Termijska analiza

  • View
    522

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of Termijska analiza

Odabrana poglavlja instrumentalne analize2012.

Uvod Termogravimetrija Diferencijalna termijska analiza Diferencijalna skenirajua kalorimetrija Ureaj Primer Primena

5/7/2012

SADRAJ

2

Skup tehnika kojima se prate promene fizikih i hemijskih svojstava uzoraka u funkciji vremena ili temperature. Uzorak je podvrgnut programiranoj promeni temperature u kontrolisanoj atmosferi. Uglavnom se mere entalpija, toplotni kapacitet, masa i koeficijent toplotnog irenja.

5/7/2012

UVOD

3

Tabela 1. Termohemijske metodeTehnika Termogravimetrija (eng. Thermogravimetric analysis - TGA) Diferencijalna termijska analiza (eng. Differential thermal analysis - DTA) Diferencijalna skenirajua kalorimetrija (eng. Differential scanning calorimetry - DSC) Termogravimetrija u zavisnosti od pritiska (eng. Pressurized TGA - PTGA) Termomehanika analiza (eng. Thermo mechanical analysis - TMA) Dilatometrija (eng. Dilatometry - DIL) Gasna analiza (eng. Evolved gas analysis - EGA)5/7/2012 UVOD

Merena veliina Masa Razlika temperatura Toplotni sadraj Promena mase u funkciji pritiska Deformacije i dimenzije Zapremina Gasoviti produkti raspadanja4

Elektrovaga

Kontrolna jedinica vage

Izlaz gasa

Pe Uzorak Termopar

Programska jedinica

Raunar

Ulaz gasa

Slika 1. ema TG instrumenta5/7/2012 5

mi

Masa, %

m mf

Ti

Tf

Temperatura, K

Rezultati termogravimetrijske analize su: temperatura poetka i zavretka reakcije i promena mase uzorka. Uzorak se zagreva konstantnom brzinom i ima konstantnu masu, mi, sve dok ne pone razlaganje na temperaturi, Ti.6

5/7/2012

Porede se temperatura uzorka i temperatura inertnog referentnog materijala tokom zadate promene temperature. Temperature moraju biti jednake sve dok ne doe do nekog termalnog procesa, kao to je topljenje, razlaganje ili promena kristalne strukture.

Slika 2. Metoda DTA

Slika 3. Grafik tipina DTA kriva5/7/2012 DTA 7

Slika 4. Dekompozicija kalcijum oksalata - monohidrata

5/7/2012

TG-DTG

8

Zasniva se na registrovanju i merenju protoka toplote pri entalpijskoj promeni u nekom uzorku u zavisnosti od temperature. Kod nekih DSC elija uzorku se zasebno dovodi (i meri) toplota potrebna da bi se odrala ravnotea izmeu uzorka i standarda (neposredno merenje promena entalpije). Kod drugih DSC elija meri se razlika temperature izmeu uzorka i standarda, ali su elije tako paljivo dizajnirane da se ne izgubi veza izmeu promena temperature i entalpije.

5/7/2012

DSC

9

Uzorak

Inertni standard

Metal 1

Metal 2

Metal 1

Metal 2

Temperatura uzorka

Referentna temperatura

DSC je vrlo slina DTA. I ovde se koriste uzorak i inertni standard, ali su elije drugaije konstruisane!

Temperaturna razlika = Heat Flow

Kontrola gasa

Pe

Uzorak Detektori

Referentan

Regulator

temperature

Slika 5. ema DSC ureaja

Pojaiva signala

Ureaj za prikupljanje podataka10

5/7/2012

2 1.5 1 0.5Ti

PETBazna linija Topljenje Toplotni fluks (mW)Endoterman Staklasti prelaz

Tf Temperatura (C) Entalpija (mJ)

Heat Flow (W/gm)

0 Slika 6. Ilustracija endotermnog i egzotermnog efekta kod DSC 0 50 100 150 analize -0.5 -1 -1.5

200

250Vreme (s)

30011 11

350

Egzoterman Slika 7. Ilustracija oitavanja DSC termograma Kristalizacija

Temperature (C)DSC

5/7/2012

DSC & TGA Thermal Analysis Packages

Perkin-Elmer STA6000

Perkin-Elmer-TGA-7

Ureaj za TG/DTA/DSC analizu - SDT Q600 V7.0 Build 845/7/2012 UREAJ 12

Loni za arenje od cirkonijuma

Loni za arenje od niobijuma

Loni za arenje od platine

Loni za arenje od alumine5/7/2012 UREAJ 13

The Discovery TGA, 2010.UREAJ

5/7/2012

14

Gas 1 (N2)

Gas 2 (Vazduh)

5/7/2012

UREAJ

Uzorak u obliku praha ili listia. Masa od 5-10 mg.

5/7/2012

16

Primer analize TG/DTA/DSC dijagrama

5/7/2012

PRIMER

17

zavisi od prirode materijala i strukturnih promena koje se odigravaju. Oekuje se da transformacije koje ukljuuju raskidanje jakih veza ispoljavaju vei histerezis.

HISTEREZIS

5/7/2012

Ciklino zagrevanje litijum-titanata

18

TiO0,8-1,25

TG kriva porast mase

20.3% TiO1,19

5/7/2012

Odreivanje formule jedinjenja polazei od TiO zagrevanjem uzorka u atmosferi kiseonika. 19

Fazna transformacija iz anatasa u rutil5/7/2012 20

Anatas

Rutil

5/7/2012

21

Termijske metode se esto koriste u sprezi sa drugim metodama za identifikaciju jedinjenja, kao to su:

Infracrvena spektroskopija; Rendgenska difrakcija; i CHN analiza.

5/7/2012

PRIMENA

22

5/7/2012

23

5/7/2012

24