التحليل الوزني الحراري (TGA)
مقدمة:
تحليل الوزن الحراري (TGA) هو تقنية في مجال التحليل الحراري وهو أحد أكثر الطرق استخدامًا لتحليل المواد. في هذه الطريقة، يتم تسجيل التغيرات في وزن العينة نتيجة لتغيرات درجة الحرارة ويتم عرض النتائج كمنحني بياني. يمكن استخدام نتائج هذا التحليل لقياس استقرارية المواد الحرارية، بالإضافة إلى توفير معلومات قيمة مثل محتوى الرطوبة، حالة التبلور، درجة حرارة التحولات المرحلية أو التفاعلات.
تقنيات التحليل الحراري مثل TGA (تحليل الوزن الحراري)، DTA (التحليل الحراري التفاضلي)، وDSC (التحليل الحراري الديناميكي) تعتبر أدوات مهمة في دراسة خصائص المواد. تُستخدم هذه التقنيات لفهم التغيرات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث في المواد عند تعرضها لتغيرات في درجة الحرارة، مما يساعد في تقييم استقرار المواد، وخصائصها الحرارية، وسلوكها في التطبيقات المختلفة.
مبدأ العمل:
تحليل الوزن الحراري (TGA) هو تقنية تستخدم لتقييم التغيرات في السلوك الكيميائي والفيزيائي للمواد عند تعرضها لتغير درجات الحرارة. في إجراء اختبار TGA، يتم وضع العينة داخل بوتقة مصنوعة من الألومينا أو البلاتين، التي تُركب في فرن مزود بميزان حساس لقياس الوزن.
يمكن للفرن التحكم في درجة الحرارة بشكل دقيق، حيث يمكن تسخين العينة بمعدل محدد، أو الاحتفاظ بها عند درجة حرارة ثابتة، أو تبريدها بشكل متدرج إلى درجة حرارة الغرفة. من خلال هذه الطريقة، يمكن دراسة التغيرات في وزن العينة نتيجة لتغير درجة الحرارة.
تشمل العوامل التي تؤثر على تغير كتلة العينة فقدان الرطوبة، وجود مياه التبلور، انبعاث المركبات الطيارة، احتراق المركبات العضوية في وجود الهواء، بالإضافة إلى عمليات التحلل الحراري والأكسدة. هذه العوامل تلعب دورًا حيويًا في فهم الخصائص الحرارية والفيزيائية للمواد المدروسة.
فوائد القياس
قياس الرطوبة، مياه التبلور، ونسبة المواد الطيارة داخل العينة وقياس التغير في الوزن.
دراسة الاستقرار الحراري في بيئة هوائية وغاز خامل ومعلومات عن استقرار الوزن.
مراحل فقدان الوزن وظروف درجة حرارة العينة و تحليل الاستقرار الحراري.
دراسة درجة التحول في السبائك، والمواد المعدنية، والمواد العضوية.
دراسة درجة الأكسدة ومعدل الأكسدة عند درجات حرارة مختلفة.
تفسير النتائج
الوزن المتبقي: يُظهر الوزن المتبقي بعد التسخين معلومات حول استقرار المواد في درجات حرارة عالية.
معدل فقدان الوزن: يمكن أن يشير إلى تفاعلات كيميائية مثل التحلل أو الأكسدة.
النقاط الحرارية: تساعد في تحديد درجات الحرارة التي تحدث عندها التفاعلات.