Hidrogen Peroksida
Hidrogen peroksida murni (H2O2) adalah cairan biru pucat, dapat dicampur dalam rasio berapa pun dengan air. Larutan berair dengan persentase rendah banyak digunakan sebagai zat pemutih karena sifat oksidasinya yang kuat. Selain untuk pemutihan kayu, kertas atau rambut, larutan hidrogen peroksida juga digunakan sebagai agen pengoksidasi atau dalam aplikasi medis sebagai disinfektan. Kecenderungan hidrogen peroksida untuk terurai menjadi air dan oksigen (persamaan 1 di bawah) adalah alasan untuk aplikasinya sebagai propelan cair dalam mesin roket.
Kalorimeter Modul Ganda (MMC) Dibandingkan dengan Kalorimetri Pemindaian Diferensial (DSC)
Kalorimeter Kalorimeter Modul Ganda (MMC)Perangkat kalorimeter mode ganda yang terdiri dari unit dasar dan modul yang dapat ditukar. Satu modul disiapkan untuk kalorimetri laju akselerasi (ARC®), yaitu ARC®-Module. Modul kedua digunakan untuk pengujian pemindaian (Modul Pemindaian) dan modul ketiga terkait dengan pengujian baterai untuk sel koin (Modul Sel Koin).MMC 274 NETZSCH Multiple Module Calorimeter Kalorimeter Modul Ganda (MMC)Perangkat kalorimeter mode ganda yang terdiri dari unit dasar dan modul yang dapat ditukar. Satu modul disiapkan untuk kalorimetri laju akselerasi (ARC®), yaitu ARC®-Module. Modul kedua digunakan untuk pengujian pemindaian (Modul Pemindaian) dan modul ketiga terkait dengan pengujian baterai untuk sel koin (Modul Sel Koin).MMC 274 Nexus® (gambar 1) menawarkan tiga modul pengukuran yang berbeda [1]. Modul ARC® dapat digunakan untuk studi bahaya termal; Modul Coin-Cell dikhususkan untuk investigasi baterai; dan Modul PemindaianModul kalorimeter yang merupakan bagian dari Multipe Module Calorimeter (MMC) memungkinkan uji pemindaian sampel. Prosedur ini dapat berfungsi sebagai uji penyaringan untuk mendeteksi potensi bahaya termal dalam waktu pengukuran yang cukup singkat.Modul Pemindaian dapat digunakan untuk mengevaluasi data kalori dari satu kali proses pemanasan. Berbeda dengan teknik kalorimetri pemindaian diferensial (DSC) yang banyak digunakan dan terkenal, Modul PemindaianModul kalorimeter yang merupakan bagian dari Multipe Module Calorimeter (MMC) memungkinkan uji pemindaian sampel. Prosedur ini dapat berfungsi sebagai uji penyaringan untuk mendeteksi potensi bahaya termal dalam waktu pengukuran yang cukup singkat.Modul PemindaianKalorimeter Modul Ganda (MMC)Perangkat kalorimeter mode ganda yang terdiri dari unit dasar dan modul yang dapat ditukar. Satu modul disiapkan untuk kalorimetri laju akselerasi (ARC®), yaitu ARC®-Module. Modul kedua digunakan untuk pengujian pemindaian (Modul Pemindaian) dan modul ketiga terkait dengan pengujian baterai untuk sel koin (Modul Sel Koin).MMC dapat menangani sampel hingga volume 2 ml. Untuk memanaskan sampel, ada dua opsi yang tersedia: laju pemanasan konstan atau tingkat daya yang konstan. Dengan menggunakan informasi mengenai daya yang diberikan ke sampel dan laju pemanasan, sinyal aliran panas dapat dihitung. Dengan menggunakan logam seperti indium, timah, dan bismut, suhu dan sensitivitas instrumen dapat ditentukan. Pada 1000 hingga 9000 mg (volume sampel sekitar 1 ml), massa sampel tipikal jauh lebih tinggi untuk Kalorimeter Modul Ganda (MMC)Perangkat kalorimeter mode ganda yang terdiri dari unit dasar dan modul yang dapat ditukar. Satu modul disiapkan untuk kalorimetri laju akselerasi (ARC®), yaitu ARC®-Module. Modul kedua digunakan untuk pengujian pemindaian (Modul Pemindaian) dan modul ketiga terkait dengan pengujian baterai untuk sel koin (Modul Sel Koin).MMC daripada massa sampel yang digunakan untuk DSC, yang biasanya antara 5 dan 10 mg. Meskipun demikian, ketidakpastian yang dievaluasi untuk Modul PemindaianModul kalorimeter yang merupakan bagian dari Multipe Module Calorimeter (MMC) memungkinkan uji pemindaian sampel. Prosedur ini dapat berfungsi sebagai uji penyaringan untuk mendeteksi potensi bahaya termal dalam waktu pengukuran yang cukup singkat.Modul Pemindaian Kalorimeter Modul Ganda (MMC)Perangkat kalorimeter mode ganda yang terdiri dari unit dasar dan modul yang dapat ditukar. Satu modul disiapkan untuk kalorimetri laju akselerasi (ARC), yaitu ARC-Module. Modul kedua digunakan untuk pengujian pemindaian (Modul Pemindaian) dan modul ketiga terkait dengan pengujian baterai untuk sel koin (Modul Sel Koin).MMC adalah sekitar 1% untuk penentuan suhu dan kurang dari 5% untuk penentuan entalpi.
Modul Pemindaian dan Modul ARC®
Penelitian ini mempelajari perilaku dekomposisi termal dari larutan hidrogen peroksida encer dengan berbagai konsentrasi. Dua modul Kalorimeter Modul Ganda (MMC)Perangkat kalorimeter mode ganda yang terdiri dari unit dasar dan modul yang dapat ditukar. Satu modul disiapkan untuk kalorimetri laju akselerasi (ARC), yaitu ARC-Module. Modul kedua digunakan untuk pengujian pemindaian (Modul Pemindaian) dan modul ketiga terkait dengan pengujian baterai untuk sel koin (Modul Sel Koin).MMC digunakan untuk penelitian ini: Modul PemindaianModul kalorimeter yang merupakan bagian dari Multipe Module Calorimeter (MMC) memungkinkan uji pemindaian sampel. Prosedur ini dapat berfungsi sebagai uji penyaringan untuk mendeteksi potensi bahaya termal dalam waktu pengukuran yang cukup singkat.Modul Pemindaian (lihat gambar 2) untuk penyaringan sampel dan Modul ARC® (lihat gambar 3) untuk studi Heat-Wait-Search (HWS)Heat-Wait-Search adalah mode pengukuran yang digunakan pada perangkat kalorimeter menurut kalorimetri laju akselerasi (ARC®).heat-wait-search (Heat-Wait-Search (HWS)Heat-Wait-Search adalah mode pengukuran yang digunakan pada perangkat kalorimeter menurut kalorimetri laju akselerasi (ARC®).HWS). Melalui pemanas eksternal yang secara langsung mengelilingi bejana sampel (gambar 4), Modul PemindaianModul kalorimeter yang merupakan bagian dari Multipe Module Calorimeter (MMC) memungkinkan uji pemindaian sampel. Prosedur ini dapat berfungsi sebagai uji penyaringan untuk mendeteksi potensi bahaya termal dalam waktu pengukuran yang cukup singkat.Modul Pemindaian dapat memberikan sampel dengan tingkat daya yang konstan.
Kondisi Pengukuran
Hidrogen peroksida (Sigma Aldrich) diterima sebagai larutan air (35%) dan disimpan pada suhu ruang. Larutan hidrogen peroksida digunakan sesuai dengan yang diterima dan diencerkan dengan air yang telah dimurnikan untuk mengamati beberapa konsentrasi yang lebih rendah. Komposisi sampel yang diencerkan dirangkum dalam tabel 1 dan tabel 2. Kondisi pengukuran untuk Modul PemindaianModul kalorimeter yang merupakan bagian dari Multipe Module Calorimeter (MMC) memungkinkan uji pemindaian sampel. Prosedur ini dapat berfungsi sebagai uji penyaringan untuk mendeteksi potensi bahaya termal dalam waktu pengukuran yang cukup singkat.Modul Pemindaian dan ARC® dibandingkan dalam tabel 3.
Tab 1: Komposisi sampel untuk penyaringan (Modul PemindaianModul kalorimeter yang merupakan bagian dari Multipe Module Calorimeter (MMC) memungkinkan uji pemindaian sampel. Prosedur ini dapat berfungsi sebagai uji penyaringan untuk mendeteksi potensi bahaya termal dalam waktu pengukuran yang cukup singkat.Modul Pemindaian)
| Nomor Sampel | Konsentrasi Sampel/% | H2O2/ g | H2O / g | Total / g |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 35 | 1.03106 | 0.0 | 1.03106 |
| 2 | 26 | 0.75757 | 0.25623 | 1.0138 |
| 3 | 17 | 0.5148 | 0.52494 | 1.03974 |
| 4 | 8.6 | 0.25169 | 0.7741 | 1.02579 |
| 5 | 4.3 | 0.12376 | 0.88605 | 1.00981 |
| 6 | 2.6 | 0.07316 | 0.92551 | 0.99867 |
| 7 | 1.1 | 0.03099 | 0.96707 | 0.99806 |
| 8 | 0.4 | 0.01215 | 1.00176 | 1.01391 |
Tab 2: Contoh komposisi untuk pengujian AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik (ARC® Modul)
| Nomor Sampel | Konsentrasi Sampel/% | H2O2/ g | H2O/g | Total / g |
|---|---|---|---|---|
| 9 | 35 | 1.02157 | 0.0 | 1.02157 |
| 10 | 17 | 0.74935 | 0.52494 | 1.00359 |
| 11 | 8.6 | 0.51466 | 0.50962 | 1.02428 |
| 12 | 4.3 | 0.25036 | 0.77525 | 1.02561 |
| 13 | 2.6 | 0.14776 | 0.877248 | 1.02034 |
Tab 3: Kondisi pengukuran
| Modul Kalorimeter Modul Ganda (MMC)Perangkat kalorimeter mode ganda yang terdiri dari unit dasar dan modul yang dapat ditukar. Satu modul disiapkan untuk kalorimetri laju akselerasi (ARC), yaitu ARC-Module. Modul kedua digunakan untuk pengujian pemindaian (Modul Pemindaian) dan modul ketiga terkait dengan pengujian baterai untuk sel koin (Modul Sel Koin).MMC | Pemindaian | ARC® |
| Bahan kapal | Baja tahan karat | Baja tahan karat |
| Jenis kapal | Tertutup | Tertutup |
| Massa kapal | 7.0 hingga 7,25 g | 7.0 hingga 7,25 g |
| Pemanasan | Daya konstan (250 mW) | |
| Suasana | Udara | Udara |
| Membersihkan laju gas | Statis | Statis |
| Kisaran suhu | RT ... 250 ° C | RT ... 250 ° C |
| Massa sampel | 998.67 hingga 1039,74 mg | 1003.6 hingga 1025,6 mg |
Hasil dan Pembahasan
Tergantung pada perubahan kapasitas panas sampel, input daya yang konstan biasanya menghasilkan laju pemanasan yang hampir konstan pada sampel. Gambar 5 menunjukkan hasil pemanasan hidrogen peroksida (35%) menggunakan Modul PemindaianModul kalorimeter yang merupakan bagian dari Multipe Module Calorimeter (MMC) memungkinkan uji pemindaian sampel. Prosedur ini dapat berfungsi sebagai uji penyaringan untuk mendeteksi potensi bahaya termal dalam waktu pengukuran yang cukup singkat.Modul Pemindaian pada input daya konstan 250 mW. Laju pemanasan yang dihasilkan adalah sekitar 1 K/menit selama 60 menit pertama. Setelah satu jam, Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. reaksi penguraian dimulai dan menghasilkan panas tambahan. Selama Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. reaksi penguraian, laju pemanasan meningkat hingga maksimum 5,6 K/menit dan tekanan yang terdeteksi juga meningkat. Menurut persamaan 1, Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. reaksi penguraian menghasilkan oksigen. Selain PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan air, pembentukan gas ini adalah alasan utama peningkatan tekanan selama pemanasan.
Perbandingan Perilaku H2O2,H2O, dan Bejana Kosong
Hasil pada gambar 5 menunjukkan secara eksklusif pemanasan sampel. Karena Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. reaksi penguraian hidrogen peroksida tidak dapat dibalik, maka oksigen yang dihasilkan tidak diambil lagi untuk membentuk hidrogen peroksida awal selama pendinginan. Sebaliknya, produk air dan oksigen yang terbentuk mendingin ke suhu sekitar, masing-masing sebagai cairan dan gas. Sinyal tekanan menunjukkan 17,7 bar pada suhu 40°C, yang mencerminkan jumlah oksigen yang terbentuk selama Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian (gambar 6). Dengan mengambil jumlah air yang sama, tekanan juga meningkat selama pemanasan, tetapi karena air secara kimiawi tidak berubah, semua uap air mengendap lagi selama pendinginan. Itulah mengapa garis biru putus-putus, yang menunjukkan sinyal tekanan air selama pendinginan, menunjukkan nilai yang hampir sama dengan pemanasan (garis padat). Sebagai perbandingan, garis hijau menunjukkan arah sinyal tekanan selama pemanasan dan pendinginan untuk bejana kosong.
H2O2 dengan Berbagai Konsentrasi
Khususnya apabila membandingkan dengan air, dapat dilihat bahwa PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan - yang terjadi sampai batas tertentu, bahkan di dalam sistem bejana tertutup - selalu dapat dibalik. Hal ini dikonfirmasi oleh sinyal tekanan pada suhu 40°C setelah pendinginan. Di sisi lain, Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. reaksi penguraian hidrogen peroksida menghasilkan sejumlah gas tertentu. Oleh karena itu, sinyal tekanan diharapkan sebanding dengan jumlah absolut hidrogen peroksida di dalam larutan. Ketika mengulangi pengujian ini dengan sampel berbagai konsentrasi hidrogen peroksida, peningkatan tekanan selama pengujian harus sebanding dengan konsentrasi hidrogen peroksida. Gambar 7 membandingkan hasil pemanasan untuk sampel 1 hingga 6. Konsentrasi hidrogen peroksida yang terkait dirangkum dalam tabel 1.
Korelasi Antara Konsentrasi H2O2 dan Tekanan
Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. Reaksi penguraian hidrogen peroksida diindikasikan oleh peningkatan laju pemanasan yang diukur pada sampel serta penumpukan tekanan. Pada gambar 8, sinyal tekanan yang tersisa setelah reaksi dan setelah pendinginan hingga suhu 42°C dievaluasi. Terdapat korelasi yang hampir linier sempurna antara tekanan dengan konsentrasi hidrogen peroksida sampel. Korelasi ini digambarkan pada gambar 9.
Berbagai konsentrasi H2O2 diselidiki dengan ModulARC®
Berbagai konsentrasi H2O2 diselidiki dengan Modul ARC® Serangkaian konsentrasi hidrogen peroksida berair yang serupa juga diselidiki dengan menggunakan Modul ARC® MMC (gambar 3). Konsentrasi hidrogen peroksida yang terkait dirangkum dalam tabel 2. Modul ARC® dapat digunakan untuk secara khusus menentukan suhu awal dekomposisi dengan menggunakan program Heat-Wait-Search (HWS)Heat-Wait-Search adalah mode pengukuran yang digunakan pada perangkat kalorimeter menurut kalorimetri laju akselerasi (ARC®).heat-wait-search (Heat-Wait-Search (HWS)Heat-Wait-Search adalah mode pengukuran yang digunakan pada perangkat kalorimeter menurut kalorimetri laju akselerasi (ARC®).HWS). Dengan bantuan urutan pemanasan, ekuilibrasi dan deteksi, laju pemanasan sendiri sampel ditentukan dalam kondisi kuasi-IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal dan kemudian, sampel diselidiki dalam mode AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik [1, 2].
Hasil untuk konsentrasi hidrogen peroksida 35%, 17% dan 8,6% disajikan pada gambar 10. Seperti yang diharapkan, hasilnya mengkonfirmasi peningkatan suhu yang lebih kecil (ΔTobs) dalam kondisi AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik untuk konsentrasi hidrogen peroksida yang lebih rendah. Suhu di mana Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. reaksi penguraian terdeteksi (onset) meningkat untuk konsentrasi yang lebih rendah karena pelepasan energi yang lebih rendah (90°C dan 110°C). Laju pemanasan sendiri maksimum untuk konsentrasi hidrogen peroksida yang lebih rendah dari 5% adalah kurang dari 0,02 K/menit. Itulah mengapa tidak ada peristiwa EksotermikTransisi sampel atau reaksi dikatakan eksotermik jika dihasilkan panas.eksotermik yang terdeteksi dalam kasus seperti itu. Langkah-langkah peningkatan suhu (ΔTobs) yang terdeteksi selama segmen AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik dari beberapa pengujian Heat-Wait-Search (HWS)Heat-Wait-Search adalah mode pengukuran yang digunakan pada perangkat kalorimeter menurut kalorimetri laju akselerasi (ARC®).HWS ditunjukkan pada gambar 11.
Kesimpulan
Hasil ini secara apik menunjukkan kemampuan penyaringan Modul PemindaianModul kalorimeter yang merupakan bagian dari Multipe Module Calorimeter (MMC) memungkinkan uji pemindaian sampel. Prosedur ini dapat berfungsi sebagai uji penyaringan untuk mendeteksi potensi bahaya termal dalam waktu pengukuran yang cukup singkat.Modul Pemindaian MMC. Dalam kasus reaksi yang sangat eksotermis, laju pemanasan sendiri akan meningkat secara signifikan - hingga di atas level kira-kira 1 K/menit - sebagai akibat dari input daya yang konstan. Dengan demikian, ketika sampel yang tidak diketahui menunjukkan reaksi dekomposisi EksotermikTransisi sampel atau reaksi dikatakan eksotermik jika dihasilkan panas.eksotermik, hal ini dapat dikenali dalam beberapa jam. Segera setelah potensi bahaya diketahui, uji AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik direkomendasikan menggunakan Modul MMC ARC® [1]. Tes Heat-Wait-Search (HWS)Heat-Wait-Search adalah mode pengukuran yang digunakan pada perangkat kalorimeter menurut kalorimetri laju akselerasi (ARC).HWS semacam itu dapat dengan mudah memakan waktu satu hari penuh, tetapi di sisi lain, jauh lebih berkaitan dengan keseimbangan termal daripada tes pemindaian [2].
Selain itu, hasil yang disajikan di atas dengan baik menunjukkan kegunaan sinyal tekanan. Input daya konstan sebesar 250 mW memungkinkan laju pemanasan sekitar 1 K/menit untuk sampel berair sebanyak 1 g. Sampel yang memiliki konsentrasi hidrogen peroksida lebih rendah dari 5% tidak melebihi laju pemanasan ini melalui energi yang dilepaskan selama Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. reaksi penguraian. Ini berarti bahwa, melalui laju pemanasan sendiri sampel, reaksi dekomposisi untuk konsentrasi rendah ditutupi oleh input daya. Sebaliknya, sinyal tekanan tidak terpengaruh oleh input daya. Oleh karena itu, hal ini dapat dianggap sebagai indikator yang signifikan untuk mengetahui apakah Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. reaksi penguraian telah terjadi atau tidak, terutama dalam kasus konsentrasi yang lebih rendah.