KYM 342 ENSTRMENTAL ANALZ TERMAL ANALZLERI Do Dr

KYM 342 ENSTRÜMENTAL ANALİZ TERMAL ANALİZLER-I Doç. Dr. Ayşe Karakeçili 2017 -2018 Bahar Yarıyılı 1

TERMAL ANALİZ teknikleri, bir maddeye kontrollü sıcaklık programı uygulandığında maddenin ve/veya reaksiyon ürünlerinin fiziksel özelliklerinin sıcaklığın fonksiyonu olarak ölçüldüğü tekniklerdir. Bu teknikler polimer, ilaç, killer ve mineraller, metaller ve alaşımlar gibi çok çeşitli endüstri ürünlerinin hem kalite kontrol hem de araştırma çalışmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. 2

TERMAL ANALİZ YÖNTEMLERİ: v TERMOGRAVİMETRİK ANALİZ (TGA) v DİFERANSİYEL TERMAL ANALİZ (DTA) v DİFERANSİYEL TARAMALI KALORİMETRİ (DSC) v TERMOMEKANİK ANALİZ (TMA) v DİLATOMETRİ 3

TERMAL ANALİZLER AĞIRLIK DEĞİŞİMİ ENERJİ DEĞİŞİMİ BOYUT DEĞİŞİMİ TMA TGA DTA ÇIKAN GAZLAR Evolved Gas Analysis (EGA) DSC 4

TERMOGRAVİMETRİK ANALİZ (TGA) Termogravimetrik analiz, bir örneğin kütlesinde artan sıcaklık sonucu meydana gelen ağırlık değişimlerini kantitatif olarak veren bir tekniktir. Bir maddenin dehidrasyonu veya değişimlerini zamana gözlemek bozunması veya mümkündür. sırasındaki sıcaklığa Ağırlık bağlı değişimi ağırlık olarak yüksek sıcaklıklarda fiziksel veya kimyasal bağların kopması sonucunda meydana gelmektedir. Kütlenin veya kütle yüzdesinin zamana karşı grafiği termogram veya termal 5 bozunma eğrisi olarak adlandırılır.

TERMOGRAVİMETRİK ANALİZ (TGA) Hassas Terazi (termobalans) Fırın Veri İşlemcisi 6

TERMOGRAVİMETRİK ANALİZ (TGA) ANALİZ BASAMAKLARI: • Analizler örneğin yükseltgenmesini engellemek amacıyla argon veya azot ortamında gerçekleştirilir. • 5 -20 mg aralığındaki örnek özel bir kroze içinde fırın bölmesine yerleştirilir. • Örnek belirlenen bir sıcaklı programına göre ısıtılır. • Isıtma süresince örneğin ağırlığı sürekli olarak kaydedilir. 7

TERMOGRAVİMETRİK ANALİZ (TGA) KÜTLE KAYBI UÇUCU BİLEŞENLERİN BUHARLAŞMASI DEHİDRASYON TERMAL BOZUNMA PİROLİZ KİMYASAL REAKSİYONLAR 8

TGA SONUÇLARINI ETKİLEYEN BAŞLICA FAKTÖRLER: §ATMOSFER ORTAMI § ISITMA HIZI § TERMAL İLETKENLİK § ÖRNEK BOYUTU § ÖRNEĞİN PARTİKÜL BOYUTU § GAZ AKIŞ HIZI 9

TERMOGRAVİMETRİK ANALİZ (TGA) ÖRNEK HAZIRLAMA Ø Örnek, analiz edilecek malzemenin tüm özeliklerini taşımalıdır. Ø Kütle miktarı test için yeterli olmalıdır. Ø Kirlenme oluşmamalıdır. Ø Örneğin morfolojisi ÖLÇÜMLERİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER Ø Isıtma hızı, atmosfer ortamı Ø Gaz akışı Ø Fiziksel özeliklerin değişimi Ø Örneğin şişmesi veya hareket etmesi Ø Homojenlik 10

TERMOGRAVİMETRİK ANALİZ (TGA) diferansiyel termogram onset sıcaklığı 11

TERMOGRAVİMETRİK ANALİZ (TGA) UYGULAMALAR Termogravimetrik yöntemlerin uygulamalarının yoğunlaştığı en önemli alan polimerler ile ilgili çalışmalar olarak gösterilebilir. Termogramlar, hazırlanan çeşitli polimer ürünleri için bozunma mekanizmaları hakkında bilgi verir. Bununla birlikte, bozunma şekilleri her bir polimer için karakteristik olduğundan, bunların tanınmalarında da kullanılabilmektedir. 12

TERMOGRAVİMETRİK ANALİZ (TGA) İÇERİK BELİRLEME: Bileşimde ölçüm sırasında kaybolanlar (buharlaşma, nem) belirlendiğinde işlem kolaydır. İçerik yüzdesi ilk örnek ağırlığı G % = m / mo x 100 Kütle kaybı 13

Sadece kısmi kütle kayıplarında (CO 2 kaybı ve dehidrasyon) stokiyometrik reaksiyonlarda G denklemi kullanılabilir. Örneğin her molünde çıkan gazın mol sayısı İçerik yüzdesi Çıkan gazın mol ağırlığı G % = ( m / mo) x (M / (n x Mgaz)) x 100 Örnek malzemede orijinal bileşimin payı 14

Kireçtaşı örneğinin içindeki kalsiyum karbonatın belirlenmesi: Her molekülünden 1 CO 2 molekülü açığa çıkar. Bunun anlamı; n: 1 M : 100 g/mol Mgaz : 44 g/mol Örnek kütlesi: mo: 10. 1360 mg Kütle kaybı: m: 4. 2439 mg G = (4. 2439 / 10. 1360) x (100 / 44 x 1) x 100 %95 Ca. CO 3 15

1 MASS 2 3 4 5 6 7 T 16