焼成は、固体試料が中に高温にさらされるプロセスである酸素の存在又は不在。分析化学では、これは重量分析の最後のステップの1つです。したがって、サンプルは、無機または有機の任意の性質のものにすることができます。しかし、特にそれはミネラル、粘土、またはゼラチン状の酸化物についてです。
仮焼が気流下で行われる場合、それは酸素化雰囲気で起こると言われている。たとえば、オープンスペースで、または真空を適用できない炉内で、燃焼による燃焼生成物で固体を単に加熱するなどです。
開いた空の下での基本的または錬金術的なか焼。出典：Pixabay。
酸素が窒素または希ガスで置き換えられた場合、焼成は不活性雰囲気下で行われると言われています。加熱された固体と相互作用する雰囲気の違いは、酸化に対するその感度に依存します。つまり、酸素と反応して、より酸化された別の化合物に変化します。
焼成で求められるのは、固体を溶かすことではなく、その用途に必要な品質を満たすように化学的または物理的に改質することです。最もよく知られている例は、石灰石CaCO 3を焼成して、コンクリートに必要な石灰CaOに変換することです。
処理する
石灰石の熱処理とか焼という用語の関係は非常に近いため、実際にはこのプロセスがカルシウム化合物にのみ適用されると想定することも珍しくありません。ただし、これは正しくありません。
無機または有機のすべての固体は、溶融しない限りか焼できます。したがって、加熱プロセスはサンプルの融点未満で発生する必要があります。それ以外の場合は、1つの成分が溶け、他の成分は固体のままである混合物です。
焼成プロセスは、サンプル、スケール、目的、および熱処理後の固体の品質によって異なります。これは、世界的に分析と産業の2つのタイプに分類できます。
分析的
焼成プロセスが分析的である場合、それは一般に重量分析の最後の不可欠なステップの1つです。
たとえば、一連の化学反応の後、沈殿物が得られましたが、その形成中には純粋な固体のようには見えません。明らかに、化合物が事前にわかっていると仮定します。
精製技術に関係なく、沈殿物にはまだ除去する必要のある水が含まれています。そのような水分子が表面にある場合、それらを除去するために高温は必要ありません。しかし、それらが結晶の中に「閉じ込められている」場合、オーブンの温度は700〜1000℃を超える必要があります。
これにより、沈殿物が乾燥し、水蒸気が確実に除去されます。その結果、その構成は明確になります。
同様に、沈殿物が熱分解を受ける場合、か焼しなければならない温度は、反応が確実に完了するのに十分な高さでなければなりません。そうでなければ、あなたは未定義の構成の固体を持っているでしょう。
次の方程式は、前の2つのポイントを要約したものです。
A nH 2 O => A + nH 2 O（蒸気）
A + Q（熱）=> B
未定義の固体は、理想的にはそれぞれ純粋なAおよびBである必要がある場合、混合物A / A・nH 2 OおよびA / Bになります。
工業用
産業用焼成プロセスでは、焼成の品質は重量分析と同じくらい重要です。違いは、組み立て、方法、生産量にあります。
分析では、反応の性能、またはか焼された特性を研究しようとします。産業部門では、生産量と生産期間がより重要です。
工業的な焼成プロセスを最もよく表すのは、石灰岩を熱処理して次の反応を起こすことです。
CaCO 3 => CaO + CO 2
酸化カルシウム、CaOは、セメントを作るために必要な石灰です。最初の反応がこれら2つで補完される場合：
CaO + H 2 O => Ca（OH）2
Ca（OH）2 + CO 2 => CaCO 3
結果として得られるCaCO 3結晶は、同じ化合物の頑健な塊から調製およびサイジングできます。したがって、CaOだけでなく、フィルターやその他の精密化学プロセスに必要なCaCO 3微結晶も得られます。
すべての金属炭酸塩は同じ方法で分解しますが、温度は異なります。つまり、それらの工業用焼成プロセスは非常に異なる可能性があります。
か焼の種類
それ自体がプロセスと温度上昇に伴う固体の変化に基づいていない限り、それ自体は焼成を分類する方法はありません。この最後の観点から、焼成には2つのタイプがあると言えます。1つは化学的で、もう1つは物理的です。
化学
化学的か焼は、サンプル、固体、または沈殿物が熱分解を受けるものです。これはCaCO 3の場合で説明された。高温が適用された後、化合物は同じではありません。
物理的
物理的か焼は、サンプルが水蒸気または他のガスを放出した後、最終的にサンプルの性質が変化しないものです。
一例は、反応を受けずに沈殿物を完全に脱水することです。また、結晶のサイズは温度によって変化する可能性があります。高温では、結晶が大きくなる傾向があり、結果として構造が「膨らむ」か、亀裂が生じる可能性があります。
か焼のこの最後の側面：結晶のサイズの制御は詳細には取り扱われていませんが、言及する価値があります。
用途
最後に、一連の一般的および特定の焼成アプリケーションがリストされます。
-それぞれの酸化物における金属炭酸塩の分解。シュウ酸塩についても同様です。
-ミネラル、酸化ゼラチン、または重量分析用のその他のサンプルの脱水。
-固体から相転移への移行。これは、室温で準安定である可能性があります。つまり、新しい結晶が冷却されても、か焼前の状態に戻るには時間がかかります。
-アルミナまたはカーボンを活性化して、細孔のサイズを大きくし、吸収性固体と同様に機能します。
-Mn 0.5 Zn 0.5 Fe 2 O 4などの鉱物ナノ粒子の構造、振動、または磁気特性を変更します。つまり、物理的な焼成が行われ、熱が結晶のサイズや形状に影響を与えます。
-同じ以前の効果は、SnO 2ナノ粒子などのより単純な固体でも観察できます。SnO2ナノ粒子は、高温で強制的に凝集させるとサイズが大きくなります。無機顔料や有機着色剤では、温度と粒子が色に影響を与えます。
-そして、原油からコークスのサンプルを脱硫し、他の揮発性化合物も同様です。
参考文献
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