En química , una reacción de transporte químico describe un proceso de purificación y cristalización de sólidos no volátiles . [1] El proceso también es responsable de ciertos aspectos del crecimiento mineral del efluente de los volcanes . La técnica es distinta de la deposición química de vapor , que normalmente implica la descomposición de precursores moleculares (por ejemplo, SiH 4 → Si + 2 H 2 ) y que proporciona recubrimientos conformales. La técnica, popularizada por Harald Schäfer , [2] implica la conversión reversible de elementos no volátiles y compuestos químicos en derivados volátiles. [3] El derivado volátil migra a través de un reactor sellado, típicamente un tubo de vidrio sellado y al vacío calentado en un horno tubular . Debido a que el tubo está bajo un gradiente de temperatura, el derivado volátil vuelve al sólido original y el agente de transporte se libera en el extremo opuesto al que se originó (consulte la siguiente sección). Por tanto, el agente de transporte es catalítico . La técnica requiere que los dos extremos del tubo (que contiene la muestra a cristalizar) se mantengan a diferentes temperaturas. Para ello se utilizan los llamados hornos tubulares de dos zonas. El método deriva del proceso de Van Arkel de Boer [4] , que se utilizó para la purificación de titanio y vanadio y utiliza yodo como agente de transporte.
Las reacciones de transporte se clasifican según la termodinámica de la reacción entre el sólido y el agente transportador. Cuando la reacción es exotérmica , el sólido de interés se transporta desde el extremo más frío (que puede estar bastante caliente) del reactor hasta un extremo caliente, donde la constante de equilibrio es menos favorable y los cristales crecen. La reacción del dióxido de molibdeno con el agente transportador yodo es un proceso exotérmico, por lo que el MoO 2 migra desde el extremo más frío (700 °C) al extremo más caliente (900 °C):
Utilizando 10 miligramos de yodo por 4 gramos de sólido, el proceso requiere varios días.
Alternativamente, cuando la reacción del sólido y el agente de transporte es endotérmica, el sólido se transporta desde una zona caliente a una más fría. Por ejemplo:
La muestra de óxido de hierro (III) se mantiene a 1000 °C y el producto se cultiva a 750 °C. HCl es el agente de transporte. Según se informa, se observan cristales de hematita en las bocas de los volcanes debido a reacciones de transporte químico mediante las cuales el cloruro de hidrógeno volcánico volatiliza los óxidos de hierro (III). [5]
En las lámparas halógenas se utiliza una reacción similar a la del MoO 2 . El tungsteno se evapora del filamento de tungsteno y se convierte con trazas de oxígeno y yodo en WO 2 I 2 ; a las altas temperaturas cerca del filamento, el compuesto se descompone nuevamente en tungsteno, oxígeno y yodo. [6]