Diferența dintre TGA DTA și DSC

Diferența principală - TGA vs DTA vs DSC

TGA, DTA și DSC sunt trei termeni utilizați pentru a descrie analiza compușilor care iau parte la reacțiile chimice utilizând modificările temperaturii acestor compuși. TGA reprezintă analiza gravimetrică termică, iar DTA reprezintă analiza termică diferențială, în timp ce DSC reprezintă calorimetria de scanare diferențială. Toate aceste trei tehnici sunt tipuri de analize termice. Principala diferență dintre TGA DTA și DSC este metoda de măsurare a modificărilor din eșantioane care sunt cauzate de căldură. În TGA, modificarea masei probei se măsoară cu creșterea temperaturii, în timp ce în DTA se măsoară diferența de temperatură care se acumulează între eșantion și o referință, iar în DSC se măsoară căldura eliberată în timpul unui proces chimic.

Domenii cheie acoperite

1. Ce este TGA?
      - Definiție, metodă de analiză, aplicații
2. Ce este DTA
      - Definiție, metodă de analiză, aplicații
3. Ce este DSC
      - Definiție, metodă de analiză, aplicații
4. Care este diferența dintre TGA DTA și DSC
      - Compararea diferențelor cheie

Termeni cheie: Calorimetrie de scanare diferențială, Analiză termică diferențială, DSC, DTA, TGA, Analiză termică, Analiză termică gravimetrică

Ce este TGA?

TGA este analiza gravimetrică termică. Este o tehnică de analiză termică. Aici, schimbarea masei unei probe este observată și analizată cu schimbarea temperaturii. Acest lucru poate fi, de asemenea, măsurat ca o funcție a timpului la o temperatură constantă. Această metodă este utilizată în mod obișnuit pentru analiza purității probelor, a conținutului de carbonați și a materiei organice din probă etc.

Substanțele care pot fi analizate utilizând această tehnică includ materiale anorganice, metale, polimeri, materiale plastice, ceramică, sticlă și materiale compozite. Dispozitivul utilizat în acest scop se numește analizor termogravimetric. Măsoară masa probei în mod continuu cu schimbarea temperaturii. Parametrii de bază care sunt măsurați din TGA sunt masa, temperatura și timpul.

Figura 1: o termogramă care arată schimbarea masei unei substanțe la temperaturi diferite.

Pentru a efectua măsurători exacte, temperatura crește treptat sau scade, iar masa se măsoară continuu. Analiza se poate realiza în condiții atmosferice diferite, cum ar fi condițiile atmosferice normale și la vid.

TGA poate fi folosit pentru a evalua stabilitatea termică a substanțelor. Uneori este foarte util în determinarea modificărilor de masă care au loc în reacțiile de combustie. Pentru compușii cu înaltă volatilitate, TGA poate fi o tehnică bună pentru a determina rata de evaporare. Această metodă ajută de asemenea la determinarea temperaturii curie a substanțelor.

Ce este DTA

DTA sau analiza termică diferențială reprezintă o tehnică de analiză termică. Aici, diferența de temperatură care este dezvoltată între o probă și un compus de referință este măsurată la tratamente de căldură identice. Materialul de referință trebuie să fie inert. Atât materialul de referință, cât și eșantionul trebuie să fie prevăzute cu aceleași condiții și aceleași tratamente.

Dacă există o diferență zero între temperaturile probei și referință, atunci compusul de probă este inert termic. Acest lucru se datorează faptului că materialul de referință este, de asemenea, inert termic și eșantionul este analizat în raport cu materialul de referință.

Figura 2: Un analizor termic diferențial cu un spectrometru de masă atașat.

Analizorul este compus dintr-un suport de probă, senzori, cuptor, sistem de control al temperaturii și un sistem de înregistrare. Acest instrument poate fi utilizat la temperaturi foarte ridicate. De asemenea, este foarte sensibil. Acestea sunt avantajele metodei DTA.

Tehnica DTA poate fi utilizată în analiza proprietăților termice ale mineralelor, pentru caracterizarea polimerilor; în industria farmaceutică și alimentară, poate fi folosit ca metodă de analiză a materialelor biologice.

Ce este DSC

DSC este calorimetrie de scanare diferențială. În DSC, debitul de căldură este măsurat în funcție de schimbarea temperaturii la un moment dat. Instrumentul care măsoară DSC (calorimetru) utilizează două camere pentru a păstra eșantionul și un material de referință. Camera de referință este umplută cu un solvent. Camera de probă este umplută cu substanța de probă dizolvată în același solvent (aceeași cantitate) utilizată ca referință. Această tehnică poate fi utilizată atât pentru substanțe, cât și pentru reacții chimice.

Figura 3: Un calorimetru de scanare diferențială

La sfârșitul experimentului, se obține o termogramă. Această termogramă asigură abaterea energiei termice eliberată de eșantion în raport cu referința. Curba pentru referință este numită linia de bază. O abatere deasupra liniei de bază se numește tranziție exotermică și o deviere sub linia de bază se numește o tranziție endotermică. Aria de sub vârf este direct proporțională cu cantitatea de energie termică absorbită sau eliberată de eșantion.

În această metodă, o cantitate mică de probă este suficientă pentru analiză. Acest lucru se datorează faptului că eșantionul este dizolvat în același solvent utilizat în camera de referință înainte de analiză. Această tehnică este aplicabilă pentru determinarea căldurii de reacție a unei reacții chimice particulare. Cu toate acestea, atât eșantionul, cât și referința ar trebui să primească aceleași condiții și aceleași tratamente termice ar trebui efectuate pentru ambele pentru a obține rezultate exacte.

Diferența dintre TGA DTA și DSC

Definiție

TGA: TGA este analiza gravimetrică termică.

DTA: DTA este analiza termică diferențială.

DSC: DSC este calorimetrie de scanare diferențială.

Tehnică

TGA: În TGA, se observă și se analizează modificarea masei unei probe cu modificarea temperaturii.

DTA: În DTA, diferența de temperatură care este dezvoltată între o probă și un compus de referință este măsurată la tratamente termice identice.

DSC: În DSC, debitul de căldură este măsurat în funcție de schimbarea temperaturii la un moment dat.

Compușii analizați

TGA: TGA poate fi utilizat pentru a analiza materiale anorganice, metale, polimeri, materiale plastice, ceramică, pahare și materiale compozite.

DTA: DTA poate fi folosit pentru a analiza proprietățile termice ale mineralelor, pentru caracterizarea polimerilor și a materialelor biologice.

DSC: DSC poate fi folosit pentru a analiza proteine, anticorpi, etc.

Natura eșantionului

TGA: Proba poate fi utilizată ca substanță solidă în TGA sub formă de pulbere sau mici bucăți.

DTA: Eșantionul poate fi utilizat în stare solidă pentru DTA.

DSC: Proba este întotdeauna lichidă; substanța care urmează să fie analizată este dizolvată în solventul utilizat ca referință.

Concluzie

TGA, DTA și DSC sunt tehnici de analiză termică. Aceste tehnici sunt folosite pentru a analiza comportamentul unei anumite substanțe atunci când temperatura este schimbată. Aceste tehnici sunt de asemenea aplicabile pentru anumite reacții chimice pentru a găsi relația dintre reacții și temperatură. Principala diferență dintre TGA, DTA și DSC este metoda de măsurare a modificărilor din eșantioane care sunt cauzate de căldură.

Referințe:

1. "Calorimetrie de scanare diferențială". LibreTexts, Libretexts, 7 ianuarie 2017, disponibil aici. Accesat la 27 septembrie 2017.
2. Samira Mohammadpour. "Analiza termică diferențială și calorimetrie diferențială de scanare" LinkedIn SlideShare, 6 august 2014, disponibil aici. Accesat la 27 septembrie 2017.
3. "Termogravimetrie (TG) sau analiză termogravimetrică (TGA) sau analiză gravimetrică termică". Anderson Materials Evaluation, Inc., disponibil aici. Accesat la 27 septembrie 2017.

Datorită fotografiei:

1. "Whewellite tga" (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons
2. "210 014 001" de către Departamentul de Energie al SUA (munca guvernamentală a Statelor Unite) prin Flickr
3. "Calorimetru de scanare diferențială" (Domeniul Public) prin Wikimedia Commons