رق التحليل الحراري :
تعتمد هذه الطرق على التغيرات الفيزيائيه أو الكيميائيه التي تطرأ على الماده نتيجة التغير في درجة الحراره . ويصحب هذه التغيرات إنطلاق أو إمتصاص للطاقه أو تغير في الكتله . ويوجد علاقه محدده بين هذه المتغيرات وبين التغير في درجة الحراره وللتحليل الحراري طرق مختلفه نذكر منها :
1- التحليل الوزني الحراري Thermo Gravimetry Analysis :
ويرمز له اختصاراً (TGA) وتعتمد هذه الطريقه على قياس مقدار النقص أو الزياده في وزن الماده نتيجة التسخين ويستخدم لذلك جهاز يسمى الميزان الحراري ( Thermo balance) . ويسجل التغير في كتلة العينه بدلالة درجة الحراره أو الزمن . والمنحنى الناتج يسمى المنحنى الحراري ( Thermogram) . ويمكن بهذه الطريقه تحليل مكون واحد أو أكثر .
وفي هذا الجهاز يمكن ان يتم تسخين العينه لدرجة 1200 درجه مئويه سبحان الله وطبعاً يستخدم لذلك بوتقه مصنوعه من ماده لاتتأثر بهذه الدرجه الكبيره ويمكن ان يتم التسخين في جو من الاكسجين او في جو من النيتروجين .
اثناء عمل العينه فإن الذي يتحكم بسرعه انهاء العينه هو معدل التسخين فمثلاً لو سخنت عينه بمعدل 2deg/min الى درجة 1200 درجه مئويه معناها انه في الدقيقه الواحده تزيد درجه الحراره للجهاز درجتين مئويتن فقط وبالتالي تأخذ العينه زمن طويل الى ان تنتهي أما اذا سخنت عينه بمعدل أعلى قليلاً مثلاً 20deg/min الى درجة 1200 درجه معناها انه في الدقيقه الواحده تزيد درجة الحراره للجهاز 20 درجه مئويه وبالتالي نتهي العينه بزمن اقل .
- التحليل التفاضلي الحراري DefferentialThermal Analysis :
ويرمز له إختصاراً ( DTA ) وفي هذه الطريقه تقارن درجة حرارة العينه بدرجة حرارة ماده قياسيه خامله حرارياً مثل الألومينا ويسجل الفرق في درجة الحراره
بدلالة درجة الحراره خلال عملية التسخين أو التبريد بمعدل سرعه ثابته ومنتظمه ويظهر المنحنى على هيئة قمم ( Peaks ) تبين الطاقه الممتصه أو الطاقه المنطلقه . فعندما يكون إتجاه القمه إلى أعلى يكون التغير مصحوباً بإنطلاق للطاقه وعندما يكون إتجاه القمه إلى الأسفل يكون التغير مصحوباً بإمتصاص للطاقه . وتعبر المساحه تحت القمه أو الإرتفاع عن مقدار النقص في الوزن . في هذا الجهاز ايضاً يمكن تسخين العينه إلى درجه تصل إلى 1200 درجه مئويه ويمكن استخدام غاز النيتروجين أو عمل العينه في الهواء . وداخل جهاز DTA يوجد بوتقتين اثنتين وليست واحده كما في جهاز TGA البوتقه الأولى هي للرفرنس والثانيه للعينه ويوجد فرن واحد فقط بجانب العينه .
- لتحليل التفاضلي الكالورميتري: (Differential Scanning Callorimetry)
المبدأ الأساسي في هذه الطريقه هو جعل العينه والماده القياسيه عند نفس درجة الحراره وذلك عن طريق تطبيق طاقه كهربائيه وذلك أثناء تسخينها أو تبريدهما بسرعه خطيه منتظمه . ويعبر المنحنى الناتج عن العلاقه بين سرعة سريان الحراره (heat flow) أي (dH/dt) بالملي كالوري/ ثانيه وبين درجة حرارة النظام .
وتبدو منحنيات DTA شبيهه إلى حد كبير بمنحنيات DSC والفرق بينهما هو المتغير في المحور الصادي حيث أنه في حالة منحنى (DTA) يمثل (Ts-Tr) بينما في حالة (DSC) فإنه يمثل) (dH/dt والمساحه تحت منحنى القمه يمكن إيجادها بعلاقه مشابهه لتلك المستخدمه في(DTA) .
وفي هذه الطريقه تعرض العينه والماده القياسيه إلى برنامج من درجات الحراره وعندما يحصل تحول ما في العينه فإنه يلزم أخذ أو إعطاء طاقه حراريه للعينه أو الماده القياسيه حتى نحافظ على نفس درجة الحراره لهما معاً، وهذه الطاقه مكافئه بشكل دقيق لطاقة التحول للعينه وتستخدم هذه الطريقه لتعيين( (∆Hبطريقه أسهل وأدق من طريقه ( (DTA .
الأجهزه المستخدمه في طرق DTA وDSC :
هنا نوضح الوحدات الرئيسيه لجهازي DTA وDSC المحتويان على نفس الوحدات وهي :
· وحده لحمل العينه والماده القياسيه .
· وحدة تحكم في الفرن .
· حجرة تفاعل تتيح إجراء التحليل في أجواء غازيه مختلفه .
· مزدوجات حراريه للقياس الدقيق للفرن في درجتي حرارة العينه والماده القياسيه .
· مضخم للإشاره الناتجه من الفرق في درجة الحراره ( (∆T.
· وحدة تسجيل المنحنيات المطلوبه .
طريقه عمل جهاز DSC :
يتراوح مدى درجات الحراره في هذا الجهاز مابين ( -190 إلى 600 درجه مئويه ) ويتراوح كتل العينه مابين
0.2 mg_ 0.4 mg وفي هذا الجهاز لايمكن إجراء تحليل لعينة ما الا في وجود غاز مثل غاز النيتروجين
ويستخدم هذا النوع من التحليل لتعيين نسبة الماده المتبلوره في البوليمر وتعتمد هذه الطريقه على قياس حرارة الإنصهار (Hf ∆ ) للبوليمر التي تتناسب مع المحتوى البلوري للعينه .
ولعمل تحليل ما يتم احضار بوتقه خاصه بجهاز ال DSC وتوضع على الميزان ويهمل وزنها ثم يتم وزن حوالي 0.2 mg من العينه المراد تحليلها ثم بعد ذلك يتم اغلاق البوتقه تماماً وبها العينه بواسطه مكبس خاص بالجهاز ثم توضع البوتقه بمحتواها داخل الجهاز بجانب الماده القياسيه ومن ثم يتم الغلاق الجهاز عليها لتكون في جو من النيتروجين ثم بعد ذلك نجري التحليل بالمدى المراد من قبل الباحث .
وطبعاً هنا نحب نوضح انه في جهاز TGA وDTA يوجد فقط فرن واحد بينما في جهاز DSC يوجد فرنين واحد للعينه والأخر للماده
السبت أبريل 02, 2016 12:51 pm