Обработка дериватограммы

1. Подписать полученные кривые (Т, ТГ, ДТГ, ДТА). В лабораторном журнале записать: дату проведения опыта, форму­лу исследуемого вещества, массу навески, условия проведения опыта (чувствительность весов, скорость и время нагрева, атмосферу, в которой нагревалось вещество).

2. Обозначить температуры начала и конца реакции, стадий процесса, температуры пиков на кривой ДТА, дать характеристику наблюдаемым изменениям кривых:

а) физический или химический процесс происходит на данной стадии нагревания вещества;

б) сколько стадий составляют процесс дегидратации данного кристаллогидрата, определить температурный интервал каждой стадии;

в) определить энергетику каждой стадии процесса (эндотермический, эк­зотермический процесс).

3. Сделать расчет потери массы вещества (воды), для всего процесса и для каждой стадии отдельно. Потерю воды выразить в граммах, процентах и молях.

4. Предложить схему процесса дегидратации. Оформить отчет о проведенной работе.

Определение кристаллизационной воды в кристаллогидрате ВаСl2∙2н2о Вычисление процентного состава кристаллогидрата

Пусть масса навески составляет 0,1941 г (194,1 мг). М_r(ВаС1₂) = 208,3 г/моль. М_r(ВаСl₂∙2Н₂О) = 244,3 г/моль.

Молекула кристаллогидрата содержит 2 молекулы воды, что составляет 14,7 % массы молекулы. Следовательно, на одну молекулу воды придется 7,35 % массы.

Рассчитаем, какое количество воды будет удаляться на каждой стадии процесса. Считаем, что вся потерянная масса приходится на воду.

Стадия I. Температура начала - 80°С, температура конца - 122°С. Изменение массы на кривой ТГ по дериватограмме составляет

7,3 %. Согласно расчетам, это соответствует потере 1 молекулы воды. Потеря массы на данной стадии составит 194,1∙ 0,073 = 14,17 мг.

Стадия II. Температура начала - 122°С, температура конца - 172°С. Изменение массы на второй стадии составляет 7,4 %, что также соответствует потере 1 молекулы воды. Таким образом, на данной стадии потеря массы составит 194,1∙ 0,074 = 14,36 мг.

Общая потеря массы – 14,7 % или 28,53 мг от навески кристал­логидрата. Такое количество вещества соответствует потере всей кристаллиза­ционной воды в молекуле ВаСl₂∙2Н₂О (см. расчет процентного состава кристал­логидрата).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2

Определение реакционной способности вещества (энергии активации)

Существует целый ряд методов (Пилояна, Шатавы, Коутса-Редферна) определения кинетических параметров по данным неизометрической кинетики.

Рис. 7. 19. Прием обработки кривых изменения массы для вычисления степени превращения.

На рисунке 7. 19 представлены различные виды кривых изменения массы.

Энергия активации процесса определяется по тангенсу угла наклона прямой, построенной по данным термографии (термогравиметрической кривой ТГ). Для этого на всей ступени кривой изменения массы ТГ через равные промежутки берут точки 1, 2, 3, 4 и т.д. (ТГ 1 на рис. 7. 19). Для каждой точки вычисляют α-степень превращения, которую находят как отношение высоты (h_i) кривой при данной температуре (t_i) ко всей высоте ступени (H):

и т.д.

Если вследствие температурного дрейфа участки кривой ab и cd наклонены (ТГ 2 на рис. 7.19), для определения h и Н пользуются следующим приемом: к линейным участкам кривой проводят три касательные и через точки их пересечения е и f чертят прямые, параллельные оси времени. Расстояние между этими прямыми - это величина Н. Значения α и соответствующие ей температуры используют для построения графиков.