Pomiary TGA dla miki

Pochodzenie i zastosowanie

Łupek mikowy jest wydobywany od czasów prehistorycznych. Mika była stosowana w szybach okiennych przed przemysłową produkcją szkła, ponieważ jej warstwowa struktura pozwala na łatwe rozbicie na cienkie arkusze. Obecnie mika jest stosowana jako pigment w farbach i kosmetykach. Ze względu na dobre przewodnictwo cieplne i właściwości izolacji elektrycznej, innym ważnym obszarem zastosowań miki jest przemysł elektroniczny, gdzie jest ona wykorzystywana jako dyski izolacyjne do elementów półprzewodnikowych lub jako dielektryk do kondensatorów o bardzo niskich stratach [1].

Struktura

Mika to ogólny termin określający grupę minerałów należących do krzemianów blaszkowych. Ich ogólny skład chemiczny to DG2.3 [T4O10]X2. Jedna warstwa składa się z połączonych narożnikami czworościanów SiO2 (dla T = Si); inna warstwa składa się z ośmiościanów GO6. Każda warstwa oktaedru jest osadzona pomiędzy dwiema warstwami tetraedru. Ta sekwencja warstw T-O-T (tetraedr-oktaedr-tetraedr) nie jest jednak neutralna pod względem ładunku. Wyrównanie ładunku uzyskuje się za pomocą mostkujących anionów międzywarstwowych (X) [2].

1) Mika

Warunki pomiaru

  • Instrument
    • TG 209 F1 Libra®
  • Próbka
    • Mika
  • Masa próbki
    • 5.106 mg
  • Tygiel
    • Al2O3
  • Atmosfera
    • Azot
  • Natężenie przepływu gazu
    • 40 ml/min
  • Szybkość ogrzewania
    • 10 K/min
2) Wyniki testu miki uzyskane za pomocą TG 209 F1 Libra®

Termograwimetria

Termowaga może zapewnić doskonałą charakterystykę zachowania termicznego substancji nieorganicznych. W sposób ciągły rejestruje wszelkie zmiany w składzie próbki, podczas gdy zastosowanie dynamicznej szybkości ogrzewania (10 K/min w naszym przykładzie) dodatkowo pozwala na ocenę występowania próbek w funkcji temperatury. Ponieważ szybkość ogrzewania jest miarą energii dostarczanej do próbki, pozwala to na wyciągnięcie wniosków dotyczących wymaganej energii uwalniania i/lub energii wiązania uwalnianych substancji.

Przedstawiony tutaj przykład z próbką miki pokazuje trzy dobrze rozdzielone etapy utraty masy; jeden w 357°C, drugi w 657°C i trzeci w 1092°C. Dobre rozdzielenie tych etapów utraty masy pozwala na łatwe ilościowe określenie ilości gazu uwolnionego z próbek poprzez ocenę etapów w różnych temperaturach. Względne zmiany masy wynoszą 0,26%, 1,00% i 3,71%. Temperatura uwalniania jest wskaźnikiem siły adsorpcji lub wiązania: im wyższa jej wartość, tym silniejsza adsorpcja gazu na powierzchni kryształu lub wiązanie ze strukturą kryształu przed uwolnieniem. W przeciwieństwie do "pirolizy błyskawicznej" - gdzie próbka jest podgrzewana do maksymalnej temperatury w ciągu kilku sekund, a wszystkie gazy są uwalniane bardzo gwałtownie - bardzo zmienne szybkości ogrzewania termograwimetrii oraz połączenie segmentów dynamicznych i izotermicznych pozwalają na uwalnianie gazowych produktów rozkładu w funkcji temperatury, a zatem w sposób stopniowy. Nasz przykład z miką dodatkowo pokazuje, że ogrzewanie próbki do 1100°C z prędkością 10 K/min nie było wystarczające, aby umożliwić zakończenie pełnej reakcji rozkładu, a zatem oczywiście nie było również wystarczające do jej kwantyfikacji.

W rzeczywistości do całkowitego zakończenia reakcji konieczna była kolejna faza izotermiczna trwająca 30 minut. Taka elastyczność w kontroli temperatury nie tylko ułatwia kwantyfikację, ale dodatkowo pozwala na identyfikację gazów wydzielających się z próbki podczas procesu termograwimetrycznego. Dobrze nadaje się do tego technika zwana "sprzężeniem", w której termoanalityczne przyrządy pomiarowe są sprzężone z przyrządami do metod spektroskopowych, takich jak spektrometria masowa lub spektroskopia FT-IR.

Literature

  1. [1]
    http://www.minearlienatlas.de i http:/www.wikipedia.de
  2. [2]
    Rex W. Grimshaw "The Chemistry and Physics of Clays and Allied Ceramic Materials", John Wiley & Sons, New York, 1971, 148.