Файл: Контрольные вопросы.docx

Регистрирующие приборы. Такие приборы должны иметь пишущий механизм с малой инерционностью. Для регистрации термограмм применяют фоторегистрирующие приборы (пирометр Курнакова различных моделей, дериватограф) и осциллографы (установки для высокотемпературного дифференциально-термического анализа – ВДТА). В последние годы разработаны и применяются как автоматические регистрирующие устройства с электронными потенциометрическими узлами, так и устройства, основанные на принципе цифровой регистрации и машинной обработки экспериментальных данных. Их применение обеспечивает высокую точность регистрации быстротекущих процессов и возможность автоматической об- работки результатов с помощью ЭВМ.

12. Как происходит регистрация сигнала дта?

13. В каких координатах записывается кривая дта?

Термические методы анализа позволяют фиксировать кривые нагревания (или охлаждения) исследуемого образца – изменение температуры последнего во времени. Кривая записи изменения какого-либо свойства вещества от времени нагрева называется термограммой.

В настоящее время наиболее часто применяемым видом термического анализа является дифференциальный термический анализ (ДТА). Метод основан на автоматической записи дифференциальной термопарой термограмм — кривых АТ — Т, где АТ — разность температур между исследуемым веществом и эталоном, нагреваемых или охлаждаемых в одинаковых условиях Т — температура образца или время нагревания (охлаждения). Эталоном служит вещество, не имеющее фазовых превращений в исследуемом интервале температур. Точки перегиба на кривой Т будут свидетельствовать о наличии превращений в образце.

Если в ходе нагревания образец не претерпевает никаких превращений, то ΔT = 0 – на кривой ДТА этому соответствует горизонтальный участок, его называют базисной, или нулевой, линией. Если в образце происходит эндотермическое превращение, то ΔT < 0 – на кривой ДТА появляется термический пик, направленный вершиной вниз. При экзотермическом превращении в образце ΔT > 0 – на кривой ДТА появляется термический пик, направленный вершиной вверх.

Амплитуда пика (ВГ) характеризует интенсивность термического процесса; площадь (АБВГ), ограниченная пиком на кривой, прямо пропорциональна величине теплового эффекта превращения и обратно пропорциональна коэффициенту теплопроводности образца.

14. Как влияет скорость нагрева на вид термограмм?

Скорость нагрева

При медленном нагреве термические пики получаются размытыми и трудно поддаются расшифровке, а при высокой скорости нагрева – четкими, но сдвинуты в сторону более высоких температур. При вспучивании или сильной усадке образца в ходе нагревания базисная линия на кривой ДТА отклоняется от горизонтального положения и на ней появляются «ложные пики».

Увеличение скорости нагревания приводит к увеличению температур Ti и Tf. Повышение скорости нагревания также ухудшает разрешение двух соседних пиков, поэтому один из них может стать плохо различимым. Невысокие скорости нагревания могут привести к такому уменьшению пика, что на некоторых приборах их очень сложно обнаружить.

Влияние скорости нагревания может сказаться также на разрешение двух соседних пиков кривой ДТА. Так, например, был проведен эксперимент нагревания холестеринпропионата с разными скоростями от 2,5 до 10 О/мин, и было обнаружено 3 перехода. Однако при увеличении 10 скорости нагревания до 30 О/мин один из пиков пропадал, но появлялся новый, небольшой пик при более низких температурах. [1]. Такой эффект указывает на то, что использование высоких скоростей нагревания может быть полезным для выявления слабо выраженных переходов, которые сложно обнаружить при низких температурах.

15. Как влияет величина навески и степень дисперсности материала на вид термограмм?

Используя в исследованиях методы термографии, следует иметь в виду, что форма получаемых кривых в некоторой степени зависит от ряда экспериментальных факторов:

скорости нагрева,
величины навески,
степени ее измельчения и плотности упаковки,
вида эталона.

Величина навески может составлять от 50 мг до 10 г: чем сильнее тепловой эффект, тем меньшей навеской можно обойтись при анализе. Большие навески приходится брать, если тепловой эффект слабый. Необходимо иметь в виду: чем больше навеска, тем меньше должна быть скорость нагрева при анализе – это необходимо для того, чтобы образец успевал прогреться по всему объему и пики не были смещены в сторону более высоких температур.

Материал при подготовке к анализу измельчают в порошок, поскольку мелкие частицы быстрее прогреваются по всему объему. Если образец для анализа не измельчен, то пики будут сдвинуты в сторону более высоких температур. Однако следует помнить, что чрезмерное измельчение может привести к разрушению структуры материалы и, как следствие, к исчезновению одних пиков, появлению других. Измельчение проводят в агатовой ступке агатовым пестиком. Применение металлических или фарфоровых ступок приводит к загрязнению анализируемого вещества материалом ступки.

16. На каком явлении основан метод термогравиметрического анализа?

Поскольку большинство химических превращений при нагревании сопровождается изменением массы, ценную информацию можно получить, если в процессе линейного увеличения температуры образец взвешивать. Этот принцип положен в основу термогравиметрического анализа.

По своей сущности термогравиметрия является количественным методом анализа, поскольку с ее помощью можно точно определить изменение массы образца во времени и количественно связать получаемые данные со степенью превращения исследуемого вещества.

Термогравиметрический анализ (ТГА) заключается в измерении зависимости массы твердого образца от температуры среды, в которую он помещен.

17. Что можно определить по кривой тг?

По кривой ТГ можно определить потерю массы образца при нагревании (Δm), а эта величина позволяет с помощью химических расчетов определить содержание примесей в анализируемом материале. Для этого надо знать состав химического соединения, относящегося к данному температурному плато, и состав продукта разложения.

Кривая ТГ не позволяет точно определить температуру разложения (истинную температуру химической реакции), а дает лишь приближенную информацию о начале и конце разложения, причем задача значительно усложняется, когда несколько реакций разложения, сопровождаемые изменением массы, следуют одна за другой или перекрывают друг друга.

18. С какой целью записывают кривую дтг?

На основании кривой ТГ можно судить о том, каким образом изменялась при нагревании масса пробы, например, при каких температурах и на сколько менялась масса пробы (следовательно, при каких температурах происходили химические превращения). Степень изменения массы определяется в зависимости от типа термовесов с точностью 0,5–0,1 %, поэтому на основании результатов измерения можно производить довольно точные стехиометрические расчеты.

Каждый пик на дифференциальной кривой (кривой ДТГ) соответствует максимальной скорости изменения массы, то есть истинной температуре химической реакции. Однако термогравиметрический анализ не дает информации о тепловых эффектах химических реакций и не позволяет обнаружить физические превращения в анализируемом материале. Эти недостатки восполнены в методе дериватографии.

19. Что такое дериватография?

Одновременная запись изменения энтальпии и изменения массы одного и того же образца в процессе нагревания получила название дериватографии.

ДЕРИВАТОГРАФ прибор для регистрации термических кривых. Позволяет из одной навески исследуемого веществаодновременно регистрировать четыре кривые: температурную кривую, кривую ДТА, термовесовую кривую,кривую ДТГ.

20. Чем отличаются кривые дта и дск?

DTA или дифференциальный термический анализ - это метод термического анализа. Здесь разность температур, возникающая между образцом и контрольным соединением, измеряется при одинаковых термообработках. Справочный материал должен быть инертным. Как эталонный материал, так и образец должны быть обеспечены одинаковыми условиями и одинаковой обработкой.

DSC - дифференциальная сканирующая калориметрия. В DSC тепловой поток измеряется в зависимости от изменения температуры в определенный момент времени. Прибор для измерения DSC (калориметр) использует две камеры для хранения образца и контрольного материала.

DSC и DTA являются термоаналитическими методами. Оба имеют практически одинаковые приложения и методы анализа, но методы, используемые в анализе, различны. Один основан на разности температур, а другой основан на разнице теплового потока.

По внешнему виду кривая ДСК очень похожа на кривую ДТА, за исключением принятых единиц измерения по оси ординат. Как и в методе ДТА, площадь пика, ограничиваемая кривой ДСК, прямо пропорциональна изменению энтальпии.