Probleme rezolvate din analiza termogravimetrică

NOȚIUNI DE ANALIZA TERMOGRAVIMETRICĂ

Metodele termice aplicate în chimia analitică studiază schimbările fizice și chimice pe care le suferă o substanță la încălzire, servind astfel la identificarea și determinarea compoziției acesteia.

Analiza termogravimterică (TG) se bazează pe variația masei de substanță analizată cu variația temperaturii. Curbele termogravimetrice sau termogramele sunt reprezentări grafice ale variației masă-temperatură, când încălzirea se face cu un gradient de temperatură constant. Funcția de dependență este dată de relația:

m=f(T)

Trasarea termogramelor se face cu ajutorul termobalanțelor. Termogramele prezintă:

- porțiuni descendente cu micșorarea masei, din cauza degajării de compuși volatili (apa de cristalizare, oxizi de carbon, amoniac, etc.)

- paliere ce corespund intervalelor de temperatură, în care masa este constantă;

˗ porțiuni ascendente, unde masa substanței crește din cauza proceselor de oxidare(mai rar).

Printre aplicațiile acestei analize se pot enumera:

- determinarea purității substanțelor;

- analiza grăsimilor;

- analiza metalelor grele din nămolurile de la epurarea apei reziduale;

- analiza produselor farmaceutice;

- analiza polimerilor

Analiza termogravimetrică diferențială (ATDG-DTG) oferă informații suplimentare asupra comportării la încălzire a substanțelor solide. Pentru a crește sensibilitatea metodei se utilizează derivarea curbei TG. Experimental acest lucru se poate realiza cu un aparat bazat pe inducție magnetică.

Curba DTG este reprezentarea grafica a derivatei masei dm/dT, în funcţie de temperatură. Curba DTG este diferită de curba TG obişnuită, așa cum se vede în figura de mai jos.

Bibliografie

1. https://www.scribd.com/doc/124041178/Analiza-Termica

PROBLEME REZOLVATE

1. Se precipită ionii de potasiu și amoniu din 5 g de sol sub formă de hexacloroplatinat de potasiu și respectiv hexacloroplatinat de amoniu. Se trasează termograma precipitatului obținut.(figura de mai jos). Masa precipitatului la 4000 C este de 0,5000g și la 8000C este 0,1005g. Se colectează clorul degajate în intervalul de temperatură 600-8000C . Acesta are volumul de 0,03L la 7000C și presiunea de 1,2 atm.

Care este concentrația de ioni de potasiu și amoniu din proba de sol?

Se dau:

A Mg=24; A Cl=35,5; A K=39; A Pt=195

Varianta de rezolvare propusă

Pas 1. Citim prima dată, termograma!

Termograma ne oferă date despre comportarea amestecului de precipitate la încălzire, privind variația masei fiecărui precipitat din amestec și reacțiile chimice ce le suportă. Astfel observăm că avem două curbe de variație a masei precipitatelor cu temperatura, de forma m=f(t) și că apar substanțe noi pe diferite porțiuni ale curbelor, din cauza reacțiilor chimice de descompunere a acestor precipitate la diferite temperaturi.

a) curba 1 este pentru variația masei precipitatului (NH4)2PtCl6 cu temperatura. Observăm trei forme ale curbei:

 până la temperatura de 2000C avem o porțiune în care masa substanței este constantă și nu se modifică, dacă crește temperatura;

 de la 2000C până la 3500C (am aproximat) avem o porțiune descendentă, masa scade brusc cu creșterea temperaturii. Are loc o reacție de descompunere a substanței, fiindcă apare după acest interval Pt (este notată pe curbă) și se degajă clor.

(NH4)2PtCl6 ↔Pt+2NH4Cl+2Cl2↑

 de la 3500C până la peste 8000C avem o porțiune dreaptă, paralelă cu axa temperaturii, în care există substanța Pt și masa este constantă și nu se modifică, dacă crește temperatura.

b) Curba 2 este pentru variația masei precipitatului K2PtCl6 cu variația temperaturii. Observăm trei forme ale curbei:

 până la temperatura de 6000C avem o porțiune în care masa substanței este constantă și nu se modifică, dacă crește temperatura. Există doar precipitatul;

 de la 6000C până la 9000C (am aproximat) avem o porțiune descendentă, masa scade brusc cu creșterea temperaturii. Are loc o reacție de descompunere a substanței, fiindcă sunt trecute pe curbă substanțele Pt și KCl și se degajă clor.

K2PtCl6 ↔Pt+2KCl+2Cl2↑

Pas 2. Problema are o capcană. Se vorbește numai de clorul degajat în intervalul de temperatură (600-800)0C și nu se spune nimic despre amoniac și acidul clorhidric. Din datele de specialitate știm:

“Clorura de amoniu (Salmiac, țipirig, NH4Cl) pe măsură ce crește temperatura se descompune în amoniac NH3 și clorură hidrică (acid clorhidric) HCl sub formă gazoasă:

NH4Cl =NH3↑ + HCl↑

La temperatura de 338°C se topește și sublimează.

Pt se topește la peste 17000C și KCl la 7700C.”

Dar, din termogramă aflăm că la acest interval de temperatură (600-800)0C, există pe curba 1 numai Pt (porțiunea curbei este dreaptă) și pe curba 2 observăm o porțiune descendentă, în care există substanțele:Pt și KCl. Deci, clorul colectat în acest interval provine din descompunerea precipitatului K2PtCl6.