Wat is thermogravimetrische analyse?
Thermogravimetrische analyse is een techniek die in de wetenschap en de industrie wordt gebruikt om te karakteriseren hoe een solide monster verandert naarmate het geleidelijk wordt opgewarmd. Het monster kan veranderen als gevolg van vochtverlies, veranderingen in kristalstructuur of moleculaire veranderingen als gevolg van ontleding. Dit type analyse wordt gebruikt om polymeren en kolenmonsters te karakteriseren, schilderijen tot nu toe en voor vele andere toepassingen.
De analyse van monsters vindt plaats in een gecontroleerde omgeving waarin het monster continu wordt gewogen terwijl het wordt verwarmd. Een inert gas kan worden ingebracht om oxidatie tijdens verwarming te voorkomen. De output bestaat uit een temperatuur versus gewichtsverlies curve. Wanneer ze in de differentiële vorm worden gepresenteerd, worden de veranderingen in de helling van de curve pieken, waardoor wetenschappers het transformatiepunt in het monster gemakkelijker kunnen onderscheiden.
Gravimetrische analyse of analyse waarbij de uiteindelijke hoeveelheid wordt bepaald door het monster te wegen, is meestal een zeer nauwkeurige analysetechniek. Thermogravimetrische analyse is daarentegen meer een beschrijvende techniek. De pieken kunnen worden gemeten in afgegeven energie of opgenomen door een verschuiving in de monsterstructuur. In sommige gehydrogeneerde moleculen zal een piek optreden als warmte de hydratatie verwijdert. De warmte die nodig is om een dergelijke verandering te veroorzaken, is ook een maat voor de bindingssterkte tussen het molecuul en het watermolecuul.
Polymeren worden vaak beschreven door thermogravimetrische analyse. Wetenschappers kijken naar het punt van verzachting en het punt van degradatie en evalueren de analyse van mengsels en de vulstofinhoud. Vlamvertragende materialen kunnen worden getest met deze methode, waarbij de omstandigheden worden geëvalueerd waaronder verbranding optreedt.
Organisch materiaal zoals steenkool kan worden gekenmerkt met behulp van thermogravimetrische analyse. Deze techniek heeft oudere, meervoudige tests vervangen die nodig zijn om steenkool tussen kopers en verkopers te rangschikken en waarderen. De test kan het percentage vochtgehalte, vluchtige stoffen, vaste koolstof en as in de steenkool evalueren.
Sommige kinetische studies, of studies die de reactiesnelheid bepalen, worden uitgevoerd met behulp van thermogravimetrische analyse. Deze onderzoeken worden soms uitgevoerd door de uitlaatgassen van het monster continu te analyseren terwijl het wordt verwarmd. Kinetische studies kunnen de volgorde van de reactie bepalen, wat betekent hoeveel moleculaire soorten moeten combineren in elke fase van de reactie.
Forensische chemie heeft een thuis gevonden voor thermogravimetrische analyse. De techniek kan lakken en verven karakteriseren. In vergelijking met bekende monsters kan de leeftijd van bepaalde kunstwerken worden bepaald. Nuttige informatie met betrekking tot de stabiliteit van geneesmiddelen wordt gevonden door het gebruik van dit instrument.