واکنش کربوترمیک چیست؟

واکنش های کربوترمیک شامل احیای مواد، اغلب اکسیدهای فلزی با استفاده از کربن به عنوان عامل کاهنده . این واکنش های شیمیایی معمولا در دمای چند صد درجه سانتیگراد انجام می شود. چنین فرآیندهایی برای تولید اشکال عنصری بسیاری از عناصر اعمال می شود. توانایی فلزات برای شرکت در واکنش های کربوترمیک را می توان از نمودارهای الینگهام پیش بینی کرد. واکنش های کربوترمال باعث تولید مونوکسید کربن و گاهی اوقات دی اکسید کربن می شود . سهولت این تبدیل‌ها به آنتروپی واکنش نسبت داده می‌شود: دو جامد، اکسید فلز و کربن، به جامد جدید (فلز) و گاز (CO) تبدیل می‌شوند که دومی آنتروپی بالایی دارد. میتوانید در بخش مقالات علمی فروشگاه مسترآزما سایر مقالات علمی مرتبط را مطالعه کنید.

کاربردهای واکنش کربومتریک در شیمی

نمونه بارز آن ذوب سنگ آهن است . واکنش های زیادی درگیر هستند، اما معادله ساده شده معمولاً به صورت زیر نشان داده می شود:

2Fe 2O 3 + 3C → 4Fe + 3CO2

در مقیاس متوسط ​​تر، سالانه حدود 1 میلیون تن فسفر عنصری توسط واکنش های کربوترمیک تولید می شود. 

فسفات کلسیم (سنگ فسفات) تا 1200 تا 1500 درجه سانتیگراد با ماسه گرم می شود که عمدتاً از SiO است.
و کک (کربن ناخالص) برای تولید معادله شیمیایی این فرآیند هنگام شروع با فلوروآپاتیت ، یک کانی فسفات رایج، به شرح زیر است:

4Ca 5(PO 4) 3F + 18SiO 2 + 30C → 3P 4 + 30CO + 18CaSiO 3 + 2CaF 2

روند Leblanc مورد توجه تاریخی است . یک مرحله کلیدی در این فرآیند کاهش سولفات سدیم با زغال سنگ است: 

Na₂SO₄ + 2 C → Na₂S + 2 CO₂

سپس Na 2 S با کربنات کلسیم تصفیه می شود تا کربنات سدیم ، یک ماده شیمیایی کالایی به دست آید .

اخیراً، توسعه فرآیند منیزیم کربوترمیک MagSonic علاقه به شیمی آن را دوباره آغاز کرده است: 

MgO + C ↔ Mg + CO

این واکنش به راحتی از بخارات محصول خود برگشت پذیر است و برای جلوگیری از واکنش معکوس به خنک شدن سریع نیاز دارد .

تغییرات واکنش کربوترمیک

گاهی اوقات واکنش های کربوترمیک با تبدیل های دیگر همراه می شوند. یک مثال فرآیند کلرید برای جداسازی تیتانیوم از ایلمنیت ، سنگ معدن اصلی تیتانیوم است. در این فرآیند، مخلوطی از کربن و سنگ معدن خرد شده در دمای 1000 درجه سانتیگراد تحت گاز کلر جاری حرارت داده می شود و تتراکلرید تیتانیوم به دست می آید.

2FeTiO 3 + 7Cl 2 + 6C → 2TiCl 4 + 2FeCl 3 + 6CO

برای برخی از فلزات، واکنش‌های کربوترمیک فلز را نمی‌دهند، اما در عوض به فلز کاربید می‌دهند . این رفتار برای تیتانیوم مشاهده می شود، از این رو از فرآیند کلرید استفاده می شود . کاربیدها همچنین بر اثر عملیات حرارتی بالا کروم تشکیل می شوند.
اکسید کروم Cr2O3 با کربن به همین دلیل از آلومینیوم به عنوان عامل کاهنده استفاده می شود.

فروش مواد شیمیایی آزمایشگاهی

مواد شیمیایی مورد نیاز خود را میتوانید از سایت مسترآزما mrazma.com سفارش دهید. فروشگاه مسترآزما عرضه کننده محصولات کمپانی های معتبر مرک merck , سیگما Sigma-Aldrich میباشد.
برای اطلاعات بیشتر از محصول روی آن کلیک کنید.

انتقادات و پیشنهادات کاربران گرامی
برای مطالعه سایر مقالات علمی و پزشکی به بخش مقالات وبسایت مستر آزما مراجعه نمایید.
در صورت نیاز به مطالعه مقاله ای خاص به کارشناسان ما اطلاع دهید تا مقاله را برای شما روی سایت قرار دهند.
نظرات خود را با ما به اشتراک بگذارید.