Giáo trình Các phương pháp phân tích nhiệt - TS Hoàng Đông Nam pptx

Giáo trình Các phương pháp phân tích nhiệt Trường đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh Khoa Kỹ thuật hóa học Bộ môn công nghệ hóa vô cơ TS Hoàng Đông Nam Phương pháp DTA I. Nguyên lý đo DTA Hình 1: Sơ đồ đo đường DTA và đường DTA I. Nguyên lý đo DTA  r Toạ độ điểm ghi nhiệt độ của mẫu (r=0 là toạ độ đặt pin nhiệt điện)  M, C, λ khối lượng, nhiệt dung riêng và hệ số dẫn nhiệt của mẫu nghiên cứu và mẫu chuẩn  T 1 , T 2 Nhiệt độ của mẫu nghiên cứu và mẫu chuẩn  b tốc độ nâng nhiệt của lò  H chiều cao của mẫu  R Bán kính mẫu dạng hình trụ Công thức tính sự chênh lệch nhiệt độ giữa mẫu nghiên cứu và mẫu chuẩn )()1( 4 1 11 2 22 2 2 21 λλπ CMCM R r H b TTT −×−=−=∆ I. Nguyên lý đo DTA Công thức tính sự chênh lệch nhiệt độ giữa mẫu nghiên cứu và mẫu chuẩn  Để ∆T = 0 khi không có hiệu ứng nhiệt thì :  V 1 , V 2 là thể tích của mẫu nghiên cứu và mẫu chuẩn  Cần chọn mẫu chuẩn có C và λ sao cho : C 1 λ 2 = C 2 λ 1 Vì M và V của mẫu nghiên cứu và mẫu chuẩn có thể chuẩn bị giống nhau 11 11 22 22 λλ V CM V CM = II. Nguyên lý kết hợp ghi DTA và T Hình 2 , 1. Lò điện 2. mẫu nghiên cứu 3. Mẫu chuẩn 4. cặp pin nhiệt điện vi sai 5. Đường nhiệt độ mẫu nghiên cứu 6. đường DTA III. Đặc điểm hiệu ứng nhiệt các quá trình chuyển pha A. Các quá trình chuyển pha vật lý  Nóng chảy  Sôi  Thăng hoa  Bay hơi  Chuyển hóa đa hình  Sự chuyển từ vô định hình thành tinh thể  Sự phân hủy dung dịch rắn  Sự lớn lên của tinh thể A. Các quá trình chuyển pha vật lý 1.Sự nóng chảy 1. Hiệu ứng nóng chảy thu nhiệt 2. Quá trình nóng chảy của chất tinh khiết vô biến (T =0) 3. Quá trình nóng chảy của dung dịch rắn là nhất biến (T = 1), nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc vào thành phần dung dịch rắn 4. Quá trình nóng chảy của hỗn hợp cơ học kết tinh từ pha lỏng gồm hai giai đoạn: -Nóng chảy của hỗn hợp ơtecti (T = 0) -Nóng chảy của chất còn lại (T = 1) 5. Sự Nóng chảy là quá trình thuận nghịch nên trên đường cong nguội lạnh xuất hiện pic phát nhiệt 6. Hiệu ứng nóng chảy hầu như không phụ thuộc áp suất ngoài 1. Sự nóng chảy Giản đồ pha của h m t c u tệ ộ ấ ử 1. Sự nóng chảy Hệ bậc hai BeO – Gd 2 O 3 Tạo điểm ơtecti đơn giản 1. Sự nóng chảy Giản đồ pha hệ bậc 2 UO 2 – PuO 2 Tạo dung dịch rắn liên tục [...]... phát nhiệt Một số dung dịch rắn không bền phân hủy dần dần ngay nhiệt độ phòng Một số dung dịch rắn không bền chỉ phân hủy khi bị đun nóng A Các quá trình chuyển pha vật lý Hình 12 Giản đồ pha hệ Cu -Zn A Các quá trình chuyển pha vật lý 4.5 Sự phân hủy của dung dịch rắn không bền a b Hình 13: DTA & T của hợp kim B-95 ở các chế độ làm già khác nhau a Mẫu vừa tôi xong b Mẫu sau khi tôi 24 giờ A Các quá trình. .. 4 Các chất dễ bay hơi bắt đấu hiệu ứng thu nhiệt ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi, pic giãn rộng 5 Các chất khó bay hơi khác có pic nhọn, gọn, nhiệt độ trùng nhiệt độ sôi 6 Các hiệu ứng này phụ thuộc mạnh vào áp suất ngoài 7 Quá trình thăng hoa : Mẫu cấp hạt lớn: pic tù, rộng - Mẫu cấp hạt nhỏ: pic nhọn, hẹp A Các quá trình chuyển pha vật lý 3 Quá trình chuyển đa hình a b Hình 8: Giản đồ P – T của... chất chỉ chuyển thành dạng vô định hình khi phân hủy ở nhiệt độ thấp Ví dụ: Các đường DTA phân hủy nhiệt của antrakhanit (hình 9) có hiệu ứng phát nhiệt ở 295oC (a) và 325oC(b) ứng với sự chuyển vô định hình thành dạng tính thể A Các quá trình chuyển pha vật lý Hình 9: Các phổ DTA của antraxanit a P = 10 mmHg; b P = 20 mmHg; c P = 200 mmHg a b c A Các quá trình chuyển pha vật lý 4.3 Sự chuyển từ trạng... Các quá trình này có hiệu ứng thu nhiệt lớn hơn nhiệu so với các quá trình nóng chảy, chuyển đa hình… Có kèm theo sự giảm khối lượng Hình 4 đường DTA & TG của CoSO4.7H2O ở 775mmHg tnc= 45oC, ts =108oC A Các quá trình chuyển pha vật lý 2 Sự sôi, sự thăng hoa và sự bay hơi 3 Bất thuận nghịch trên đường DTA: không có hiệu ứng toả nhiệt trên đường nguội lạnh 4 Các chất dễ bay hơi bắt đấu hiệu ứng thu nhiệt. .. hiệu ứng chuyển nhiệt khi tốc độ nâng nhiệt đủ nhanh A Các quá trình chuyển pha vật lý 3b Chuyển hóa đa hình bất thuận nghịch 5 Có một số đa hình không bền bền nhiệt nên khi bị đốt nóng không chuyển thành đa hình bền Trường hợp này mỗi đa hình sẽ có một nhiệt độ nóng chảy riêng Ví dụ: (C6H5)2CO tonc của α-benzophenon (bền) 48,1oC tonc của β-benzophenon (không bền) ở 26oC A Các quá trình chuyển pha... nóng chảy Các quá trình chuyển pha vật lý 3a Chuyển pha đa hình thuận nghịch    Quá trình chuyển pha thuận nghịch là bậc 0, nên nhiệt độ bắt đầu chuyển pha không phụ thuộc tốc độ đốt nóng Vì nhiệt độ bắt đầu chuyển pha có tốc độ = 0 nên pick trên DTA & DSC đốt nóng có nhiệt độ luôn cao hơn pick chuyển pha trên DTA& DSC làm lạnh Pick chuyển pha trên DTA & DSC đốt nóng thu nhiệt Các quá trình chuyển... ứng toả nhiệt khá lớn Nhiệt tỏa ra bằng nhiệt thu vào của hiệu ứng nóng chảy từ dạng tinh thể Hiệu ứng chuyển thủy tinh thành tinh thể diễn ra ở nhiệt độ gần với nhiệt độ nóng chảy ( Hình 10) A Các quá trình chuyển pha vật lý 4.3 Sự chuyển từ trạng thái thủy tinh thành trạng thái tinh thể a Hình 10 b DTA đốt nóng và làm nguội của CaB4O7 a DTA của dạng thủy tinh b DTA của mẫu chạy lại A Các quá trình. .. Trans-[Pt(NH3)2NO2Cl] Pic toả nhiệt bắt đầu ở 250oC và cực đại ở 270oC là sự lớn lên của bột Pt Pic 235oC ứng với sự phân hủy phức A Các quá trình chuyển pha vật lý 4.5 Sự phân hủy của dung dịch rắn không bền      Các kim loại thường tạo với nhau nhiều loại dung dịch rắn (ví dụ : hình 12 : giản đồ pha hệ Zn – Cu) Khi làm lạnh hệ nhanh, nhiều dung dịch rắn nằm trong trạng thái giả bền Quá trình phân. .. chuyển pha đa hình bất thuận nghịch (b) A Các quá trình chuyển pha vật lý 3 Quá trình chuyển pha đa hình 3a Chuyển pha đa hình thuận nghịch Đường đốt nóng có pic thu nhiệt và đường làm nguội có pic phát nhiệt 2 Tốc độ chuyển pha nhanh trong trường hợp chuyển pha không có sự thay đổi số phối trí trong các đa hình, nhưng hiệu ứng nhiệt nhỏ Ví dụ chuyển pha α -Quartz ⇌ β-Quartz 3 Tốc độ chuyển pha chậm trong...A Các quá trình chuyển pha vật lý 1.Sự nóng chảy 7 Nhiệt độ nóng chảy các hợp chất Silicat, Borat phụ thuộc nhiều vào chế độ chụp mẫu Cần chụp với tốc độ nâng nhiệt nhỏ 8 Cần lèn chặt mẫu hay lấy khối lượng mẫu nhỏ để tránh hiện tượng nóng chảy cục bộ thành chén Xem hình bên Hình 3 Đường DTA của K2SO4 Hiệu ứng phát nhiệt trước nóng chảy (1069 oC) là do sự nóng chảy cục bộ trên thành chén A Các quá trình . Giáo trình Các phương pháp phân tích nhiệt Trường đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh Khoa Kỹ thuật hóa học Bộ môn công nghệ hóa vô cơ TS Hoàng. cặp pin nhiệt điện vi sai 5. Đường nhiệt độ mẫu nghiên cứu 6. đường DTA III. Đặc điểm hiệu ứng nhiệt các quá trình chuyển pha A. Các quá trình chuyển