Анализ полученной дериватограммы .
Определить характерные температуры фазовых превращений в исследуемом веществе и соответствующие им изменения массы образца. Дать интерпретацию наблюдаемым превращениям, сравнить измеренные изменения массы с рассчитанными.
Расшифровка дериватограммы производится в следующем порядке.
1. В лабораторную тетрадь записывают данные, связанные с анализируемыми материалом и режимом съемки:
– анализируемый материал …
– навеска образца m, мг …
– чувствительность съемки ДТГ …
– скорость нагрева γ, град/мин …
2. На дериватограмме идентифицируют кривые Т, ДТА, ДТГ, ТГ.
3. На кривой ДТА проводят базисную линию, обнаруживают пики, определяют тип эффекта (экзо- или эндотермический) и отмечают точки перегиба, соответствующие началу и концу превращения. Проецируя эти точки на кривую Т, определяют температуру начала и конца превращения. Полученную информацию заносят в лабораторную тетрадь.
4. На кривой ДТГ обнаруживают пик, вершину пика проецируют на кривую Т и определяют истинную температуру химического превращения. Полученную информацию заносят в лабораторную тетрадь.
5. По кривой ТГ определяют потерю массы (Δm) образца в результате его термического разложения и рассчитывают содержание примесей в анализируемом материале. Найденная из кривой ТГ величина Δm равна массе летучего продукта, который выделяется из образца в результате химической реакции. Примеси, содержащиеся в образце, в эту реакцию не вступают и газообразного продукта не дают.
|
|
|
В общем виде уравнение термического разложения можно записать следующим образом:
А тв = В тв + С г
На основании простых химических расчетов легко определить в анализируемом образце содержание чистого вещества.
где μА и μС – молекулярные массы чистого исходного вещества и летучего продукта соответственно; X – содержание чистого вещества в навеске анализируемого материала, мг.
Содержание примесей (У) в анализируемом образце рассчитывается:
где m – навеска образца анализируемого материала.
В лабораторную тетрадь записывают химическое уравнение реакции, протекающей в анализируемом материале, и проводят расчет содержания примесей по схеме, изложенной выше.
Расчёт энергии активации процесса.
Энергия активации – это избыточное количество энергии, которым должна обладать молекула, чтобы началось химическое превращение. Согласно уравнению Аррениуса между константой скорости процесса и его температурой существует зависимость:
где К – константа скорости процесса; Т – температура процесса; С – некоторая постоянная величина; R – универсальная газовая постоянная, равная 0,0083 кДж/моль*К; Е – энергия активации процесса.
|
|
|
Для расчета энергии активации реакции типа АТВ ↔ВТВ +СГ могут быть использованы кривые ДТА, ТГ, ДТГ.
При расчете энергии активации по кривой ДТА уравнение Аррениуса принимает вид:
(8.1)
где Δt – глубина пика кривой ДТА, пропорциональная константе скорости фазового превращения при температуре Т. Если lnΔt и 1/Т принять в качестве переменных и значения их отложить на координатных осях, то графически уравнение 8.1 выразится прямой линией, тангенс угла наклона которой будет выражаться:
tg φ = - Е/R. (8.2)
Для графического определения энергии активации на начальной ветви пика кривой ДТА произвольно выбирают 8-9 точек (рисунок 5).
Рисунок 5 - Графическое определение энергии активации
Для каждой из них с помощью линейки измеряют расстояние до базисной линии (Δt, мм). Для каждой из них определяют температуру (t º С) путем проецирования на кривую Т. Найденные величины заносят в таблицу и проводят их математическую обработку.
Полученные данные наносят в виде точек на рисунок и проводят усреднённую линию в координатах ln Δt – 1/Т, как показано на рисунке 5. График должен представлять прямую, по тангенсу угла наклона которой рассчитывают энергию активации Е, кДж/моль.
|
|
|
По окончании расшифровки дериватограммы делается вывод, в котором указываются температура разложения материала, тип эффекта, энергия активации процесса, содержание примесей.
Контрольные вопросы по работе
1.Суть метода дифференциального термического анализа.
2.Схема комбинированной термопары.
3.Суть метода термогравиметрического анализа.
4.Какая информация может быть получена из дифференциального термического анализа, термогравиметрического анализа?
5.Суть метода дериватографического анализа, его преимущества по сравнению с раздельным использованием методов ДТА и ТГА.
6.Какие требования предъявляются к эталонному веществу?
7.Блок-схема дериватографа Q-1500D фирмы МОМ.
8.Области использования дериватографического анализа.
9.Нарисуйте схематично дериватограммы NaCl, CuCO3·Cu(OH)2.
10. Приведите примеры процессов, протекающих с выделением тепла, с поглощением тепла.
11. Как выглядит дифференциальная термограмма для вещества, претерпевшего эндотермическое превращение?
12. Как выглядит дифференциальная термограмма для вещества, претерпевшего экзотермическое превращение?
|
|
|
13. Как выглядит дифференциальная термограмма в отсутствии фазовых превращений?
14. Для чего нужен эталон при дифференциальной записитермограмм? Какие требования предъявляют к эталону?
15. В каких координатах записывается кривая ДТА?
16. Как влияет скорость нагрева на вид термограмм?
17. Как влияет величина навески и степень дисперсности материала на вид термограмм?
18. На каком явлении основан метод термогравиметрического анализа?
19. Что можно определить по кривой ТГ?
20. С какой целью записывают кривую ДТГ?
21. Как, сопоставляя кривые ДТА и ДТГ на дериватограмме, отличить эффект химического превращения от физического?
22. Для термогравиметрического анализа был взят образец известняка массой 98 мг. Потеря в массе при температуре 950ºСсоставила 40 мг. Рассчитать содержание в нем примесей.
23. Для дифференциального термического анализа был взятобразец доломита. На кривой ДТА имеются два эндотермическихэффекта: первый – при 650ºС, второй – при 850ºС. Чем они, на Ваш взгляд, обусловлены? Следует ли ожидать при этих температурах пики на кривой ДТГ?
Литература
1. Логвиненко В.А., Паулик Ф., Паулик И. Квазиравновесная термогравиметрия в современной неорганической химии. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989 г., 111 с
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Температуры разложения некоторых химических соединений:
карбонат кальция - CaCO3 860 – 1100º C
карбонат магния – MgCO3 540 – 650º C
гидроксид кальция – Ca(OH)2 585º C
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение............................................................................................................................ 3
1 Дистиляция................................................................................................................... 3
1.1 Теоретические основы процесса дистилляции.................................................. 4
1.2 Принципиальная схема работы дистилляционного аппарата......................... 7
1.3 Лабораторная работа по простой перегонке бинарной смеси вода-глицерин 14
2 Флотационное обогащение сульфидной руды........................................................ 23
2.1 Область применения флотационного метода обогащения.............................. 23
2.2 Элементарный акт флотации.............................................................................. 25
2.3 Распределение операций флотации по камерам флотационных машин...... 28
2.4 Классификация и назначение флотационных реагентов................................ 29
2.5 Классификация флотационных машин............................................................. 36
2.6 Лабораторная работа по флотации железного колчедана................................ 41
2.6.1 Порядок проведения работы........................................................................... 42
2.6.2 Порядок оформления результатов.................................................................. 43
3 Подготовка воды. Определение жёсткости. Умягчение воды............................... 45
3.1 Промышленная водоподготовка......................................................................... 48
3.2 Лабораторная работа по определению характеристик воды.......................... 54
3.2.1 Порядок выполнения лабораторной работы................................................. 56
3.2.2 Оформление результатов лабораторной работы........................................... 61
4 Гранулирование удобрений методом окатывания............................................... 64
4.1 Теоретические основы гранулирования.......................................................... 64
4.2 Гранулирование методом окатывания на движущейся поверхности........... 77
4.3 Аппаратурное оформление процессов гранулирования................................. 85
4.4 Лабораторная работа по гранулированию удобрений методом окатывания 98
5 Технический анализ соды. Получение едкого натра каустификацией содового раствора 103
5.1 Общие сведения.................................................................................................. 103
5.2 Химические основы анализа соды................................................................... 103
5.3 Характеристика процесса каустификации содового раствора...................... 104
5.4 Лабораторная работа по получению каустической соды............................... 106
6 Галургический метод получения хлористого калия из сильвинита.................. 111
6.1. Метод циклического разделения солей.......................................................... 111
6.2 Схема лабораторной установки. Материалы и реактивы............................. 115
6.3 Оформление результатов лабораторной работы........................................... 119
7 Гранулометрический анализ и определение насыпной плотности порошковых материалов........................................................................................................................................ 122
7.1. Распределение частиц по размерам............................................................... 123
7.2 Ситовой анализ.................................................................................................. 126
7.3 Методика проведения ситового анализа порошковых материалов........... 128
7.4. Порядок выполнения работы и оформления её результатов....................... 136
7.5 Определение насыпной плотности порошка................................................ 137
7.6 Контрольные вопросы..................................................................................... 140
8 Методод дериватографического анализа. Определение выхода оксида кальция из известняка при прокалке................................................................................................................. 142
8.1 Устройство дериватографа Q-1500D............................................................... 146
8.2. Экспериментальная часть................................................................................. 152
8.3. Контрольные вопросы по работе.................................................................... 166
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 1577; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!