热分析技术的原理及应用(二)

时间:2019-01-06 10:22:52 来源:诺亚彩票 作者:匿名


(2)差热分析

差热分析(??DTA)是一种在编程温度下测量物质和参考物之间温度和温度(或时间)之间温度差的技术。描述这种关系的曲线称为差热曲线或DTA曲线。

在物质的加热或冷却过程中发生一系列物理或化学变化,同时,它通常伴有吸热或放热现象。随着热效应的变化,物质具有各种物理变化,例如晶体转化,沸腾,升华,蒸发和熔化,以及化学变化,例如氧化,还原,分解,脱水和解离。另外,还有一些特殊的物理变化,这些物理变化没有热效应,但是一些物理性质如材料的比热容也发生了变化(如玻璃化转变等)。当一种物质改变其性质时,其质量不会改变,但其温度必须改变。差热分析是一种基于物质特性的分析检测技术。这是一种用于在程序温度控制条件下确定物质和参考物之间的时间和时间之间的温度差的技术。由于分析物和参比物之间的温度差异主要取决于样品温度的变化,因此差别热分析主要决定物质的焓,并相应地了解物质相关的性质。典型的差热装置如图10-9所示。

差热分析具有以下特征。

(1)由于差热分析主要与样品是否具有伴随热效应的状态变化有关,因此它确定是否可以表征变化,即变化是物理变化还是化学变化,是否它是一步完成或一步一步完成的。并且质量已经发生变化等,但变化的性质和机制需要依靠其他方法来进一步确定。

(2)差热分析仍然是一种动态量热法,即量热法时的温度条件不是恒定的,而是变化的。因此,在测量过程中,系统处于不平衡状态,测量结果与热力学平衡条件下的测量结果不同。此外,样品和参比之间的温差比其他热分析方法中的温差更重要。

由差热曲线直接提供的信息主要包括:峰的位置,峰的面积,峰的形状和数量。这些信息不仅可以对材料进行定性和定量分析,还可以对变化过程的动态进行分析。峰的位置取决于温度和导致热效应变化的热效应(吸热或放热)的类型;热效应变化的温度反映在峰值的初始温度,热效应的类型反映在峰值方向上;不同的物质,热性质不同,因此峰值的位置,峰的数量和差热曲线上的形状是不同的。这是使用差热分析对物质进行定性分析的基础。差热分析可应用于元素和化合物与混合物的定性和定量分析,反应动力学和反应机理研究,反应热的测定和比热容等。典型的差热曲线如图10-10所示。如图10-10所示,当样品和参考材料在相同条件下在相同温度下同时加热时,样品和参考材料之间的温差ΔT在没有热的样品的初始阶段大约为零影响。它基本上是稳定的,并且获得的差热曲线是近似水平的基线(T1到T2)。当样品吸收热量时,所需的热量从炉子传递或由样品的温度降低。由于传热阻力,在吸热变化的初始阶段,传递的热量不满足样品变化所需的热量,因此降低了样品的温度。如果△T达到仪器可测量的温度,则开始出现吸热峰的起始点(T2)。当样品变化所需的热量等于炉子传递的热量时,曲线达到峰顶(Tmin)。当炉子传递的热量大于样品更换所需的热量时,样品的温度开始上升,曲线向后折叠,直到无法再检测到△T,样品转移到热稳定状态,吸热过程结束(T3)。 。另一方面,如果样品经历放热变化,除了热传递之外,释放的热量将增加样品的温度。当ΔT达到仪器的检测极限时,曲线偏离基线并出现放热峰的起始点。 (T4)。当释放的热量与导出的热量平衡时,曲线达到峰值(Tmax)。如果导出的热量大于释放的热量,则曲线开始折回,直到样品和参考值之间的温差接近零,仪器无法检测到它。此时,曲线返回基线并成为放热峰的终点(T5)。从T1到T2,T3到T4和T5的基线对应于稳定的相或化合物。然而,由于热性能的差异,例如与反应前的材料的比热容,它们通常不在水平线上。图中曲线上的Tx是产生热效应的物理或化学变化的终点,其在DTA曲线上的位置通常是不确定的。

差热分析的结果明显受到诸如仪器类型,待测物质的物理化学性质和所用实验技术等因素的影响。这些影响因素主要体现在:

(1)样品性质的影响:在样品因子中,样品的性质是最重要的。可以说,样品的物理和化学性质,特别是其密度,比热容,导热系数,反应类型和结晶,决定了差热曲线的基本特征:峰的数量,形状,位置和峰值的性质(吸吮热或放热)。(2)标准物质性质的影响:标准物质的基本条件是它在试验温度区域具有稳定的性质,并为获得ΔT创造了条件。与样品一样,参比的热导率也受许多因素的影响,例如比热容,密度,粒径,温度和加载模式。这些变化可能导致差热曲线的基线发生偏移。即使使用不同的参考材料测试相同的样品,所得到的基线偏移也是不同的。因此,为了获得尽可能接近零线的基线,应选择尽可能接近样品热导率的参考。

(3)惰性稀释剂性质的影响:惰性稀释剂是为了某种目的而掺入样品中,覆盖或填充在样品底部的物质。理想的稀释剂不应改变样品的差热分析的任何信息,但添加稀释剂将导致差热峰的或多或少的变化,并倾向于降低差热分析的灵敏度。

参考:现代食品检测技术

相关链接:

热分析技术原理与应用(1)

关键词:热分析技术,原理,应用,食品检测,国家标准特殊物质网络

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