Reacció carbotérmica
Les reaccions carbotérmicas impliquen la reducció de substàncies, a sovint òxits metàlics ( ), utilisant carbono com agent reductor. Estes reaccions químiques generalment es porten a terme a temperatures de varis centenars de graus centígrats. Tals processos s'apliquen per a la producció de formes elementals de molts elements. Les reaccions carbotérmicas no són útils per a alguns òxits metàlics, com els de sodi i potassi. La capacitat dels metals per a participar en reaccions carbotérmicas es pot predir a partir dels diagrames de Ellingham.
Les reaccions carbotérmicas produïxen monòxit de carbono i, a voltes, diòxit de carbono. La facilitat d'estes conversió és atribuible a l'entropía de la reacció: dos sòlits, l'òxit metàlic i el carbono, es convertixen en un nou sòlit (metal) i un gas (CO), este últim té una alta entropía. Es requerix calor per a les reaccions carbotérmicas perque la difusió dels sòlits que reaccionen és llenta.
Aplicacions
[editar | editar còdic]Un eixemple destacat és el de la fundició de mineral de ferro. Hi ha moltes reaccions involucrades, pero l'equació simplificada generalment es mostra com:
- 2Fe
2O
3 + 3C → 4Fe + 3CO2
En una escala més modesta, al voltant d'1 milló de tonellades de fòsfor elemental es produïx anualment per reaccions carbotérmicas.[1] El fosfat de calcio (roca de fosfat) es calfa a 1,200-1,500 °C en arena, que és principalment SiO
2, i coque (carbono impuro) per a produir P
4 . L'equació química per a este procés quan es comença en fluoroapatita, un mineral de fosfat comú, és:
- 4Ca
5(PO
4)
3F + 18SiO
2 + 30C → 3P
4 + 30CO + 18CaSiO
3 + 2CaF
2
D'interés històric és el procés de Leblanc. Un pas clau en este procés és la reducció de sulfat de sodi en carbó:[2]
- Na2SO4 + 2 C → Na2S + 2 CO2
El Na2S es tracta després en carbonat de calcio per a donar carbonat de sodi, un producte químic bàsic.
El desenroll del procés de magnesi carbotérmico 'MagSonic TM ' ha recomençat l'interés en la seua química:[3]
- MgO + C ↔ Mg + CO
La reacció és fàcilment reversible a partir dels vapors del seu producte i requerix un refredat ràpit per a evitar la reacció inversa.
Variacions
[editar | editar còdic]Algunes voltes les reaccions carbotérmicas s'acoplen a atres conversió. Un eixemple és el procés de clorur per a separar titani d'ilmenita, el principal mineral de titani. En este procés, una mescla de carbono i el mineral triturado es calfa a 1000 °C baix un fluix de gas de clor, donant tetracloruro de titani:
- 2FeTiO
3 + 7Cl
2 + 6C → 2TiCl
4 + 2FeCl
3 + 6CO
Per a alguns metals, les reaccions carbotérmicas no proporcionen el metal, sino que donen el carbur metàlic. Este comportament s'observa per al titani, d'ahí l'us del procés de clorur. Els carbur també es formen en el tractament a alta temperatura de Cr
2O
3 en carbono. Per esta raó, l'alumini s'ampra com a agent reductor.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Diskowski, Herbert; Hofmann, Thomas (2005). «Phosphorus», Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a19_505. ISBN 9783527306732.
- ↑ Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».
- ↑ Prentice, Leon; Nagle, Michael (2012). «Carbothermal Production of Magnesium: CSIRO's MagSonicTM Process», Mathaudhu (ed.). Magnesium Technology 2012, Cham: Springer. doi:10.1007/978-3-319-48203-3_6. ISBN 9783319482033.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Reacción carbotérmica» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.