Bagaimana lingkungan vakum memungkinkan reaksi kimia 7 September 2021
3 MIN READ
Baik tujuan Anda adalah menghilangkan kelembapan, oksigen, atau udara, teknik vakum berperan penting dalam produksi dan pemrosesan berbagai macam bahan kimia. Menyediakan lingkungan yang bersih dan lembam untuk reaksi kimia yang berlangsung sangat penting bagi produksi produk murni yang kami andalkan setiap hari.
Teknik yang disebut 'bebas udara' yang digunakan oleh industri kimia melibatkan pembuangan reaktan yang tidak diinginkan seperti air, oksigen, dan nitrogen untuk menciptakan lingkungan di mana kita dapat memastikan tidak ada produk sampingan yang tidak diinginkan yang terbentuk. Sering kali, molekul-molekul ini diganti dengan gas lembam seperti Argon (atau dalam kasus N2 yang kurang reaktif) untuk memastikan tidak hanya kemurnian, tetapi juga efisiensi dalam proses produksi.
Teknik bebas udara
Ada dua teknik utama yang digunakan di laboratorium ahli kimia untuk mencapai lingkungan 'bebas udara', yang pertama disebut kotak sarung tangan. Ini melibatkan pembuangan partikel dari wadah besar (diganti dengan gas lembam) di mana sarung tangan dipasang untuk memungkinkan penanganan peralatan dalam kondisi yang diinginkan. Cara paling umum untuk menghilangkan oksigen dari perangkat tersebut adalah dengan menggunakan katalis tembaga. Permukaan logam menangkap dan menyimpan molekul sebagai oksida tembaga, sehingga menghilangkannya dari reaksi apa pun yang mungkin terjadi. Perangkat umum yang digunakan untuk membentuk vakum dalam metode ini adalah pompa Rotary Leybold TRIVAC D16B.
Teknik kedua adalah menggunakan garis Schlenk. Peralatan kaca kedap udara yang terhubung dengan sambungan 'quick fit' yang pas digunakan untuk mereaksikan bahan kimia, di mana reaktan dapat ditambahkan dengan kanula melalui septum karet yang disegel kembali setelah ditusuk. Teknik ini memberikan sistem yang lebih manipulatif, di mana ketangkasan ditingkatkan dibandingkan dengan kotak sarung tangan. Jenis sistem ini menggunakan pompa vakum, seperti pompa putar TRIVAC D4B dari Leybold untuk secara terus-menerus menghilangkan dan mengembalikan molekul lembam.
Studi kasus: Titanium klorida
250.000 ton Titanium diproduksi setiap tahun di seluruh dunia dan digunakan dalam berbagai industri mulai dari teknik kedirgantaraan hingga prostetik medis. Hampir semua titanium murni yang digunakan dalam industri dipulihkan dari Titanium Klorida (TiCl4), zat yang diproduksi oleh proses lini Schlenk. Reaksi kimia dari formasi ini ditampilkan di sini:
2FeTiO3 + 7Cl2 + 6C → 2TiCl4 + 2FeCl3 + 6CO
Sumber titanium yang digunakan dalam reaksi ini adalah bijih Besi/Titanium yang dikenal sebagai ilmenit. Titanium dalam reaksi ini sangat reaktif dengan oksigen dan air (lebih dari klorin) dan oleh karena itu harus dikeluarkan dari bejana reaksi apa pun. Melakukan reaksi ini dalam kondisi lembam vakum memungkinkan produksi TiCl4 murni dan tidak tercemar, dan tanpa teknologi ini tidak mungkin diproduksi.
Kesimpulan
Industri kimia bergantung pada proses yang memaksimalkan hasil, meminimalkan biaya, dan menyediakan bahan yang efektif untuk penggunaan yang tak terhitung jumlahnya. Tanpa teknologi vakum, pengembangan seluruh rangkaian produk mulai dari pupuk dan kemasan makanan, hingga ponsel dan pesawat ruang angkasa tidak mungkin diproduksi. Hal ini menyoroti pentingnya pekerjaan yang dilakukan di sini di Leybold dalam industri ilmiah di seluruh dunia dan menekankan peran penting yang dimainkan teknologi vakum dalam kehidupan sehari-hari.
