Pendahuluan
Oksalat adalah garam dari asam oksalat C2H2O4 (COOH)2 (asam etanedikarboksilat). Garam kalsium dari asam oksalat, kalsium oksalat, mengkristal dalam bentuk anhidrat dan sebagai zat terlarut dengan satu molekul air per formula, sebagai kalsium oksalat monohidrat CaC2O4* H2O.
Kejadian dan Aplikasi
Meskipun kalsium oksalat monohidrat adalah garam dari aicd organik, ia dapat ditemukan di alam sebagai mineral primer. Gambar 1 menunjukkan kristal Whewellite dari daerah Schlema di Pegunungan Erzgebirge, Jerman. Selain Whewellite, weddellite juga dikenal sebagai spesies mineral kedua [1].
Kalsium oksalat juga merupakan komponen utama batu ginjal.
Dalam analisis termal, kalsium oksalat monohidrat digunakan untuk memeriksa fungsionalitas termobalance. Zat ini memiliki stabilitas penyimpanan yang baik; tidak mudah berubah seiring waktu, dan juga tidak memiliki kecenderungan untuk menyerap kelembapan dari atmosfer laboratorium. Fitur-fitur ini menjadikannya zat referensi yang ideal untuk digunakan dalam memeriksa fungsionalitas basis suhu termobalance.
Kondisi Pengukuran
- Instrumen
- TG 209 F1 Libra®
- Sampel
- CaC2O4* H2O
- Bobot sampel
- 8.43 mg (kurva hitam pada gambar 2) dan
- 8.67 mg (kurva merah pada gambar 2)
- Wadah
- Al2O3
- Atmosfer
- Nitrogen
- Laju aliran gas
- 40 ml / menit
- Laju pemanasan
- 10 K/menit (kurva hitam pada gambar 2) dan
- 200 K/menit (kurva merah pada gambar 2)
Termogravimetri
Ketika kalsium oksalat monohidrat dipanaskan hingga 1100°C, tiga langkah kehilangan massa yang terpisah secara jelas dapat dideteksi dengan menggunakan termobalance. Gambar 2 menunjukkan perbandingan hasil termogravimetri dari dua pengukuran pada sampel kalsium oksalat monohidrat. Perubahan massa relatif dari sampel dicatat terhadap suhu. Disajikan pada gambar 3 adalah perbandingan analog dari dua pengukuran, sebagai fungsi suhu, untuk turunan pertama hasil termogravimetri (DTG).
Dalam kondisi yang identik, dua laju pemanasan yang berbeda dipilih: 10 K/menit (kurva hitam) dan 200 K/menit (kurva merah). Dengan meningkatnya laju pemanasan, suhu langkah kehilangan massa bergeser ke nilai yang lebih tinggi dan laju pelepasan - kecepatan pelepasan gas - meningkat sekitar sepuluh kali lipat (DTG minima, gambar 3). Pergeseran suhu yang terjadi pada variasi laju pemanasan adalah kejadian yang dipahami dengan baik yang dapat diterapkan untuk evaluasi lebih lanjut dari data kinetik [2]. Selain pergeseran suhu, penting juga untuk dicatat bahwa kuantifikasi langkah kehilangan massa tidak bergantung pada laju pemanasan. Laju pemanasan 200 K/menit dengan demikian memberikan semua informasi yang sama mengenai degradasi termal kalsium oksalat monohidrat seperti laju pemanasan yang lebih umum yaitu 10 K/menit; tidak ada informasi yang hilang dengan mempercepat laju pemanasan. Meskipun menghasilkan konten informasi yang sama, namun, laju pemanasan yang lebih cepat menghasilkan penghematan waktu yang luar biasa: pengukuran pada 10 K/menit memerlukan waktu hampir dua jam untuk mencakup rentang suhu dari suhu kamar hingga 1100°C, tetapi pengukuran yang sama pada 200 K/menit selesai dalam lima menit.
Persamaan reaksi untuk reaksi degradasi termal kalsium oksalat monohidrat ditunjukkan pada gambar 4. Pada suhu sekitar 170°C, untuk pengukuran pada 10 K/menit, kalsium oksalat anhidrat terbentuk ketika air terpisah dari monohidrat (1). Pada suhu sekitar 500°C, kalsium oksalat diubah menjadi kalsium karbonat (CaCO3), dan karbon monoksida (CO) terpisah (2). Reaksi selanjutnya, di mana karbon monoksida yang dilepaskan dioksidasi menjadi karbon dioksida (CO2) (3), hanya dapat terjadi dalam aliran gas pembersih yang mengandung oksigen (misalnya, udara sintetis atau oksigen). Pada suhu 750°C, kalsium karbonat terurai menjadi kalsium oksida dengan pelepasanCO2 (4).