पकाना एक प्रक्रिया है जिसमें एक ठोस नमूने में उच्च तापमान के अधीन है है उपस्थिति या ऑक्सीजन के अभाव। विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में यह गुरुत्वाकर्षण विश्लेषण के अंतिम चरणों में से एक है। इसलिए नमूना किसी भी प्रकृति, अकार्बनिक या कार्बनिक हो सकता है; लेकिन विशेष रूप से, यह खनिज, मिट्टी या जिलेटिनस ऑक्साइड के बारे में है।
जब वायु धाराओं के तहत कैल्सीनेशन किया जाता है, तो यह ऑक्सीजन युक्त वातावरण में होता है; जैसे कि खुले स्थानों पर दहन के अग्नि उत्पाद के साथ या भट्टियों में किसी ठोस को गर्म करने के लिए जिसमें वैक्यूम नहीं लगाया जा सकता है।
खुले आसमान के नीचे रुडीमेन्ट्री या केलकेमिकल कैल्सीनेशन। स्रोत: पिक्साबे
यदि ऑक्सीजन को नाइट्रोजन या एक महान गैस द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो एक निष्क्रिय वातावरण के तहत कैल्सीनेशन होता है। गर्म ठोस के साथ बातचीत करने वाले वायुमंडल के बीच का अंतर ऑक्सीकरण के लिए इसकी संवेदनशीलता पर निर्भर करता है; यही कारण है कि ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए एक और अधिक ऑक्सीकरण यौगिक में बदलना है।
कैल्सीनेशन के साथ जो मांगा जाता है, वह ठोस को पिघलाने के लिए नहीं, बल्कि इसे अपने अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक गुणों को पूरा करने के लिए रासायनिक या शारीरिक रूप से संशोधित करने के लिए होता है। सबसे अच्छा ज्ञात उदाहरण चूना पत्थर, केएलओ 3 का कैल्सीकरण है, इसे चूने में बदलने के लिए, काओ, कंक्रीट के लिए आवश्यक है।
प्रक्रिया
चूना पत्थर के ताप उपचार और कैल्सीकरण शब्द के बीच का संबंध इतना घनिष्ठ है कि वास्तव में यह मान लेना असामान्य नहीं है कि यह प्रक्रिया केवल कैल्शियम यौगिकों पर लागू होती है; वैसे यह सत्य नहीं है।
सभी ठोस, अकार्बनिक या कार्बनिक, जब तक वे पिघल नहीं जाते हैं, तब तक कैल्सियम हो सकता है। इसलिए, नमूना के पिघलने बिंदु के नीचे हीटिंग प्रक्रिया होनी चाहिए; जब तक, यह एक ऐसा मिश्रण है जहां इसका एक घटक पिघल जाता है जबकि अन्य ठोस रहता है।
कैल्सीनेशन प्रक्रिया नमूना, तराजू, उद्देश्य और इसकी गर्मी उपचार के बाद ठोस की गुणवत्ता के आधार पर भिन्न होती है। यह विश्व स्तर पर दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: विश्लेषणात्मक और औद्योगिक।
विश्लेषणात्मक
जब कैल्सीनेशन प्रक्रिया विश्लेषणात्मक होती है, तो यह आम तौर पर ग्रेविमिट्रिक विश्लेषण के लिए अंतिम अपरिहार्य चरणों में से एक होता है।
उदाहरण के लिए, रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के बाद एक अवक्षेप प्राप्त किया गया है, जो इसके गठन के दौरान एक शुद्ध ठोस जैसा नहीं दिखता है; स्पष्ट रूप से यह मानते हुए कि यौगिक पहले से जाना जाता है।
शुद्धि तकनीकों के बावजूद, अवक्षेप में अभी भी पानी है जिसे हटाया जाना चाहिए। यदि ऐसे पानी के अणु सतह पर हैं, तो उन्हें हटाने के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता नहीं होगी; लेकिन अगर वे क्रिस्टल के अंदर "फंस" जाते हैं, तो ओवन का तापमान 700-1000ºC से अधिक हो सकता है।
यह सुनिश्चित करता है कि अवक्षेप शुष्क है और पानी के वाष्प हटा दिए जाते हैं; फलस्वरूप, इसकी रचना निश्चित हो जाती है।
इसी तरह, यदि अवक्षेप थर्मल अपघटन से गुजरता है, तो जिस तापमान पर इसे शांत किया जाना चाहिए वह प्रतिक्रिया पूरी होने तक सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त होना चाहिए; अन्यथा, आपके पास अपरिभाषित रचना का एक ठोस होगा।
निम्नलिखित समीकरण दो पिछले बिंदुओं को संक्षेप में प्रस्तुत करते हैं:
A nH 2 O => A + nH 2 O (वाष्प)
ए + क्यू (गर्मी) => बी
अपरिभाषित ठोस मिश्रण ए / ए · एनएच 2 ओ और ए / बी होंगे, जब आदर्श रूप से उन्हें क्रमशः शुद्ध ए और बी होना चाहिए।
औद्योगिक
एक औद्योगिक कैल्सीनेशन प्रक्रिया में, कैल्सीनेशन की गुणवत्ता उतनी ही महत्वपूर्ण है जितनी कि ग्रेविमिट्रिक विश्लेषण में; लेकिन अंतर विधानसभा, विधि और उत्पादित मात्रा में है।
विश्लेषणात्मक में एक प्रतिक्रिया के प्रदर्शन, या कैलक्लाइंड के गुणों का अध्ययन करना चाहता है; जबकि औद्योगिक क्षेत्र में, यह अधिक महत्वपूर्ण है कि कितना उत्पादन किया जाता है और कब तक।
एक औद्योगिक कैल्सीनेशन प्रक्रिया का सबसे अच्छा प्रतिनिधित्व चूना पत्थर का ऊष्मा उपचार है जिससे यह निम्न प्रतिक्रिया से गुजरता है:
सीएसीओ 3 => सीएओ + सीओ 2
सीमेंट बनाने के लिए आवश्यक कैल्शियम ऑक्साइड, CaO, चूना है। यदि पहली प्रतिक्रिया इन दोनों द्वारा पूरक है:
काओ + एच 2 ओ => सीए (ओएच) 2
सीए (ओएच) 2 + सीओ 2 => सीएसीओ 3
परिणामी CaCO 3 क्रिस्टल एक ही यौगिक के मजबूत द्रव्यमान से तैयार और आकार ले सकते हैं । इस प्रकार, न केवल सीएओ का उत्पादन होता है, बल्कि सीएसीओ 3 माइक्रोक्रिस्टल्स भी प्राप्त होते हैं, जो फिल्टर और अन्य परिष्कृत रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक होते हैं।
सभी धातु कार्बोनेट एक ही तरीके से विघटित होते हैं, लेकिन विभिन्न तापमानों पर; अर्थात्, उनकी औद्योगिक कैल्सीनेशन प्रक्रियाएँ बहुत भिन्न हो सकती हैं।
कैल्सीनेशन के प्रकार
अपने आप में, कैल्सिफिकेशन को वर्गीकृत करने का कोई तरीका नहीं है, जब तक कि हम खुद को इस प्रक्रिया पर और उन परिवर्तनों के आधार पर नहीं बनाते हैं जो तापमान में वृद्धि के साथ ठोस होते हैं। इस अंतिम दृष्टिकोण से, यह कहा जा सकता है कि दो प्रकार के कैल्सिनेशन हैं: एक रासायनिक, और दूसरा भौतिक।
रसायन विज्ञान
रासायनिक कैल्सीनेशन वह होता है जहाँ नमूना, ठोस या अवक्षेप थर्मल अपघटन से गुजरता है। यह सीएसीओ 3 के मामले के लिए समझाया गया था । उच्च तापमान लागू होने के बाद यौगिक समान नहीं है।
शारीरिक
भौतिक कैल्सीनेशन वह होता है जहां एक बार जल वाष्प या अन्य गैसों को छोड़ने के बाद नमूने की प्रकृति अंत में नहीं बदलती है।
एक उदाहरण एक प्रतिक्रिया के दौर से गुजर बिना एक अवक्षेप का कुल निर्जलीकरण है। इसके अलावा, तापमान के आधार पर क्रिस्टल का आकार बदल सकता है; उच्च तापमान पर, क्रिस्टल बड़े होते हैं और परिणामस्वरूप संरचना "कश" या दरार कर सकती है।
कैल्सीनेशन का यह अंतिम पहलू: क्रिस्टल के आकार का नियंत्रण, विस्तार से संबोधित नहीं किया गया है, लेकिन यह ध्यान देने योग्य है।
अनुप्रयोग
अंत में, सामान्य और विशिष्ट कैल्सीनेशन अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला सूचीबद्ध की जाएगी:
अपने संबंधित आक्साइड में धातु कार्बोनेटों का अपघटन। वही ऑक्सालेट के लिए जाता है।
-गर्मीमेट्रिक विश्लेषण के लिए खनिजों, जिलेटिनस ऑक्साइड या किसी अन्य नमूने का निर्जलीकरण।
एक चरण संक्रमण के लिए एक ठोस मिश्रण, जो कमरे के तापमान पर मेटास्टेबल हो सकता है; वह यह है कि, भले ही आपके नए क्रिस्टल को ठंडा कर दिया गया हो, फिर भी उन्हें वापस आने में समय लगेगा कि वे कैल्सिनेशन से पहले कैसे थे।
-अपने छिद्रों के आकार को बढ़ाने के लिए एल्यूमिना या कार्बन को निष्क्रिय करता है और साथ ही शोषक ठोस पदार्थों को व्यवहार करता है।
-Mn 0.5 Zn 0.5 Fe 2 O 4 जैसे खनिज नैनोकणों के संरचनात्मक, कंपन या चुंबकीय गुणों का वर्णन करता है; यही है, वे शारीरिक कैल्सेशन से गुजरते हैं, जहां गर्मी क्रिस्टल के आकार या आकार को प्रभावित करती है।
-इसी पिछले प्रभाव को एसएनओ 2 नैनोपार्टिकल्स जैसे सरल ठोस पदार्थों में देखा जा सकता है, जब वे उच्च तापमान से ढेर करने के लिए मजबूर होते हैं, तो आकार में वृद्धि होती है; या अकार्बनिक पिगमेंट या कार्बनिक colorants में, जहां तापमान और अनाज उनके रंगों को प्रभावित करते हैं।
-और कच्चे तेल, साथ ही किसी भी अन्य वाष्पशील यौगिक से कोक के नमूनों को हटाता है।
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