Giáo trình phương pháp nhiệt

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 [...]... 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 ở nhiệt. .. 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. ..  Trong trường hợp hiệu ứng nhiệt chuyển pha nhỏ, có thể không phát hiện thấy hiệu ứng nếu tốc độ nâng nhiệt không lớn Trong trường hợp tốc độ chuyển pha chậm, nhiệt độ của Pick thay đổi nhiều theo tốc độ nâng nhiệt, do đó hiệu ứng chuyển pha có thể trùng với hiệu ứng khác lân cận Ví dụ: pick chuyển pha của S tà phương ⇌ S mặt thoi Có thể trùng vào pick nóng chảy Các quá trình chuyển pha vật lý 3a Chuyển... 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 pha vật lý 3a Chuyển pha đa hình thuận... ammoni bromua (b) A Các quá trình chuyển pha vật lý 3 Quá trình chuyển đa hình 3b Chuyển hóa đa hình bất thuận nghịch 1 Không có hiệu ứng chuyển pha trên đường làm nguội 2.Trên DTA & DSC có hiệu ứng tỏa nhiệt do đa hình không bền chuyển thành đa hình bền 3 Qúa trình có bậc tự do bằng 1 do có một pha không bền, nên nhiệt độ bắt đầu chuyển pha thay đổi phụ thuộc vào tốc độ nâng nhiệt 4 Chỉ có thể phát hiện... 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... 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 chuyển pha... nghịch (a) và 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... 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 thái... 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 (1069oC) 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. 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