Vakum ortamları kimyasal reaksiyonları nasıl mümkün kılar 7 Eylül 2021
3 MIN READ
Hedefiniz ister nemi, ister oksijeni ister havayı uzaklaştırmak olsun, vakum teknikleri çok çeşitli kimyasalların üretiminde ve işlenmesinde önemli bir rol oynar. Kimyasal reaksiyonların gerçekleşmesi için temiz ve inert bir ortam sağlamak, her gün güvendiğimiz saf ürünlerin üretiminde temel unsurdur.
Kimya endüstrisi tarafından kullanılan "havasız" teknikler, istenmeyen yan ürünlerin oluşmadığından emin olabileceğimiz bir ortam oluşturmak için su, oksijen ve azot gibi istenmeyen reaktanların uzaklaştırılmasını içerir. Genellikle bu moleküller Argon (veya daha az reaktif N2 gibi) gibi inert gazlarla değiştirilerek üretim proseslerinde sadece saflık değil, aynı zamanda verimlilik de sağlanır.
Havasız teknikler
Bir kimyagerin laboratuvarında 'havasız' bir ortam elde etmek için kullanılan iki ana teknik vardır; ilki eldiven kutusu olarak bilinir. Bu, ekipmanın istenen koşullarda taşınmasını sağlamak için eldivenlerin takıldığı büyük bir kaptan (soy gazla değiştirilen) parçacıkların çıkarılmasını içerir. Bu tür bir cihazdan oksijeni çıkarmanın en yaygın yolu bir bakır katalizör kullanmaktır. Metal yüzey, molekülleri bakır oksit olarak yakalar ve depolayarak meydana gelebilecek reaksiyonlardan uzaklaştırır. Bu yöntemde vakum oluşturmak için kullanılan tipik bir cihaz bir Leybold TRIVAC D16B Döner pompadır.
İkinci teknik bir Schlenk hattı kullanmaktır. Sıkıca oturan 'hızlı takılan' bağlantılarla bağlanan hava geçirmez cam eşyalar, kimyasalları reaksiyona sokmak için kullanılır. Burada reaktanlar, delindikten sonra tekrar sızdırmaz hale gelen kauçuk septum aracılığıyla kanüllerle eklenebilir. Bu teknik, eldivenli bir kutuya kıyasla becerilerin iyileştirildiği daha manipülatif bir sistem sağlar. Bu tip bir sistem, inert molekülleri sürekli olarak çıkarmak ve geri kazandırmak için Leybold'un TRIVAC D4B döner pompası gibi bir vakum pompası kullanır.
Örnek uygulama: Titanyum klorür
Dünya çapında her yıl 250.000 ton Titanyum üretilmektedir ve havacılık mühendisliğinden tıbbi protezlere kadar çok çeşitli sektörlerde kullanılmaktadır. Endüstride kullanılan saf titanyumun neredeyse tamamı, bir Schlenk hattı prosesiyle üretilen bir madde olan Titanyum Klorürden (TiCl4) geri kazanılır. Bu oluşumun kimyasal reaksiyonu burada gösterilmiştir:
2FeTiO3 + 7Cl2 + 6C → 2TiCl4 + 2FeCl3 + 6CO
Bu reaksiyonda kullanılan titanyum kaynağı, ilmenit olarak bilinen bir Demir/Titanyum cevheridir. Bu reaksiyondaki titanyum, oksijen ve suyla (klordan daha fazla) son derece reaktiftir ve bu nedenle herhangi bir reaksiyon kabından atılmalıdır. Bu reaksiyonun vakumlu inert koşullar altında gerçekleştirilmesi, saf ve saf TiCl4 üretimine olanak tanır ve bu teknoloji olmadan üretim mümkün olmazdı.
Sonuç
Kimya endüstrisi verimi en üst düzeye çıkaran, maliyetleri en aza indiren ve sayısız kullanım için etkili malzemeler sağlayan proseslere bağlıdır. Vakum teknolojisi olmadan, gübrelerden gıda ambalajlarına, cep telefonlarına ve uzay araçlarına kadar geniş bir ürün yelpazesinin geliştirilmesi mümkün olmazdı. Bu, Leybold'da dünya çapında bilimsel endüstride gerçekleştirilen çalışmaların önemini vurgular ve vakum teknolojisinin günlük yaşamda oynadığı önemli rolü vurgular.
