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Changement de masse

La masse est une grandeur physique fondamentale pour déterminer une quantité de substance. Dans le contexte de cette taille, les propriétés d’inertie et de gravité sont définies. L’inertie signifie qu’une force externe est nécessaire pour modifier la direction ou la vitesse de déplacement d’un corps. La gravité est le résultat de l’attraction de masse des corps (gravitation). L’unité de mesure de la masse est le kilogramme [kg].

La détermination de la masse est effectuée par pesée. Une balance est utilisée pour déterminer le poids d’une substance qui résulte du poids et est proportionnelle à la masse. L’unité de mesure du poids est le Newton [N]. Dans l’usage courant, cette relation est souvent négligée et le terme de poids est utilisé pour signifier la masse.

Le changement de masse dans l’analyse thermique

L’analyse thermogravimétrique détermine le changement de masse d’un échantillon ou d’un matériau pendant le chauffage ou le refroidissement.

Le résultat est également appelé changement de masse ou de poids et est généralement indiqué en microgrammes [μg]. La détermination de la variation de masse est effectuée à l’aide d’une thermobalance.

La thermobalance se compose d’un four avec un contrôle précis de la température, d’une balance électrique très précise, de conduites d’alimentation pour les gaz nécessaires et d’unités d’évaluation pour le traitement des valeurs mesurées.

Les instruments d’analyse thermique Linseis permettent une analyse thermique simultanée (STA) pour déterminer simultanément les changements de masse et le dégagement ou la consommation de chaleur pendant l’historique de la température contrôlée. Le changement de masse est dû à l’évaporation, à la sublimation ou à des réactions chimiques. La chaleur est libérée ou consommée dans les réactions chimiques et les transformations de phase.

Les valeurs déterminées constituent une base importante pour le développement de matériaux spécifiques dans l’industrie automobile, pour l’étude des aliments ainsi que pour le développement de produits et l’assurance qualité dans les industries pharmaceutique et chimique.

Demandes avec changement de masse

Demande : Talc

Courbe d'application Linseis - talc utilisant le STA

Introduction et Application: Le talc (Mg3(OH)2[Si2O5]2) est un minéral composé de silicate de magnésium hydraté. Il est utilisé pour la production de corps de stéatite utilisés comme isolateurs avec une résistance élevée et un faible facteur de perte diélectrique. Les impuretés (chlorite, carbonates) peuvent être détectées avec un signal combiné TG et DTA.

Analyse à l’aide du STA : La déshydroxylation du chlorite apparaît à 608°C et 848°C sous forme de signaux DTA endothermiques. À 786 °C, le CO2 se dégage et le carbonate se décompose en son oxyde. Le pic endothermique à 937°C est la déshydroxylation du talc. La mesure quantitative de l’impureté peut être évaluée à partir du signal TG.

Demande : Norme pour l’oxalate de calcium

Courbe d'application Linseis - Mesure d'un étalon d'oxalate de calcium

La photo montre la mesure d’un étalon d’oxalate de calcium. Il y a trois étapes de perte de masse, dont la première est l’élimination de H2O, la deuxième est la perte de CO, qui est immédiatement oxydé en CO2 dans l’atmosphère (c’est pourquoi le deuxième pic est exothermique au lieu d’être endothermique comme les autres). La troisième étape est la perte de CO2. L’oxyde de calcium (CaO) qui en résulte réagit ensuite avec l’eau de la première étape, qui se trouve toujours dans la chambre de réaction si l’atmosphère est statique. Il montre la formation d’hydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui se forme à environ 580°C. Cette dernière étape est difficile à voir sur une STA ou une TG standard en raison de la lenteur du refroidissement. Mais dans ce cas, un cycle de mesure complet peut être effectué en 20 minutes seulement. Dans cet exemple, la vitesse de chauffage et de refroidissement était de 2K/s, mais vous pouvez facilement aller jusqu’à 100K/s.