TERMAL ANALZ METOTLARI ALETL ANALZ LAB II 1
TERMAL ANALİZ METOTLARI ALETLİ ANALİZ LAB. II 1. HAFTA ARŞ. GRV. MÜRÜVVET DÜZ 11/2/2020 1
Termal Yöntemlerin Konusu Termal analiz: numune sıcaklığı kontrollü bir şekilde değiştirilirken numunenin herhangi bir özelliğinin (ağırlık, enerji, iletkenlik, manyetik özellikler vb. ) sıcaklıkla değişimi sürekli bir şekilde ölçüldüğü yöntemler topluluğuna denir. Numuneler: Polimer İlaç Killer ve mineraller Metaller ve alaşımlar. 11/2/2020 2
Termal Analiz Yöntemleri Numune hakkında fiziksel bilgiden ziyade kimyasal bilgi veren üç yöntemler: q Termogravimetri (TG) q Diferansiyel Termal Analiz (DTA) q Diferansiyel Taramalı Analiz (DSC) Yöntemde geçen diferansiyel terimi, numunede referans malzemeye göre (referans malzemede termal oluşum gerçekleşmez) oluşan değişikliklerin incelenmesi gerçekleştiği için kullanılır. 11/2/2020 3
11/2/2020 4
11/2/2020 5
v Termal analiz yöntemleri, numunenin fiziksel özelliğindeki bazı değişikliklerin sıcaklığın fonksiyonu olarak ölçüldüğü tekniklerdir. v Bu fiziksel özelliklerden bazıları, erime noktası, kaynama noktası, dehidrasyon noktası ve izomer geçiş noktasıdır. v Değişken parametreler, ısıtma hızı ve belli bir sıcaklıkta tutma süresidir. Isıtma hızı, farklı sıcaklık bölgelerinde farklı olabilir Tarama sıcaklığı çoğu cihazlarda 20 - 1200 °C arasındadır. Termal tepkiler hücredeki atmosferlere göre farklılık gösterir. 11/2/2020 6
v DTA termogramlarında ekzotermik pikler genellikle kimyasal reaksiyonlara, polimerleşme veya kristallenme işlemleri ile endotermik pikler ise faz değişimleri, dehidrasyon, indirgenme ve bozunmalarla ilgilidir. Termal analiz yöntemleri, v maddelerin yapı analizlerinde, v saflıklarının kontrolünde, v özellikle kil, seramik, cam ve diğer dolgu maddelerinin incelenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. v 11/2/2020 7
DİĞER TERMAL(ISIL) ANALİZ YÖNTEMLERİ Sıcaklığın fonksiyonu olarak sistemin bazı fiziksel özelliklerinin ölçülmesi veya bir reaksiyonda yayınlanan veya absorplanan ısının ölçülmesi esasına dayalı yöntemlerdir. Yöntem Ölçülen özellik Kullanılan cihaz Termomekanik analiz (TMA) Boyut ve viskozite değişiklikleri Dilatometre Yayınlanan veya absorplanan ısı Adyabatik kalorimetre Termometrik titrasyon kalorimetre (TT) Doğrudan enjeksiyon entalpimetresi 11/2/2020 8
TERMAL(ISIL) ANALİZ YÖNTEMLERİ (ÖZET) v TG incelenecek numunenin ağırlık kaybına uğrayıp uğramadığını ve bu kaybın miktarını gösterir. v DTA ve DSC reaksiyonun endotermik mi yoksa ekzotermik mi olduğunu ve aktarılan ısı miktarının ölçülmesini gösterir. v TMA (termo mekanik analiz) sıcaklıkla boyutlardaki değişimi inceler. v Değişik türdeki maddelere vurulduğunda karakteristik ses dalgaları meydana gelir. Isıtılan bir maddeden geçen ses dalgalarının özellikleri incelenir. Böle bir işlem termo akustimetri olarak bilinir. v Sıcaklığın fonksiyonu olarak elektriksel iletkenliğin incelendiği tekniğe ise elektro termal analiz denir. v Bir maddenin sıcaklıkla magnetik özelliklerinin değişmesini termo magnatometri ile inceleyebilirz. 11/2/2020 9
Termogravimetrik analiz (TG) veya TGA v. Reaksiyonun stokiyometrisinin doğrudan takibine imkan sağlar. Örneğin; A (katı) B (katı) + C (gaz) ağırlık azalışı var. C (gaz) + B(katı) A (katı) ağırlık artışı var. Sıcaklık ve ağırlık veya kütle yüzdesi arasında çizilen grafik termogram veya termal bozunma eğrisi olarak adlandırılır. v v. TG eğrilerinde numune ağırlığı (∆W ) y eksenine , sıcaklık(T) x eksenine kaydedilir. v. T verildiğinde ºC/dt ısıtma hızı bize verilmelidir. 11/2/2020 10
TGA ‘a materyalin ağırlık kaybına uğradığı sıcaklığı saptar. Bu kayıp örneğin bozunduğunu veya buharlaştığını gösterir. v Ayrıca, ağırlık kaybının olmadığı sıcaklık aralığı(veya aralıkları)nı da gösterir. Bu da materyalin kararlı olduğu durumu ifade eder. v Belli bir sıcaklığa ısıtılan örneğin, TGA ile belirlenen, ağırlık kaybı bilgisi, bir bileşiğin bileşimini belirleme ve bozunma sırasındaki reaksiyonları izleme kolaylığı sağlar. Karışımdaki belli bir bileşiğin yüzdesinin bulunmasını da sağlar. v 11/2/2020 11
Numune miktarı mg-g aralığında olabilir. Kullanılan numune miktarının artması, homojen ısıtmanın sağlanamamasına veya reaksiyon sonucu oluşabilecek gazların uzaklaştırılmasında güçlüklere sebep olabilir. Sonuç olarak deney hassasiyeti azalabilir. Isıtma hızı 1 -100 Co /dakika arasında değişebilir. Yavaş ısıtma hızları daha üniform bir ısıtma ve daha doğru ölçüm sağlar. 11/2/2020 12
TG analizinde ağırlık değişimleri sıcaklığın fonksiyonu olarak (mg veya %ağırlık) kaydedilebildiği gibi, d. W/d. T olarak da kaydedilebilir. Bu durumda yapılan analiz DTG (diferansiyel termal gravimetre) analizidir. Ağırlık kaybı hızı, sıcaklığın veya sürenin fonksiyonu olarak kaydedilir. DTG’nin kullanılmasının asıl amacı ağırlık kaybının en fazla (maksimum) hangi sıcaklıkta oluştuğunun görsel olarak gözlenmesini kolaylaştırmaktır. 11/2/2020 13
i. ii. Yatay eğri, numunede bozunumun olmadığını gösterir. Isıtmanın başlangıcında hızlı ağırlık kaybı, kuruma veya absorplanan sıvının geri verilmesi (desorpsiyon). Tipik TG eğrisi, tek aşamalı bozunum, malzemenin stabil olduğu sıcaklık aralığını verir. iv. Çoklu bozunum basamakları, ara bozunum ürünlerinin belli sıcaklık aralıklarında stabil olduğunu gösterir. v. Çoklu bozunum basamakları, ancak ara ürünler stabil değil. iv’deki numunenin daha yüksek ısıtma hızlarında bu eğri oluşabilir. vi. Kimyasal reaksiyon sonucunda ağırlıkta artış, metallerin oksidasyonu gibi. vii. Ağırlıkta önce artış sonra azalış, çok sık görülmeyen bir eğridir. 11/2/2020 iii. 14
TG Eğrileri ve Yorumlanmaları Saf Malzemelerin TG/DTG Eğrileri: TG eğrilerinde Y ekseninde ağırlık (W) veya ağırlık değişim hızı (d. W/d. T), X ekseninde ise sıcaklık (T) veya zaman (t) kaydedilir. Başlangıçta ağırlık değişimi (W) veya ağırlık hızı (d. W/d. T) sıfırdır. Ağırlıktaki artışlar Y ekseninde yukarı doğru, azalmalar ise Y ekseninde aşağı doğru gösterilir. Örneğin gaz çıkışı olan reaksiyonlarda ağırlık kaybı kaydedilirken, oksitlenme reaksiyonlarında ağırlık artışları kaydedilecektir. 11/2/2020 15
Saf bileşiklerin TG ve DTG eğrileri oldukça basittir ve kolay yorumlanabilirler. Örnekte Ca. CO 3’ün 975 -1125 Ko arasında bozunumu reaksiyonu verilmiştir. Ca. CO 3(k)→Ca. O(k)+CO 2(g) Buna göre yapıdan yaklaşık % 22 oranında CO 2 gazı uzaklaşmıştır. 11/2/2020 16
Karışımların TG/DTG Eğrileri: AX ve BY gibi iki farklı malzemenin karışımını gözönüne aldığımızda, ayrı termal analizleri yapıldığında veya karışımın termal analizi yapıldığında elde edilecek eğriler farklıdır. Saf AX bileşiği T 1 sıcaklığında, saf BY bileşiği ise T 2 sıcaklığında ayrışmaktadır. AX’in ayrışması ile yapıda «de» mg değerinde, BY’nin ayrışması ile ise «fg» mg değerinde ağırlık kayıpları oluşmaktadır. 11/2/2020 17
AX+BY karışımında ise karışımda meydana gelen toplam ağırlık kaybı AX ve BY’de meydana gelen toplam ağırlık kaybının toplamına eşittir. Bu tür karışımlarda meydana gelecek toplam ağırlık kaybı AX ve BY’nin karışım oranlarına bağlıdır. Tek tek ve karışımın ağırlık kayıpları eğrilerinden yola çıkılarak karışım oranları bulunabilir. 11/2/2020 18
Termogravimetrik Eğrileri Etkileyen Faktörler: Isıtma Hızı: Ayrışma sadece sıcaklığa değil aynı zamanda süreye de bağlıdır. Düşük ısıtma hızlarında ayrışma için daha fazla zaman ayrıldığı için ayrışma miktarı (ağırlık kaybı) daha da artacaktır. Düşük ısıtma hızlarında ayrışmanın başladığı ve bittiği sıcaklıklar daha düşük sıcaklıklara ötelenirler. 11/2/2020 19
Isıtma Atmosferi: Kullanılan atmosferin çeşidi eğrileri büyük ölçüde değiştirirler. Öncelikle atmosferin kimyasal reaksiyona neden olmayacak şekilde seçilmesi gereklidir. Örneğin karbonatların ayrışması reaksiyonunda ortamdaki CO 2 miktarı arttıkça ayrışma hızı azalacaktır. 2 -10 mg ağırlığında numune için atmosferik akım miktarı 15 -25 ml/dakika olmalıdır. 11/2/2020 20
Tane Boyutu: Analiz yapılan örneğin tane boyutunun azalması ayrışma reaksiyonunu hızlandırırken ayrışma sıcaklığını düşürür. 11/2/2020 21
Numune Miktarının Etkisi: Numune miktarı arttığında meydana gelebilecek sıcaklık gradyenti ve gazların ayrışmasının zorlaşması ile TG eğrilerinin şekli değişebilir. 2 veya daha fazla aşamalı reaksiyon gösteren malzemeler analiz edilirken her bir basamağın görülmesi gereklidir. A(k)→B(k)+C(g)…………. 1. Reaksiyon B(k) →X(k)+Y(g)……… 2. Reaksiyon Eğer 2. reaksiyonun hızı 1. reaksiyondan daha yavaşsa TG eğrisinde her iki reaksiyon ayrı görülür (Şekil a). 2. reaksiyonun hızı, 1. reaksiyonda çok daha hızlı ise B katkısının oluşumu görünmez (Şekil 11/2/2020 22 b).
5 mol H 2 O içeren bakır sülfatta suyun kademeli giderilmesi 11/2/2020 23
Termogravimetrinin analitik uygulamaları Ø Gravimetrik analizde kullanılan çökeltiler için doğru kurutma sıcaklığının belirlenmesi Ø Örneğin sıcaklığının yükseltilmesi sırasında çıkan gazların belirlenmesi Ø Kalıntının bileşiminin belirlenmesi Ag 2 Cr. O 4’ın termogramına göre; Ø Ağırlıktaki ilk düşüş yıkama suyu fazlasının uzaklaşması Ø 92 – 812 C ağırlık sabit Ø 812 - 945 C O 2 çıkışı olur. Ag 2 Cr. O 4 O 2 + Ag. Cr. O 2 Cr tayini için kurutma sıcaklığı : 100 -800 C arasında herhangi bir sıcaklık olabilir. 11/2/2020 24
Hg 2 Cr. O 4’ın termogramına göre; Ø 52 ve 256 C arasında bileşik kararlı Hg 2 Cr. O 4 Hg 2 O + Cr. O 3 Ø Hg 2 O süblimasyonla ortamdan uzaklaşır. Ø Cr. O 3 671 C’nin üzerinde sabit ağırlıktadır. Cr tayini için kurutma sıcaklığı : 110 C Ca. C 2 O 4’ın termogramına göre; Ø 225 C civarına kadar kristal suyunu kaybeder. Ø 400 C civarında CO çıkışı olur. Ø 800 C civarında Ca. CO 3, Ca. O ve CO 2 oluşturarak bozunur. Termogravimetrik yöntem dinamiktir ve sistem asla dengede değildir. 11/2/2020 25
Bir karışımı oluşturan bileşiklerin termogravimetrik analizi Bir karışım ısıtıldığında herbir bileşene ait termogram bu örnek için bir karma termogram verecek şekilde üstüste biner. Bu karma termogramın yorumu tek termogramların ayrılmasını ve belirlenmesini gerektirir. Ca. C 2 O 4 ve Mg. C 2 O 4’ın yanyana tayini; Ca. C 2 O 4 Ca. CO 3 + CO 400 C Ca. CO 3 Ca. O + CO 2 800 C Mg. C 2 O 4 Mg. O + CO 2 500 C Ca. C 2 O 4. 2 H 2 O < 100 C Ca. C 2 O 4 228 -398 C Ca. CO 3 420 -660 C Ca. O > 840 C Mg. C 2 O 4 Mg. O 233 -397 C > 480 C 500 C’de Ca. CO 3 ve Mg. O kararlı 900 C’de Ca. O ve Mg. O kararlı 11/2/2020 26
11/2/2020 27
Diferansiyel Termal Analiz (DTA) v Diferensiyel termal analizde, inert referans madde, çalışılan sıcaklık aralığında herhangi bir ısıl geçişe uğramaz ve aynı hızla ısıtılır. v Örnek ve referansın sıcaklıkları arasındaki fark ölçülür ve örnek sıcaklığının fonksiyonu olarak grafiğe alınır. v Sıcaklık farkı sadece, örnekteki ekzotermik veya endotermik olaylar nedeniyle ısı çıkısı veya tutulmasında veya örneğin ısı kapasitesinin aniden değişmesiyle sonlanabilir. 11/2/2020 28
v Sabit ısıtma ile örnekteki herhangi bir geçiş veya termal olarak oluşturulan reaksiyon bir pik veya bir çukur olarak kaydedilir. Örnekler ısıtıldığı için endotermik olayların meydana gelmesi ekzotermik olaylardan daha olasıdır 11/2/2020 29
DTA Diyagramları Çinkonun DTA eğrisinde, ısıtma rejimi sırasında kaydedilen endotermik pik, çinkonun ergimesini, soğutma rejimi sırasında kaydedilen egzotermik pik ise katılaşmasını (kristalizasyon) temsil eder. Daha önceden gerçekleştirlmiş DTA eğrileri ile karşılaştırılarak oluşan hal değişimi veya reaksiyonun ne olduğu belirlenir. Deneysel koşullara bağlı olarak eğrilerin şekillerinin değişebileceği unutulmamalıdır. 11/2/2020 30
11/2/2020 31
Polimerik bir materyalin teorik diferansiyel termogramı 11/2/2020 32
HAVA ortamı AZOT ortamı Ca. C 2 O 4*H 2 O’ın N 2 ve O 2 atmosferlerindeki DTA ve TGA eğrileri 11/2/2020 33
DTA eğrisi enerji değişikliklerini verir. Sr. CO 3’ın hava atmosferindeki TGA ve DTA eğrileri 950 C’deki endotermik pik Sr. CO 3’ın kristal yapısının rombik halden hekzagonal hale geçişini göstermektedir. 11/2/2020 34
DTA’nın Analitik Uygulamaları v Örneğin bozunması ve uçuculuğu saptanabilir. v Kristalizasyon, faz değişimi, katı haldeki homojen reaksiyonlar ve parçalanma gibi ağırlık değişimine yol açmayan değişiklikler incelenebilir. v Polimer gibi yarı kristal maddelerin kristal ya da amorf yapıda olup olmadığı belirlenebilir Amorf yapıdaki polimer Kristalin ve amorf yapıdaki polimer 11/2/2020 35
Amorf yapıdaki polimerin DTA eğrisi Kristalin yapıdaki polimerin DTA eğrisi 11/2/2020 36
v Bir polimerin kristallenme yüzdesi, pik alanı ile kristallenme yüzdesi arasındaki ilişkiden yararlanılarak belirlenebilir. v Bir örneğin DTA eğrisi bilinen maddelerin eğrileri ile karşılaştırılarak yöntem kalitatif amaçla kullanılabilir. v Çeşitli geçişlerdeki ısı miktarlarını ölçerek karışımların DTA ile kantitatif analizi yapılabilir. v DTA ile sinterleşme, erime ve diğer ısıl işlemlerde oluşan yapısal ve kimyasal değişiklikler tayin edilebilmektedir. v Sentetik kauçukların farklı türlerinin belirlenmesinde, v Alaşımların bileşenlerinin belirlenmesinde, v Metal levha ve tel üretiminde yapısal değişikliklerin tayininde, v Metal yorgunluğunun nedenleri ve mekanizmasının incelenmesinde DTA kullanılabilir. 11/2/2020 37
Diferansiyel Scanning Kalorimetresi (DSC) DSC tekniği, numune ile referans numune arasındaki ısı akışını ölçülmesi sistemine dayanır. Isı Akışı DSC (Heat Flux DSC) ve Güç Dengeleyici DSC (Power Compensated DSC) olmak üzere yaygın olarak kullanılan iki teknik mevcuttur. Isı Akışı DSC tekniği aynı zamanda ″Kantitatif DCS″ olarak da adlandırılır. Çünkü bu teknikle sıcaklık farklılıkları direk olarak ölçülüp, ısı akışı farklılığına çevrilebilir. Sıcaklık farklılıklarından (d. T/dt), ısı akışı farklılıklarına (d. H/dt) dönüşüm bilgisayara yüklenmiş algoritmalar sayesinde simultane olarak 11/2/2020 gerçekleştirilir. 38
Heat Flux DSC b) Power Compensated DSC A→ fırın, B → ısıtıcılar C → numune ve referans numune tutucusu a) 11/2/2020 39
Güç dengeleyici DSC tekniğinde ise numunede oluşan entalpi değişimi direkt olarak ölçülür. Sonuçlar d. H/dt, cinsinden verilir. DSC sisteminde numune ve referans numunesinin tutulduğu iki ayrı bölme mevcuttur. Her bölme, ısının kontrol edildiği kendi ısıtma elemanına sahiptir. Cihaz (T=0) olacak şekilde sistemi kontrol eder. Numunede ısıl bir olay gerçekleştiğinde, numunenin bulunduğu bölmenin ısıtıcı elemanı referansla numunenin aynı sıcaklığa sahip olması için gereken işlemi yerine getirir. Eğer endotermik bir reaksiyon meydana geliyorsa, referansla numunenin aynı sıcaklıkta olması için ısıtıcıların gücü artırılır. Egzotermik bir reaksiyon oluşuyorsa, referansla numunenin aynı sıcaklıkta kalması için ısıtıcıların gücü azaltılırak numunede soğuma meydana getirilir. Güç ayarı, reaksiyon ısısının oluşturduğu ısıyı dengeleyecek ısının taşınımını sağlayacak şekilde yapılır. 11/2/2020 40
Isı akışına karşı sıcaklık (DSC) grafiği. Isı akışının birimi: Birim hacme ve birim zamana göre verilen enerji miktarı, W/g. DSC tekniğinde numuneye olan ısı akışı eğride yukarı doğru hareket şeklinde gösterilir. Yani endotermik reaksiyon sonucunda numunenin sıcaklığındaki azalmaya karşın verilen ek ısı yukarı doğrudur. Bu durumda DTA eğrilerinden farklı olarak DSC eğrilerinde: Endotermik reaksiyon → yukarı yönlü pik Egzotermik reaksiyon → aşağı yönlü pik DTA tekniğine benzer şekilde DSC eğrileri, sabit hızlı ısıtma veya 11/2/2020 soğutma rejimleri sırasında, sıcaklığa bağlı olarak kaydedilirler. 41
DSC ile DTA arasındaki fark numune ile referans arasındaki sıcaklığı aynı tutmak için numuneye yada referansa ısı verilmesidir. Dönüşümler sırasındaki entalpi değişimi, ΔH, DSC eğrisinden ilgili pikin alanının belirlenmesi ile direkt olarak ölçülebilir. TG, sıcaklık değişimine bağlı olarak ağırlıkta oluşan değişiklikleri belirlemek için kullanılır. DTA, faz değişikliklerini belirlemek için kullanılır. Faz değişikliklerinde kantitatif veriler DSC kullanılarak elde edilebilir. 11/2/2020 42
TERMOGRAVİMETRİ (TGA) CİHAZLARIN BAŞLICA KISIMLARI TGA’nin ana blogu termoterazi. Termoterazi şunlardan oluşur: Hassas bir terazi, sıcaklık programı ile kontrol edilen bir fırın , programlayıcı ve kaydedici. 1)TERAZİ: Doğruluk, duyarlılık , tekrarlanabilirlik önemli özelliklerdendir. Belli bir kapasiteye göre hızlı cevap verebilmelidir. Kütlesi 1 mg’dan 100 g’a kadar değişen numunelerden kantitatif bilgi sağlayabilen çok sayıda termoterazi geliştirilmiştir. En fazla tercih edilen 5 -20 mg aralığında çalışanıdır. 11/2/2020 43
2)FIRIN: Termoterazinin kalbidir. Buraya numune kabı yerleştirilir. Doğrusal bir ısıtma hızıyla işlem yapılır. Homojen sıcaklık sağlamak için fırın hacminin küçük olması tercih edilir. Sıcaklık aralığı oda sıcaklığının 1500 ºC ‘a kadar uzanır. 3)PROGRAMLAYICI: Termoterazinin beynidir. Doğrudan fırınla bağlantılıdır. Deney boyunca fırını kontrol eder. Fırınla doğrudan temasta olan bir algılayıcısı vardır. Bu algılayıcılar bilgileri programcıya gönderir ve böylece fırına gönderilen ısıtma hızını ayarlayan elektrik gücü kontrol edilir. 4)KAYDEDİCİ: Sıcaklığa karşı numune ağırlığının sürekli bir ekrana yada kağıda geçirilmesini yapan alettir. 11/2/2020 44
TERMAL METOTLARLA İNCELENEBİLEN MADDE TÜRLERİNİN BAZILARI 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) Biyolojik maddeler Çimento, beton Seramikler ve camlar Katı-sıvı yağlar Gıda ve katkı maddeleri İnorganik bileşikler Metaller ve alaşımlar Mineraller Organik maddeler İlaç maddeleri Polimerler Tekstiller 11/2/2020 45
TERMAL METOTLARIN UYGULAMA ALANLARI 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) Termal sabitlerin tayini Faz değişmelerinin araştırılması Yapısal dönüşümler Termal kararlılık Termal bozulmalar Kimyasal aktiflik Maddelerin karakterizasyonu Kalitatif analiz Kantitatif analiz Kalite kontrol 11/2/2020 46
1. Bölge Ca. C 2 O 4 H 2 O (k) Ca. C 2 O 4+H 2 O(g) 2. bölge Ca. C 2 O 4(k) Ca. CO 3(k)+CO(g 3. bölge Ca. CO 3(k) Ca. O(k)+CO 2(g) Bir inert atmosferde Ca. C 2 O 4. H 2 O bozunması için bir termogram Sodyum oksalat monohidrat numunesi hava ortamında 1000ºC ye kadar ısıtılıyor. Isıtma hızı=300 ºC /dak. ü 1. Bölgede 100ºC civarındaki kütle kaybı H 2 O ‘nun uzaklaşmasıdır. ü 2. bölgede bir bozunma gözlenir. 450ºC civarı ü 3. bölgede 790ºC civarında bir kütle kaybı vardır. 11/2/2020 47
v Basit bir örnek olarak bakırsülfat pentahidrat ın termal davranışı incelenebilir. Bileşiğin DTA termogramı aşağıda görülmektedir. 11/2/2020 48
DTA termogramında incelenen sıcaklık aralığında üç ayrı fiziksel işlem olmaktadır. 70 °C de birici, 100 °C de ikinci ve 225 °C de üçüncü endotermik pik görülmektedir. Eğer istenirse endoterm alanları integre edilir ve maddenin absorpladığı ısı miktarları belirlenebilir. Her üç pik de su kaybı ile ilgilidir. Bakır sülfat pentahidrat’ın(M. A. 249. 5 g ) TGA termogramında ağırlık kaybı olan üç pik veya üç fiziksel işlem gözlenmektedir. 1. pik : %14 lük ağırlık kaybına karşılık gelir, (0. 14 x 249. 5) = 35. 9 g∼ 36 g lık ağırlık kaybı 2 x 18 g ≡ 2 mol suya karşılık gelir. Cu. SO 4. 5 H 2 O + ısı Cu. SO 4. 3 H 2 O + 2 H 2 O 2. pik ∼% 13. 4 lük bir ağılık kaybı yine 2 mol suya karşılık gelmektedir. Cu. SO 4. 3 H 2 O + ısı Cu. SO 4. H 2 O + 2 H 2 O 3. pik ∼ % 7. 03 lük bir ağırlık kaybı 1 mol suya karşılık gelmektedir. Cu. SO 4. H 2 O + ısı Cu. SO 4 + H 2 O İlk iki çift su molekülünün aynı sıcaklıkta ayrılmasından bu moleküllerin aynı tür bağla merkez atomuna bağlandığı söylenebilir. Bakırın genellikle 6 lı veya 4 lü kompleksler verdiği bilinmektedir. Buradan 4 su molekülünün merkez atomu bakıra bağlı olduğunu söyleyebiliriz. Diğer su molekülü ise kristal suyu olarak bulunmaktadır. 11/2/2020 49
11/2/2020 50
sıcaklık, dakikada 10 C arttırılarak 700 C’ ye kadar çıkılarak, azot gazı atmosferinde gerçekleştirildi. Termogravimetrik analiz verileri incelendiğinde 120 0 C’nin üstünde bir sıcaklıkta, (≈ 127 0 C) bir kütle kaybı olduğu açıkça gözlenmektedir. Termogram eğrilerine bakıldığında, 120− 250 0 C sıcaklık aralığındaki bu kütle kaybının (≈ % 25, 1 kütle kaybı) koordine suyun ayrılmasıyla ait olduğu anlaşılmaktadır. Yapıdaki sülfatın, sülfür oksitler şeklinde bozunması ise (≈ % 41, 1 kütle kaybı) 435 ile 585 0 C sıcaklıkları arasında gerçekleşmiştir. 585 0 C den 700 0 C’ye kadar ise hiç kütle kaybı görülmemektedir. Bileşiğin yapısı göz önüne alındığında kalan maddenin infrared spektrumundan yapısı belirlenemeyen Vx. Oy gibi bir vanadyum oksit olduğu anlaşılmaktadır. 11/2/2020 51
- Slides: 51