Термография

Термография (термический анализ) - один из методов физико-химического анализа, а именно метод кривых нагревания и охлаждения, широко применяемый для физико-химического изучения минералов, глин, солей, руд, металлов и сплавов. При помощи термографии можно успешно изучать процессы старения сплавов, определять теплоты фазовых превращений, давление диссоциации твердых и жидких веществ, теплопроводность, теплоемкость, изучать кинетику процессов.

Термографический анализ позволяет устанавливать наличие химического взаимодействия веществ или фазовых превращений по сопровождающим их тепловым эффектам. Термография изучает химические и физические процессы (обратимые и необратимые), которые сопровождаются поглощением или выделением тепла, фиксируемого на кривой нагревания в виде эндотермических или экзотермических эффектов, при отсутствии эффектов дифференциальная кривая записывается в виде прямой линии, которую называют нулевой линией. Общепринято, что при эндотермических процессах кривая нагревания отклоняется вниз от нулевой линии, а при экзотермических - вверх.

Экзотермические эффекты на термограмме обусловливаются следующими возможными процессами: переходом аморфного состояния в кристаллическое, полиморфным переходом неустойчивой модификации в устойчивую, окислением составляющих компонентов материала, восстановлением материала, реакцией выгорания углистых отложений на катализаторах, сорбентах и т.д.

Эндотермические эффекты могут проявляться при разложении контактной массы без выделения газообразной фазы, разложением контактной массы с выделением газообразной фазы (удаление адсорбционной, кристаллизационной и конституционной воды, выделение окислов азота, углекислого газа и др.), плавления материала и др.

По термограмме можно делать определенные заключения о поведении твердого тела при ее формировании, о катализаторе до и после работы, определять наличие или отсутствие фазовых превращений, определять наличие энотермических или экзотермических эффектов, определять температуру начала и конца превращения, определять скорость и равномерность процесса, определять количество компонентов, участвующих в процессе превращения, при формировании сложных катализаторов фиксировать образование химических соединений или механических смесей и т.д.

Метод термографии, особенно в сочетании с другими методами, дает ценную информацию о процессах формирования материалов, происходящих процессах дегидратации, разложения, кристаллизации, перехода решетки из деформированного в нормальное состояние, изменения кристаллической модификации, когда в зависимости от среды возможен переход одних окислов в другие. Все возникающие при формировании минеральных фаз процессы регистрируются термограммой. Поскольку процесс кристаллизации сопровождается выделением тепла, то на термограммах при соответствующих температурах обнаруживается экзотермический эффект. По площади экзотермического эффекта можно судить о степени кристалличности образца и устанавливать температуру начала и конца процесса кристаллизации.

Отличительной особенностью термографического анализа является то, что в некоторых случаях разные по своей природе эндотермические или экзотермические эффекты накладываются друг на друга и сильно осложняют расшифровку полученных термограмм.

Литература

Берг Л.Г., Николаев А.В., Роде Е.Я. Термография. Кривые нагревания и охлаждения. М.-Ленинград: Издательство Академии Наук СССР, 1944. - 176 с.
Берг Л.Г. Введение в термографию (Второе дополненное издание). М.: Наука, 1969. - 395 с.