Differenza tra TGA DTA e DSC
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Differenza principale - TGA vs DTA vs DSC
TGA, DTA e DSC sono tre termini usati per descrivere l'analisi dei composti che prendono parte alle reazioni chimiche usando i cambiamenti di temperatura di questi composti. TGA sta per Thermal Gravimetric Analysis e DTA sta per Analisi termica differenziale mentre DSC sta per Calorimetria a scansione differenziale. Tutte queste tre tecniche sono tipi di analisi termica. La principale differenza tra TGA DTA e DSC è il metodo per misurare i cambiamenti nei campioni causati dal calore. In TGA, la variazione di massa del campione viene misurata con l'aumento della temperatura mentre, in DTA, viene misurata la differenza di temperatura che si accumula tra il campione e un riferimento e in DSC viene misurato il calore rilasciato durante un processo chimico.
Aree chiave coperte
1. Cos'è il TGA
- Definizione, metodo di analisi, applicazioni
2. Cos'è DTA
- Definizione, metodo di analisi, applicazioni
3. Cos'è DSC
- Definizione, metodo di analisi, applicazioni
4. Qual è la differenza tra TGA DTA e DSC
- Confronto tra le principali differenze
Parole chiave: Calorimetria a scansione differenziale, Analisi termica differenziale, DSC, DTA, TGA, Analisi termica, Analisi gravimetrica termica
Cos'è il TGA
TGA è l'analisi gravimetrica termica. È una tecnica di analisi termica. Qui, il cambiamento della massa di un campione viene osservato e analizzato con il cambiamento della temperatura. Questo può anche essere misurato in funzione del tempo a una temperatura costante. Questo metodo è comunemente usato per l'analisi del campione di purezza, carbonato e contenuto di sostanza organica nel campione, ecc.
Le sostanze che possono essere analizzate utilizzando questa tecnica includono materiali inorganici, metalli, polimeri, materie plastiche, ceramiche, vetri e materiali compositi. Il dispositivo utilizzato a tale scopo è denominato analizzatore termogravimetrico. Misura continuamente la massa del campione con il cambio di temperatura. I parametri di base misurati da TGA sono massa, temperatura e tempo.
Figura 1: un termogramma che mostra il cambiamento di massa di una sostanza a diverse temperature.
Per effettuare misurazioni accurate, la temperatura viene gradualmente aumentata o diminuita e la massa viene misurata continuamente. L'analisi può essere eseguita in diverse condizioni atmosferiche, come normali condizioni atmosferiche e sotto vuoto.
La TGA può essere utilizzata per valutare la stabilità termica delle sostanze. A volte è molto utile per determinare i cambiamenti di massa che avvengono nelle reazioni di combustione. Per i composti altamente volatili, la TGA può essere una buona tecnica per determinare il tasso di evaporazione. Questo metodo aiuta anche a determinare la temperatura di Curie delle sostanze.
Cos'è DTA
DTA o Analisi termica differenziale è una tecnica di analisi termica. Qui, la differenza di temperatura che si sviluppa tra un campione e un composto di riferimento viene misurata a trattamenti termici identici. Il materiale di riferimento dovrebbe essere inerte. Sia il materiale di riferimento che il campione devono essere forniti con le stesse condizioni e gli stessi trattamenti.
Se c'è una differenza zero tra le temperature del campione e il riferimento, allora il composto del campione è termicamente inerte. Questo perché il materiale di riferimento è anche termicamente inerte e il campione viene analizzato rispetto al materiale di riferimento.
Figura 2: analizzatore termico differenziale con uno spettrometro di massa collegato.
L'analizzatore è composto da un porta campioni, sensori, forno, sistema di controllo della temperatura e un sistema di registrazione. Questo strumento può essere utilizzato a temperature molto elevate. È anche molto sensibile. Questi sono i vantaggi del metodo DTA.
La tecnica DTA può essere utilizzata per analizzare le proprietà termiche dei minerali, per la caratterizzazione dei polimeri; nell'industria farmaceutica e alimentare, può essere utilizzato come metodo di analisi dei materiali biologici.
Cos'è DSC
DSC è la calorimetria a scansione differenziale. In DSC, il flusso di calore viene misurato rispetto al cambio di temperatura in un determinato momento. Lo strumento che misura il DSC (calorimetro) utilizza due camere per conservare il campione e un materiale di riferimento. La camera di riferimento è riempita con un solvente. La camera del campione viene riempita con la sostanza campione disciolta nello stesso solvente (stessa quantità) utilizzata come riferimento. Questa tecnica può essere utilizzata sia per le sostanze che per le reazioni chimiche.
Figura 3: calorimetro a scansione differenziale
Alla fine dell'esperimento, si ottiene un termogramma. Questo termogramma fornisce la deviazione dell'energia termica rilasciata dal campione rispetto al riferimento. La curva di riferimento è chiamata la linea di base. Una deviazione sopra la linea di base è chiamata transizione esotermica e una deviazione al di sotto della linea di base è chiamata transizione endotermica. L'area sotto il picco è direttamente proporzionale alla quantità di energia termica assorbita o rilasciata dal campione.
In questo metodo, una piccola quantità del campione è sufficiente per l'analisi. Questo perché il campione viene sciolto nello stesso solvente utilizzato nella camera di riferimento prima dell'analisi. Questa tecnica è applicabile per la determinazione del calore di reazione di una particolare reazione chimica. Tuttavia, sia il campione che il riferimento dovrebbero avere le stesse condizioni e gli stessi trattamenti termici dovrebbero essere eseguiti per entrambi allo scopo di ottenere risultati accurati.
Differenza tra TGA DTA e DSC
Definizione
TGA: TGA è l'analisi gravimetrica termica.
DTA: DTA è analisi termica differenziale.
DSC: DSC è la calorimetria a scansione differenziale.
Tecnica
TGA: In TGA, il cambiamento della massa di un campione con il cambiamento della temperatura viene osservato e analizzato.
DTA: In DTA, la differenza di temperatura che si sviluppa tra un campione e un composto di riferimento viene misurata a trattamenti termici identici.
DSC: In DSC, il flusso di calore viene misurato rispetto al cambio di temperatura in un determinato momento.
Composti analizzati
TGA: TGA può essere utilizzato per analizzare materiali inorganici, metalli, polimeri, materie plastiche, ceramiche, vetri e materiali compositi.
DTA: La DTA può essere utilizzata per analizzare le proprietà termiche dei minerali, per la caratterizzazione di polimeri e materiali biologici.
DSC: La DSC può essere utilizzata per analizzare proteine, anticorpi, ecc.
Natura del campione
TGA: Il campione può essere usato come sostanza solida in TGA come polvere o piccoli pezzi.
DTA: L'esempio può essere utilizzato allo stato solido per DTA.
DSC: Il campione è sempre un liquido; la sostanza che verrà analizzata viene dissolta nel solvente usato come riferimento.
Conclusione
TGA, DTA e DSC sono tecniche di analisi termica. Queste tecniche sono utilizzate per analizzare il comportamento di una particolare sostanza al variare della temperatura. Queste tecniche sono applicabili anche per determinate reazioni chimiche al fine di trovare la relazione tra le reazioni e la temperatura. La principale differenza tra TGA, DTA e DSC è il metodo per misurare i cambiamenti nei campioni causati dal calore.
Riferimenti:
1. "Calorimetria a scansione differenziale". Chemistry LibreTexts, Libretexts, 7 gennaio 2017, disponibile qui. Accesso 27 settembre 2017.
2. Samira Mohammadpour. "Analisi termica differenziale e calorimetria a scansione differenziale." LinkedIn SlideShare, 6 agosto 2014, disponibile qui. Accesso 27 settembre 2017.
3. "Termogravimetria (TG) o analisi termogravimetrica (TGA) o analisi gravimetrica termica." Anderson Materials Evaluation, Inc., disponibile qui. Accesso 27 settembre 2017.
Cortesia dell'immagine:
1. "Whewellite tga" (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "210 014 001" del Dipartimento per l'energia degli Stati Uniti (lavoro del governo degli Stati Uniti) tramite Flickr
3. "Calorimetro a scansione differenziale" (dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia
