分析方法:
從熱重曲線上我們就可以知道CuSO4·5H2O中的5個結晶水是分三步脫去的。通過TGA 實驗有助於研究晶體性質的變化,如熔化、蒸發、升華和吸附等物質的物理現象;也有助於研究物質的脫水、解離、氧化、還原等物質的化學現象。熱重分析通常可分為兩類:動態(升溫)和靜態(恒溫)。熱重法試驗得到的曲線稱為熱重曲線(TG曲線),TG曲線以質量作縱坐標,從上向下表示質量減少;以溫度(或時間)作橫坐標,自左至右表示溫度(或時間)增加。
工作原理:
熱重分析儀主要由天平、爐子、程序控溫係統、記錄係統等幾個部分構成。
最(zui)常(chang)用(yong)的(de)測(ce)量(liang)的(de)原(yuan)理(li)有(you)兩(liang)種(zhong),即(ji)變(bian)位(wei)法(fa)和(he)零(ling)位(wei)法(fa)。所(suo)謂(wei)變(bian)位(wei)法(fa),是(shi)根(gen)據(ju)天(tian)平(ping)梁(liang)傾(qing)斜(xie)度(du)與(yu)質(zhi)量(liang)變(bian)化(hua)成(cheng)比(bi)例(li)的(de)關(guan)係(xi),用(yong)差(cha)動(dong)變(bian)壓(ya)器(qi)等(deng)檢(jian)知(zhi)傾(qing)斜(xie)度(du),並(bing)自(zi)動(dong)記(ji)錄(lu)。零(ling)位(wei)法(fa)是(shi)采(cai)用(yong)差(cha)動(dong)變(bian)壓(ya)器(qi)法(fa)、光guang學xue法fa測ce定ding天tian平ping梁liang的de傾qing斜xie度du,然ran後hou去qu調tiao整zheng安an裝zhuang在zai天tian平ping係xi統tong和he磁ci場chang中zhong線xian圈quan的de電dian流liu,使shi線xian圈quan轉zhuan動dong恢hui複fu天tian平ping梁liang的de傾qing斜xie,即ji所suo謂wei零ling位wei法fa。由you於yu線xian圈quan轉zhuan動dong所suo施shi加jia的de力li與yu質zhi量liang變bian化hua成cheng比bi例li,這zhe個ge力li又you與yu線xian圈quan中zhong的de電dian流liu成cheng比bi例li,因yin此ci隻zhi需xu測ce量liang並bing記ji錄lu電dian流liu的de變bian化hua,便bian可ke得de到dao質zhi量liang變bian化hua的de曲qu線xian。
影響因素:
熱重法測定,試樣量要少,一般2~5mg。一方麵是因為儀器天平靈敏度很高(可達0.1μg),另一方麵如果試樣量多,傳質阻力越大,試樣內部溫度梯度大,甚至試樣產生熱效應會使試樣溫度偏離線性程序升溫,使TG曲線發生變化,粒度也是越細越好,盡可能將試樣鋪平,如粒度大,會使分解反應移向高溫。
試樣皿的材質,要求耐高溫,對試樣、中間產物、最終產物和氣氛都是惰性的,即不能有反應活性和催化活性。通常用的試樣皿有鉑金的、陶瓷、石英、玻璃、鋁等。特別要注意,不同的樣品要采用不同材質的試樣皿,否則會損壞試樣皿,如:碳酸鈉會在高溫時與石英、陶瓷中的SiO2反應生成矽酸鈉,所以像碳酸鈉一類堿性樣品,測試時不要用鋁、石英、玻璃、陶瓷試樣皿。鉑金試樣皿,對有加氫或脫氫的有機物有活性,也不適合作含磷、硫和鹵素的聚合物樣品,因此要加以選擇。
升溫速率
升溫速度越快,溫度滯後越嚴重,如聚苯乙烯在N2中分解,當分解程度都取失重10%時,用1℃/min測定為357℃,用5℃/min測定為394℃相差37℃。升溫速度快,使曲線的分辨力下降,會丟失某些中間產物的信息,如對含水化合物慢升溫可以檢出分步失水的一些中間物。
氣氛影響
熱天平周圍氣氛的改變對TG曲線影響顯著,CaCO3在真空、空氣和CO2三種氣氛中的TG曲線,其分解溫度相差近600℃,原因在於CO2是CaCO3分解產物,氣氛中存在CO2會抑製CaCO3的分解,使分解溫度提高。
聚丙烯在空氣中,150~180℃下會有明顯增重,這是聚丙烯氧化的結果,在N2中就沒有增重。氣流速度一般為40ml/min,流速大對傳熱和溢出氣體擴散有利。
揮發物冷凝
fenjiechanwucongyangpinzhonghuifachulai,wangwanghuizaidiwenchuzailengning,ruguolengningzaidiaosishishiyangminshanghuizaochengcedeshizhongjieguopiandi,erdangwendujinyibushenggao,lengningwuzaicihuifahuichanshengjiashizhong,shiTG曲線變形。解決的辦法,一般采用加大氣體的流速,使揮發物立即離開試樣皿。
浮力
浮力變化是由於升溫使樣品周圍的氣體熱膨脹從而相對密度下降,浮力減小,使樣品表觀增重。如:300℃時的浮力可降低到常溫時浮力的一半,900℃時可降低到約1/4。實用校正方法是做空白試驗,(空載熱重實驗),消除表觀增重。




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