4. 2. Геометрические элементы тг кривой

Для реакции одностадийного разложения твердых тел ТГ кривая имеет следующие характеристики (см. рис. 4. 1): участок АВ – плато, где еще не наблюдается изменения массы, т.е. термической реакции нет. Точка В соответствует температуре t_i, при которой начинается разложение. Конечная температура t_f в точке С соответствует максимальному значению изменения массы и окончанию реакции. Точка t_s является точкой перегиба кривой ВС и имеет большое значение при изучении кинетики реакции разложения. Для точного определения температуры начала разложения t_i необходимо, чтобы весы обладали высокой чувствительностью.

Температурный интервал реакции определяется как разность конечной t_f и начальной t_i температур (Δt= t_f - t_i).

Для эндотермических реакций при увеличении скорости нагревания наблюдается рост t_i и t_f, причем t_f растет быстрее, чем t_i.

4.3. Дифференциальная термогравиметрическая (дтг) кривая

Математически ДТГ кривая это зависимость (скорость изменения массы, как функция от температуры).

Запись ДТГ кривых ведется автоматически (рис. 4. 3 б), путем электронного дифференцирования сигнала ТГ кривой (рис. 4. 3 а). Ранее построение ДТГ кривых проводилось путем расчета. Однако графическое построение ДТГ кривой на основании полученной ТГ кривой трудоемко и не дает точных результатов.

Рис. 4. 3. ТГ кривая потери веса боксита (а), построенная по ТГ кривой ДТГ кривая поте­ри веса (б) и автоматически построенная кривая ДТА нагревания боксита (в).

В Венгрии был разработан и сконструирован прибор – дериватограф, который при исследовании вещества методом термического анализа позволяет одновременно записывать Т, ТГ, ДТГ и ДТА кривые. Запись ДТА кривой совместно с ТГ и ДТГ имеет ряд преимуществ перед записью только одной ТГ кривой:

1. По внешнему виду кривые ДТА и ДТГ очень похо­жи между собой (рис. 4. 3 б и в). ДТГ кривые лучше воспроизводимы, чем ДТА кривые. Однако ДТА кривые регистрируют термические эффекты, которые не сопровождаются потерей массы.

2. При одновременной записи обеих кривых ДТА и ДТГ для одного и того же образца легче судить о характере и механизме превращения в изучаемом веществе.

3. По кривым ДТГ более точно определяются температуры начала и конца реакции, а по пику ДТГ кривой - температура максимальной скорости реакции. Однако не следует отождествлять температуру пика ДТГ кривой с температурой полного разложе­ния.

4. ДТГ кривая по максимуму пиков позволяет лучше различать перекрывающиеся стадии реакции.

5. Так как ДТГ кривая является производной от ТГ кривой, то площадь, заключенная между ДТГ кривой и нулевой линией, точно соответствует изменению массы, определенной по ТГ кривой. Такое количественное интегрирование по площади, полученное из ДТГ кривой, очень полезно при изучении кинетики термических реакций.

ДТГ кривая, так же как и ТГ, не отражает всех термических эффектов, которые имеют место при нагревании исследуе­мого твердого вещества. Например, полиморф­ные превращения на ТГ и ДТГ кривых не регистрируются, так как они не сопровождаются изменением массы. Поэтому для всесторон­него исследования необходимо наряду с кривыми потери массы по­лучать также кривые ДТА, причем запись всех кривых следует производить в одном опыте при работе с одной и той же навеской.