Quá trình nung là một quá trình trong đó một mẫu rắn phải chịu nhiệt độ cao trong điều kiện có hoặc không có oxy. Trong hóa học phân tích, nó là một trong những bước cuối cùng của phân tích trọng lượng. Do đó, mẫu có thể thuộc bất kỳ bản chất nào, vô cơ hoặc hữu cơ; nhưng đặc biệt, đó là về khoáng chất, đất sét, hoặc oxit sền sệt.
Khi quá trình nung được thực hiện dưới các dòng không khí, nó được cho là xảy ra trong một bầu không khí có oxy; chẳng hạn như đơn giản đốt nóng chất rắn bằng sản phẩm cháy của quá trình cháy trong không gian mở, hoặc trong lò không thể áp dụng chân không.
Quá trình nung thô sơ hoặc giả kim dưới bầu trời rộng mở. Nguồn: Pixabay.
Nếu oxy được thay thế bằng nitơ hoặc khí quý, thì quá trình nung được cho là xảy ra trong môi trường trơ. Sự khác biệt giữa các bầu khí quyển tương tác với chất rắn được nung nóng phụ thuộc vào độ nhạy của nó với quá trình oxy hóa; nghĩa là phản ứng với oxy để biến đổi thành một hợp chất khác có tính oxy hóa cao hơn.
Những gì được tìm kiếm với quá trình nung không phải là làm tan chảy chất rắn, mà là để sửa đổi nó về mặt hóa học hoặc vật lý để đáp ứng các phẩm chất cần thiết cho các ứng dụng của nó. Ví dụ được biết đến nhiều nhất là nung đá vôi, CaCO 3 , để chuyển nó thành vôi sống, CaO, cần thiết cho bê tông.
Quá trình
Mối quan hệ giữa nhiệt luyện đá vôi và thuật ngữ nung gần đến mức trên thực tế không có gì lạ khi cho rằng quá trình này chỉ áp dụng cho các hợp chất canxi; Tuy nhiên, điều này là không đúng sự thật.
Tất cả các chất rắn, vô cơ hay hữu cơ, đều có thể nung chảy miễn là chúng không tan chảy. Do đó, quá trình gia nhiệt phải xảy ra dưới nhiệt độ nóng chảy của mẫu; Trừ khi, nó là một hỗn hợp mà một trong các thành phần của nó tan chảy trong khi các thành phần khác vẫn ở trạng thái rắn.
Quá trình nung thay đổi tùy thuộc vào mẫu, quy mô, vật kính và chất lượng của chất rắn sau khi xử lý nhiệt. Điều này có thể được chia trên toàn cầu thành hai loại: phân tích và công nghiệp.
Phân tích
Khi quá trình nung phân tích, nó thường là một trong những bước cuối cùng không thể thiếu để phân tích trọng lượng.
Ví dụ, sau một loạt các phản ứng hóa học, người ta thu được kết tủa, mà trong quá trình hình thành nó không giống như một chất rắn nguyên chất; rõ ràng là giả định rằng hợp chất đã được biết trước.
Bất kể kỹ thuật tinh chế nào, kết tủa vẫn có nước phải loại bỏ. Nếu các phân tử nước như vậy nằm trên bề mặt, nhiệt độ cao sẽ không cần thiết để loại bỏ chúng; nhưng nếu chúng bị "mắc kẹt" bên trong các tinh thể, thì nhiệt độ lò có thể phải vượt quá 700-1000ºC.
Điều này đảm bảo rằng kết tủa khô và hơi nước được loại bỏ; do đó, thành phần của nó trở nên xác định.
Tương tự như vậy, nếu kết tủa trải qua quá trình phân hủy nhiệt, thì nhiệt độ nung nó phải đủ cao để đảm bảo phản ứng xảy ra hoàn toàn; nếu không, bạn sẽ có một thành phần không xác định.
Các phương trình sau đây tóm tắt hai điểm trước đó:
A nH 2 O => A + nH 2 O (hơi)
A + Q (nhiệt) => B
Chất rắn không xác định sẽ là hỗn hợp A / A · nH 2 O và A / B, khi lý tưởng chúng phải là A và B nguyên chất, tương ứng.
Công nghiệp
Trong quy trình nung công nghiệp, chất lượng của quá trình nung cũng quan trọng như trong phân tích trọng lượng; nhưng sự khác biệt là ở cách lắp ráp, phương pháp và số lượng sản xuất.
Trong phân tích, người ta tìm cách nghiên cứu hiệu suất của một phản ứng, hoặc các đặc tính của vật nung; trong khi trong lĩnh vực công nghiệp, điều quan trọng hơn là được sản xuất bao nhiêu và trong bao lâu.
Sự thể hiện tốt nhất của quy trình nung công nghiệp là xử lý nhiệt đá vôi để nó trải qua phản ứng sau:
CaCO 3 => CaO + CO 2
Canxi oxit, CaO, là vôi cần thiết để sản xuất xi măng. Nếu phản ứng đầu tiên được bổ sung bởi hai phản ứng này:
CaO + H 2 O => Ca (OH) 2
Ca (OH) 2 + CO 2 => CaCO 3
Các tinh thể CaCO 3 thu được có thể được điều chế và tạo kích thước từ các khối lượng lớn của cùng một hợp chất. Do đó, không chỉ CaO được tạo ra mà còn thu được các vi tinh thể CaCO 3 , cần thiết cho các bộ lọc và các quá trình hóa học tinh chế khác.
Tất cả các muối cacbonat kim loại đều phân hủy theo cùng một cách, nhưng ở nhiệt độ khác nhau; nghĩa là, quy trình nung công nghiệp của chúng có thể rất khác nhau.
Các loại nung
Bản thân nó không có cách nào để phân loại độ nung, trừ khi chúng ta căn cứ vào quá trình và những thay đổi mà chất rắn phải trải qua khi nhiệt độ tăng lên. Từ góc độ cuối cùng này, có thể nói rằng có hai loại nung: một hóa học và một vật lý khác.
Hóa học
Quá trình nung hóa học là quá trình mẫu, chất rắn hoặc chất kết tủa trải qua quá trình phân hủy nhiệt. Điều này đã được giải thích cho trường hợp của CaCO 3 . Hợp chất không giống nhau sau khi nhiệt độ cao đã được áp dụng.
Vật lý
Quá trình nung vật lý là quá trình mà bản chất của mẫu cuối cùng không thay đổi một khi nó đã giải phóng hơi nước hoặc các khí khác.
Một ví dụ là sự khử nước hoàn toàn của kết tủa mà không trải qua phản ứng. Ngoài ra, kích thước của các tinh thể có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ; ở nhiệt độ cao hơn, các tinh thể có xu hướng lớn hơn và kết quả là cấu trúc có thể "phồng" hoặc nứt.
Khía cạnh cuối cùng của quá trình nung: việc kiểm soát kích thước của các tinh thể, vẫn chưa được đề cập chi tiết, nhưng điều đáng nói là.
Các ứng dụng
Cuối cùng, một loạt các ứng dụng nung chung và cụ thể sẽ được liệt kê:
-Sự phân hủy các muối cacbonat kim loại thành các oxit tương ứng. Tương tự với oxalat cũng vậy.
- Khử nước khoáng, oxit sền sệt hoặc bất kỳ mẫu nào khác để phân tích trọng lượng.
-Chất rắn chuyển sang giai đoạn, có thể bị di căn ở nhiệt độ phòng; nghĩa là, ngay cả khi các tinh thể mới của bạn đã được làm nguội, chúng sẽ mất thời gian để trở lại như trước khi nung.
-Kích hoạt alumin hoặc cacbon để tăng kích thước lỗ chân lông và hoạt động cũng như chất rắn hấp thụ.
- Đa dạng hóa các đặc tính cấu trúc, dao động hoặc từ tính của các hạt nano khoáng như Mn 0,5 Zn 0,5 Fe 2 O 4 ; nghĩa là, chúng trải qua quá trình nung vật lý, nơi nhiệt ảnh hưởng đến kích thước hoặc hình dạng của các tinh thể.
- Hiệu ứng tương tự trước đó có thể được quan sát thấy ở các chất rắn đơn giản hơn như các hạt nano SnO 2 , chúng tăng kích thước khi chúng bị ép kết tụ bởi nhiệt độ cao; hoặc trong chất màu vô cơ hoặc chất màu hữu cơ, nơi nhiệt độ và hạt ảnh hưởng đến màu sắc của chúng.
-Và khử lưu huỳnh các mẫu than cốc từ dầu thô, cũng như bất kỳ hợp chất dễ bay hơi nào khác.
Người giới thiệu
- Day, R., & Underwood, A. (1989). Hóa phân tích định lượng (xuất bản lần thứ năm). Sảnh Prentice của PEARSON.
- Wikipedia. (2019). Sự nung. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
- Elsevier. (2019). Sự nung. ScienceDirect. Phục hồi từ: sciricalirect.com
- Hubbe Martin. (sf). Mini-Encyclopedia of Papermaking Wet-End Chemistry. Được khôi phục từ: project.ncsu.edu
- Indrayana, IPT, Siregar, N., Suharyadi, E., Kato, T. & Iwata, S. (2016). Sự phụ thuộc nhiệt độ nung của vi cấu trúc, phổ dao động và tính chất từ của tinh thể nano Mn 0,5 Zn 0,5 Fe 2 O 4 . Tạp chí Vật lý: Series Hội nghị, Tập 776, Số 1, id bài báo. 012021.
- FEECO International, Inc. (2019). Sự nung. Phục hồi từ: feeco.com
- Gaber, MA Abdel-Rahim, AY Abdel-Latief, Mahmoud. N. Abdel-Salam. (2014). Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến cấu trúc và độ xốp của tinh thể nano SnO 2 được tổng hợp bằng phương pháp kết tủa thông thường. Tạp chí Quốc tế về Khoa học Điện hóa.