تجزیه کربنات کلسیم
تجزیه کربنات کلسیم یک فرایند شیمیایی پر کاربرد در علم شیمی است که در دبیرستان ها و دانشگاه ها مورد بررسی قرار می گیرد. کربنات کلسیم را شاید بتوان مهم ترین سنگ رسوبی در کره زمین دانست. این ماده پس از سنگ آهن ، فراوان ترین کانی تشکیل دهنده این کره خاکی می باشد. کربنات کلسیم از نظر فیزیکی به صورت سنگ و صخره است و به رنگ های سفید ، زرد و خاکستری در طبیعت یافت می شود. همچنین به لحاظ شیمیایی هم حالت قلیایی دارد و در حلال های غیر اسیدی قابل انحلال نیست.
چرا کربنات کلسیم را تجزیه می کنیم
در صورت تجزیه حرارتی کربنات کلسیم ، می توان ناخالصی های آن را جدا سازی نموده و آهک تولید نمود. کربنات کلسیم دارای بنیان کلسیمی بوده و از ترکیب با گاز کربنیک موجود در هوا تشکیل می گردد. همچنین امکان دارد عناصر دیگری نظیر آهن ، منیزیم و آلومینیوم نیز در ترکیب این ماده باشند که نامطلوب است. تجزیه کلسیم کربنات به دو صورت حرارتی و اسیدی امکان پذیر است که در این مطلب به تجزیه حرارتی آن می پردازیم.
دمای تجزیه کربنات کلسیم بین ۹۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی گراد است و در این دما شروع به ذوب شدن و تجزیه می کند. زمانی که کلسیم کربنات به این درجه حرارت برسد ، با آزاد کردن گاز دی اکسید کربن ، به ماده جدیدی با فرمول شیمیایی اکسید کلسیم و ساختار مولکولی CaO تبدیل می شود. این ماده جدید ، آهک زنده نام دارد که همان آهک خالص است و می تواند با آب واکنش شیمیایی بر قرار نماید. هر چه حرارت اعمال شده در زمان تجزیه کلسیم کربنات بالاتر باشد ، آهک فعال تری تولید خواهد شد. آهک فعال تر به این معنی است که در زمان ترکیب با آب ، حرارت بیشتری ایجاد می نماید.
معادله واکنش تجزیه حرارتی کربنات کلسیم
در واکنش تجزیه حرارتی کلسیم کربنات ، تنها ماده شرکت کننده همان کربنات کلسیم است و حرارت فقط نقش کاتالیروز را دارد. معادله واکنش به شرح زیر است:
CaCO3 (solid) + Heat → CaO (solid) + CO2 (gas)
گاز دی اکسید کربن + اکسید کلسیم جامد → حرارت + کلسیم کربنات
همان گونه که از معادله بالا مشخص است ، در این معادله ساده شیمیایی ، کربنات کلسیم با دریافت حرارت زیاد ، به راحتی تجزیه می شود. اما در صورتی که قصد بررسی دقیق فرایند شیمیایی آن را داشته باشیم ، نیاز به تجهیزات سنجشی و آزمایش هایی مانند تاثیر جنبشی حرارت ، آنالیز حرارت سنجی TG و آنالیز پتانسیل حرارتی DTA داریم تا بتوان تاثیر حرارت ، اتمسفر و فشار های مکانیکی را بر کل فرایند دریابیم.