Química de los altos hornos
Los altos hornos se utilizan para la fundición durante la producción de metales como el hierro, el plomo, el zinc y el cobre. Un alto horno funciona lanzando aire caliente a través del horno mientras los combustibles, la piedra caliza y el mineral se mueven continuamente por la parte superior del horno. El método utilizado en los altos hornos se viene utilizando desde el año 1500. Hoy en día existen tres tipos de altos hornos utilizados para crear metales:
En el alto horno se producen varias reacciones químicas que finalmente dan lugar a la extracción del producto deseado (hierro). El coque (carbón) se quema con el oxígeno para producir dióxido de carbono. Esta reacción es exotérmica. A continuación, el CO2 reacciona con más coque para dar lugar a monóxido de carbono.
Horno reverbero
Los hornos son herramientas indispensables para los químicos del estado sólido. Existen varios tipos de hornos, cada uno con sus propias capacidades y limitaciones. En este documento se analizan los dos tipos más comunes que se encuentran en un laboratorio de química del estado sólido o de química inorgánica. Hornos de tubo
Un horno de tubo está diseñado para calentar un tubo que suele tener de 50 a 100 cm de longitud y de 25 a 100 mm de diámetro. Las muestras se colocan en el interior del tubo en botes de cerámica o de metal mediante una larga varilla de empuje. El tubo está rodeado de elementos calefactores que también pueden incorporar un termopar (si se desea, también se puede introducir un termopar en el tubo).
A continuación se muestran tipos comunes de hornos de tubo. El primero es un ejemplo bastante grande de un diseño típico de «concha» que se encuentra en muchos hornos Lindberg-Blue M. Las dos mitades de los elementos calefactores están encerradas en una cubierta con bisagras. Esto permite una fácil extracción del tubo y también permite introducir muestras en el horno sin utilizar un tubo. El segundo horno es un horno tubular Linn High Therm con un controlador adjunto. Obsérvese que este horno no se abre como el de bivalva. Los tubos no se muestran en estas imágenes:
Ecuaciones del alto horno
Los cambios químicos y los cambios de energía que los acompañan son partes importantes de nuestro mundo cotidiano (Figura \(\PageIndex{1}\)). Los macronutrientes de los alimentos (proteínas, grasas e hidratos de carbono) sufren reacciones metabólicas que proporcionan la energía necesaria para que nuestro cuerpo funcione. Quemamos diversos combustibles (gasolina, gas natural, carbón) para producir energía para el transporte, la calefacción y la generación de electricidad. Las reacciones químicas industriales utilizan enormes cantidades de energía para producir materias primas (como el hierro y el aluminio). A continuación, la energía se utiliza para convertir esas materias primas en productos útiles, como coches, rascacielos y puentes.
Figura \ (\PageIndex{1}): La energía implicada en los cambios químicos es importante para nuestra vida diaria: (a) una hamburguesa con queso para el almuerzo proporciona la energía que necesitas para pasar el resto del día; (b) la combustión de la gasolina proporciona la energía que mueve tu coche (y a ti) entre la casa, el trabajo y la escuela; y (c) el coque, una forma procesada de carbón, proporciona la energía necesaria para convertir el mineral de hierro en hierro, que es esencial para fabricar muchos de los productos que utilizamos diariamente. (crédito a: modificación de la obra de «Pink Sherbet Photography»/Flickr; crédito b: modificación de la obra de Jeffery Turner).
Esquema del alto horno
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