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Determinación de la entalpía

La entalpía de reacción es el cambio de entalpía de una muestra durante una reacción química. Las reacciones que liberan energía en forma de calor se llaman exotérmicas. Reacciones en las que la energía debe ser suministrada como endotérmica.

Las entalpías de fusión son un ejemplo sencillo de procesos endotérmicos, ya que normalmente hay que dar trabajo de calor en un sistema para romper su estructura cristalina sólida y convertirla en una fase líquida con moléculas que se mueven libremente unas con otras. Un ejemplo de reacción exotérmica es un proceso de combustión simple en el que una sustancia reacciona con el oxígeno para liberar energía.

Determinación de la entalpía con un calorímetro

Si se mide una reacción en un calorímetro, se observa la temperatura de la muestra de manera comparativa con una referencia idealmente no reactiva, que se encuentra en el mismo espacio de la muestra y, por lo tanto, en la misma atmósfera. Ambos experimentan el mismo ambiente de temperatura. Si la temperatura de la muestra que se va a medir sube o baja en comparación con la referencia, se produce aquí una reacción.

Determinación de la entalpía con el calorímetro de Linseis

Portamuestras de un calorímetro (Chip-DSC 10) en la parte superior, medición de referencia integrada en la parte inferior del sensor

Aplicaciones para determinar la entalpía

Aplicación: Asfalto

Curva de medición: Entalpía del asfalto

Introducción y aplicación: El asfalto es una sustancia líquida o semisólida pegajosa, negra y altamente viscosa, y está compuesta por betún y agregados. El uso principal del asfalto es la construcción de carreteras, donde se utiliza como pegamento o aglutinante de las partículas de árido.

Análisis usando DSC: El DSC es útil para estudiar el comportamiento térmico de los asfaltos. Da parámetros importantes como la temperatura de transición vítrea, el rango de temperatura de fusión de los cristales y la entalpía de fusión. Inmediatamente después de la transición Tg se ha visto un pequeño efecto exotérmico para la mayoría de los asfaltos. Se cree que esto es el resultado de la cristalización que se produce durante el proceso de calentamiento. Después de este efecto exotérmico hay dos o tres picos endotérmicos. El tercero suele aparecer como un hombro en el segundo pico. Las pruebas DSC de las fracciones basadas en su diferente naturaleza química indican que los aromáticos de nafteno contribuyen en gran medida al efecto endotérmico del asfalto madre. Se supone que los aromáticos polares son los principales responsables del pico de hombro, ya que muestran un pequeño efecto endotérmico a aproximadamente el mismo rango de temperaturas. El asfalto, debido a su naturaleza química, no muestra ningún efecto endotérmico.

Aplicación: Fusión y cristalización

Aplicación del polímero DSC de Linseis - Fusión y cristalización

Fusión y cristalización: La fusión y la cristalización son cambios de fase de las fases sólidas organizadas a las amorfas y viceversa. La fusión es un proceso de un solo paso mientras que la cristalización implica la nucleación y el crecimiento de los cristales. La entalpía de la fusión puede utilizarse para medir la cristalinidad. Cualquier proceso que facilite la organización de las moléculas elevará la temperatura de fusión. La cristalinidad también puede ser calculada. Para esta muestra debe ser material puro, no copolímero o filete. Debe conocer la entalpía de fusión para material 100% cristalino (DHlit) y puede utilizar un DHlit estándar para la cristalinidad relativa. La cristalización es un proceso de dos pasos: Nucleación y crecimiento. La temperatura de inicio es la nucleación TN. El pico máximo es la temperatura de cristalización Tc.