ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дифференциальный термический анализ и термогравиметрия из "Современная аналитическая химия" При некоторых значениях температуры передаваемая твердому телу теплота может расходоваться на физическое преврашение или химическую реакцию. Поглощение теплоты приводит к изменению температуры образца. В дифференциальном термическом анализе (ДТА) используют зависимость температуры образца от температуры в нагревательной печи. [c.62] Химические преврашения в процессе нагревания вызывают изменение массы образца. При термогравиметрическом анализе (ТГА) измеряют зависимость массы твердого образца от температуры среды, в которую помещен образец. [c.62] При анализе чистых соединений оба метода дают результаты, которые достаточно точно характеризуют изучаемый материал. Поведение некоторых соединений часто настолько специфично, что оно позволяет идентифицировать их в простых смесях. [c.62] Принципиальные схемы методов ДТА и ТГА показаны на рис. 4.1. [c.62] В обоих случаях образцы нагревают в печи скорость нагревания увеличивается постепенно (например, 200°С/ч). Изменение температуры в печи регистрируется при помощи самопишущего прибора. В методе ДТА температуру образца сравнивают с температурой некоторого инертного материала (например, окиси алюминия) разность температур (АГ) непрерывно записывают в течение всего процесса нагревания. В методе ТГА следят за массой образца в ходе нагревания. [c.62] Форма получаемой кривой в некоторой степени зависит от экспериментальных факторов. Теплота должна передаваться через твердое тело. Характер передачи теплоты сказывается на форме и положении пиков (соответствующих превращениям анализируемого материала), которые зависят от скорости нагрева, формы печи, природы контейнера для образца, природы и размера образца и т. д. [c.62] Важными инструментальными факторами являются также инерционность регистрирующего устройства, атмосфера в печи и место расположения термопары. К важным характеристикам образца относятся его плотность, теплопроводность, теплота протекающей реакции, природа образца, растворимость в образце выделяющихся газов, степень расширения образца в процессе нагрева. Влияние этих факторов довольно подробно рассмотрено в монографиях [6—7]. [c.62] На кривые, получаемые в методах ДТА и ТГА, влияют многие экспериментальные переменные, поэтому соответствующие кривые воспроизводятся не так хорошо, как например, инфракрасные или рентгеновские спектры образца. Различные приборы, используемые в разных лабораториях, даю т кривые, которые в большинстве случаев не идентичны. [c.63] Термические эффекты, наблюдаемые в методе ДТА, могут вызываться такими физическими явлениями, как плавление, изменение кристаллической структуры,разрушение кристаллической решетки, испарение, кипение и сублимация. Методы ДТА и ТГА позволяют также наблюдать за термическими эффектами, вызванными протеканием химических процессов, таких, как диссоциация или разложение, дегидратация, окисление и восстановление, реакции соединения и замещения. Большинство превращений сопровождается эндотермическим эффектом к исключениям относятся процессы окисления и некоторые структурные превращения. [c.63] В количественном методе ДТА принято одно основное допущение площадь, ограниченная пиком на кривой, пропорциональна теплоте реакции. [c.63] Это допущение обычно не является достаточно строгим. Однако если известно значение ДЯ для реакции, ответственной за появление пика, ДТА может быть использован для полуколичественного определения состава смесей ствующий компонент. [c.63] Основная область применения ДТА в аналитической химии — качественная оценка образцов. Например, если различные партии сырья имеют близкий, но не идентичный состав, их можно легко сравнивать это позволяет без труда обнаруживать такие изменения в составе материала, которые могут приводить к нарушению хода технологического процесса. [c.63] Сначала этот метод применялся для идентификации металлов, минералов, глин, керамических материалов. В настоящее время метод используется для идентификации аминокислот и белков, углеводов, координационных соединений, каменного и бурого угля, жиров и масел, солей и окислов металлов, полимеров, пищевых продуктов. [c.63] В противоположность ДТА термогравиметрия оказалась весьма ценным методом количественного анализа. Различные участки кривой зависимости потери массы от температуры позволяют определить термическую устойчивость исходного образца, промежуточных соединений и конечного продукта. [c.63] относящиеся к соединению, устойчивому в некотором температурном интервале, являются в достаточной степени характеристическими для материала, подвергающегося термическому разложению. Зная массу чистого образца (А), можно использовать данные о массе, наблюдаемой при температуре каждого плато, для расчета состава соединения на данной стадии (желательно, чтобы данные о составе были подтверждены каким-нибудь независимым методом). [c.64] Если известен состав соединения, относящийся к данному температурному плато, можно найти зависимость между потерей массы, наблюдаемой при нагревании загрязненного образца в температурном интервале для данного плато, и количеством А в исходном материале. [c.64] Этот метод оказался особенно полезным для определения температуры прокаливания аналитических осадков. Кривая ТГА дает информацию о составе соединения, которое необходимо взвесить, и указывает температурный интервал, необходимый для получения соединения определенного химического состава. Большое количество кривых ТГА для аналитически важных соединений и их анализ даны в монографии [8]. [c.64] ТГА применяется также для автоматического гравиметрического анализа, определения состава сложных смесей, определения чистоты и термической устойчивости аналитических реагентов, изучения поведения материалов в вакууме и в атмосфере различных газов. ТГА и ДТА используются также для изучения кинетики реакций разложения твердых веществ и соединений в растворах. [c.64] Изменение температуры, связанное с термическим превращением, более четко фиксируется в том случае, когда пользуются первой производной параметра реакции (например, dwldt) поэтому многие специалисты предлагают использовать для записи экспериментальных данных кривые производная параметра — температура . Соответствующий термогравиметрический метод называется дифференциальным термогравиметрическим анализом. [c.64] Вернуться к основной статье