Pendahuluan
Hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH) terbentuk selama proses alami dan antropogenik seperti letusan gunung berapi, kebakaran hutan, penyulingan minyak, atau produksi baja. Akibatnya, PAH dilepaskan ke atmosfer dan, karena sifatnya yang hidrofobik, PAH terakumulasi di tanah dan karenanya dapat masuk ke dalam rantai makanan. Berbagai percobaan telah menunjukkan bahwa PAH adalah mutagen dan karsinogen yang kuat [1]. Proses desorpsi termal untuk menghilangkan kontaminasi PAH dari tanah dapat dengan mudah dipantau dengan analisis termal [2]. Kombinasi DSC dan temogravimetri mendokumentasikan peleburan dan kehilangan massa sebagai indikasi PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan volatil. Dalam penelitian ini, analisis termal simultan (STA) dilakukan dengan menggunakan instrumen STA 449 Jupiter® untuk mendapatkan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh dan titik didih serta tekanan uap untuk tiga contoh PAH, yaitu naftalena, antrasena, dan benzo(a)pirena.
Senyawa-senyawa aromatik ini dibeli oleh Alfa Aesar dengan kemurnian tinggi (naftalena 99,6%, antrasena 99%, benzo(a) pirena 96%).
Titik Leleh dan Titik Didih
Model NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® yang dilengkapi dengan pembawa sampel TG-DSC tipe S, digunakan untuk menentukan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh dan titik didih. Krusibel aluminium tertutup dengan lubang jarum 50 μm digunakan untuk pengukuran ini. Termometri instrumen STA didasarkan pada kalibrasi dengan standar peleburan indium, aluminium, dan emas dan diverifikasi dengan seng agar akurat dalam 1 K. Nitrogen digunakan sebagai gas pembersih dengan laju alir 70 ml/menit dan pemanasan hingga 600 ° C dilakukan pada laju pemanasan konstan 10 K/menit. Massa sampel sekitar 20 mg.
Gambar 1 menggambarkan perubahan massa yang bergantung pada suhu dan sinyal DSC dari sampel naftalena. Pada suhu awal yang diekstrapolasi sebesar 81°C, efek DSC EndotermikTransisi sampel atau reaksi bersifat endotermik jika panas diperlukan untuk konversi.endotermik dengan entalpi 129 J/g terdeteksi yang disebabkan oleh peleburan. Suhu awal yang diekstrapolasi sesuai dengan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh, pada suhu puncak 92°C sampel sepenuhnya meleleh. Langkah kehilangan massa sebesar 100% terjadi antara sekitar 150°C dan 230°C yang mencerminkan PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan sampel. Efek ini disertai dengan puncak DSC EndotermikTransisi sampel atau reaksi bersifat endotermik jika panas diperlukan untuk konversi.endotermik dengan entalpi 267 J/g dan suhu awal yang diekstrapolasi sebesar 218°C. Yang terakhir ini mencerminkan titik didih sampel.
Hasil TG-DSC yang diperoleh untuk sampel antrasena dan benzo (a) pyrene ditunjukkan pada gambar 2 dan 3 dan suhu signifikan peleburan dan pendidihan dapat dilihat pada tabel 1 di bawah ini. Secara umum, diketahui bahwa suhu pendidihan yang diperoleh dari pengukuran DSC dapat bergantung pada laju pemanasan, massa sampel awal, dan juga persiapan sampel [3].
Selain itu, perlu dicatat bahwa langkah kehilangan massa tambahan sebesar 1,6% serta efek EndotermikTransisi sampel atau reaksi bersifat endotermik jika panas diperlukan untuk konversi.endotermik dengan entalpi 31 J/g diamati untuk sampel benzo(a)pirena (lihat gambar 3) yang kemungkinan besar disebabkan oleh pelepasan uap air. Temuan ini sesuai dengan kemurnian nominal yang lebih rendah dari sampel ini (lihat pendahuluan).
Tabel 1: Perbandingan nominal (dalam tanda kurung, diberikan oleh pemasok Alfa Aesar) dan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh dan didih terukur
| Naphtalene | Antrazena | Benzo (a) pyrene | |
|---|---|---|---|
| Suhu leleh | 81°C (80°C - 82°C) | 214°C (214°C - 218°C) | 176°C (177°C - 180°C) |
| Suhu didih | 218°C (218°C) | 335°C (340°C - 342°C) | 484°C (495°C) |
Tekanan Uap
Penentuan tekanan uap direalisasikan dengan penganalisis termal simultan STA 449 F1 Jupiter® . Sebagai pengganti wadah standar, sel Knudsen dipasang pada pembawa sampel TG dengan termokopel tipe S (lihat gambar 4).
Tekanan uap dapat diperoleh berdasarkan metode efusi Knudsen [4]. Metode ini menggambarkan PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan bahan sampel melalui lubang yang ditentukan pada sel Knudsen ke dalam ruang hampa udara yang tinggi. Oleh karena itu, instrumen STA dievakuasi secara permanen selama pengukuran menggunakan pompa molekuler turbo yang mencapai sekitar 10-5 mbar di luar sel Knudsen. Tekanan di dalam sel Knudsen sama dengan tekanan uap sampel.
Bahan sampel yang menguap mengalir melalui lubang sel Knudsen yang mengarah ke laju kehilangan massa Δm/Δt yang merupakan kuantitas pengukuran. Tekanan uap dapat dihitung menurut rumus literatur:
yang kemudian dapat diubah menjadi
di mana C adalah apa yang disebut faktor koreksi Clausing [4]. Faktor yang bergantung pada rasio antara jari-jari r dan kedalaman l lubang ini dapat diperkirakan untuk lubang silinder:
A adalah luas lubang, R adalah konstanta gas universal, T adalah suhu dan M adalah massa molar sampel [4]. Metode efusi Knudsen pada umumnya dibatasi oleh pengukuran laju kehilangan massa yang terbatas dan juga oleh keharusan adanya ruang hampa udara yang tinggi di luar sel Knudsen. Laju kehilangan massa yang sangat tinggi akan menyebabkan rusaknya ruang hampa udara.
Gambar 5 menunjukkan contoh hasil pengukuran TG untuk antrasena yang dilakukan dalam ruang hampa udara tinggi menggunakan sel Knudsen dengan diameter lubang 0,285 cm. Dari laju kehilangan massa yang terdeteksi pada suhu konstan yang berbeda, tekanan uap dihitung dengan menggunakan rumus (2) dan (3).
Hasil gabungan yang diperoleh untuk antrasena, naftalena, dan benzo(a)pirena yang mengikuti ketergantungan suhu eksponensial yang diharapkan dapat dilihat pada gambar 6. Karena tekanan uapnya yang relatif tinggi, PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan naftalena hanya dapat diukur mendekati suhu kamar.
Perbandingan dengan nilai literatur [4, 5] juga ditunjukkan pada gambar 6. Perbedaan yang relatif large besar antara nilai yang diukur dan nilai literatur sekitar satu kali lipat ditemukan pada kasus benzo(a)pyrene.
Ringkasan
Titik leleh dan titik didih antrasena, naftalena, dan benzo(a)pirena dapat diidentifikasi dengan analisis termal secara simultan. Nilai tekanan uap selanjutnya ditentukan dengan menerapkan metode efusi Knudsen. Semua hasil yang diperoleh dengan menggunakan instrumen STA 449 Jupiter® memiliki korelasi yang baik dengan nilai nominal dan literatur.