熱重量分析とは

熱重量分析は、科学や産業で使用される技術で、固体サンプルが徐々に温まるにつれて変化する様子を特徴付けます。 サンプルは、水分損失、結晶構造の変化、または分解による分子変化により変化する場合があります。 このタイプの分析は、ポリマーや石炭サンプルの特性評価、これまでの塗装、その他多くの用途に使用されます。

サンプルの分析は、サンプルを加熱しながら継続的に重量を測定する制御された環境で行われます。 加熱中の酸化を防ぐために、不活性ガスを導入してもよい。 出力は、温度対重量損失曲線で構成されます。 微分形式で表示すると、曲線の勾配の変化がピークになり、科学者がサンプルの変換点を簡単に識別できるようになります。

通常、重量分析またはサンプルを計量して最終量を決定する分析は、非常に正確な分析手法です。 一方、熱重量分析は、より記述的な手法です。 ピークは、放出されたエネルギーで測定されるか、サンプル構造の変化によって吸収されます。 水素化された分子の中には、熱によって水分が取り除かれるときにピークが生じるものがあります。 このような変化を引き起こすのに必要な熱は、分子と水分子の間の結合強度の尺度でもあります。

多くの場合、ポリマーは熱重量分析によって記述されます。 科学者は軟化点と劣化点に注目し、ブレンド分析とフィラー含有量を評価します。 難燃性材料は、燃焼が発生する条件を評価するこの方法でテストできます。

石炭などの有機材料は、熱重量分析を使用して特性評価できます。 この手法は、買い手と売り手の間で石炭をランク付けして評価するために必要な古い複数のテストに取って代わりました。 このテストでは、石炭の含水率、揮発物、固定炭素、および灰の割合を評価できます。

いくつかの速度論的研究、または反応速度を決定する研究は、熱重量分析を使用して実行されます。 これらの研究は、サンプルが加熱されるにつれて、サンプルからの排気ガスを連続的に分析することによって行われる場合があります。 速度論的研究により、反応の順序が決定される場合があります。これは、反応の各段階でいくつの分子種を組み合わせる必要があるかを意味します。

法医学は、熱重量分析の拠点を見つけました。 この技術は、ワニスと塗料を特徴付けることができます。 既知のサンプルと比較することにより、特定の芸術作品の年齢を判断できます。 医薬品の安定性に関する有用な情報は、この機器を使用して確認できます。