di mana haba mempengaruhi ukuran atau bentuk kristal.
-Kesan sebelumnya yang sama dapat diperhatikan pada pepejal yang lebih sederhana seperti nanopartikel SnO 2 , yang bertambah besar apabila mereka terpaksa bergabung dengan suhu tinggi; atau dalam pigmen bukan organik atau pewarna organik, di mana suhu dan biji-bijian mempengaruhi warnanya.
-Dan menghilangkan sulfur sampel kokas dari minyak mentah, serta sebatian lain yang tidak menentu.
Rujukan
- Day, R., & Underwood, A. (1989). Kimia Analitik Kuantitatif (edisi kelima). Dewan Prentice PEARSON.
- Wikipedia. (2019). Pengapuran. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
- Elsevier. (2019). Pengapuran. ScienceDirect. Dipulihkan dari: sciencedirect.com
- Hubbe Martin. (sf). Mini-Encyclopedia of Papermaking Wet-End Chemistry. Dipulihkan dari: projects.ncsu.edu
- Indrayana, IPT, Siregar, N., Suharyadi, E., Kato, T. & Iwata, S. (2016). Pergantungan suhu kalsinasi mikrostruktural, spektrum getaran dan sifat magnetik nanokristalin Mn 0,5 Zn 0,5 Fe 2 O 4 . Jurnal Fizik: Siri Persidangan, Jilid 776, Isu 1, id artikel. 012021.
- FEECO International, Inc. (2019). Pengapuran. Dipulihkan dari: feeco.com
- Gaber, MA Abdel-Rahim, AY Abdel-Latief, Mahmoud. N. Abdel-Salam. (2014). Pengaruh Suhu Pengapuran pada Struktur dan Keliangan Nanokristalin SnO 2 Disintesis dengan kaedah Pemendakan Konvensional. Jurnal Sains Elektrokimia Antarabangsa.