酸化
目次
酸化は、分子、原子、イオンから電子が失われるときに起こる化学的プロセスである。
熱量測定の文脈では、酸化はしばしば熱分析として研究され、物質の燃焼または分解を指し、熱の形でエネルギーを放出する。
示差走査熱量測定（DSC）は、加熱または冷却された試料の酸化に伴う熱流を測定するため、このプロセスの特性評価に使用できる技術である。DSC（示差走査熱量計）を用いた酸化測定の原理は、酸化反応の発熱性に基づいています。
DSCでは、酸化を等温的または非等温的に研究することができる。
等温酸化研究では、DSCるつぼの温度を一定に設定し、試料の酸化を経時的にモニターする。
酸化の開始は通常、DSC曲線に発熱ピークが現れることで示され、これは試料が酸化する際の熱の放出に対応する。
発熱ピークが現れる時間は、酸化誘導時間（OIT）として知られ、試料の酸化に対する抵抗性の指標となる。
この方法をFig.
1.
非等温酸化研究では、DSCセル温度を一定速度で上昇させ、試料の酸化を温度の関数としてモニターする。
DSC装置は、試料が酸化を受けて熱を放出するときに、DSC曲線に発熱ピークを検出します。 ピークが現れる温度は酸化開始温度（OOT）として知られています。
その方法を図2に示す。 2. OOTは試料の熱安定性の指標であり、材料の酸化安定性を評価するために使用される。
要約すると、異なる温度で酸化誘導時間（OIT）または酸化開始温度（OOT）を測定することにより、酸化の活性化エネルギーを決定することができ、試料の熱安定性を知ることができる。
DSCはまた、酸化防止剤やその他の添加物が試料の酸化安定性に及ぼす影響を評価するためにも使用でき、これは試料の品質や保存期間にとって重要である。
DSCはまた、酸化の活性化エネルギー（酸化プロセスを開始するのに必要なエネルギーの尺度）の測定にも使用できる。
活性化エネルギーは、化学反応の速度と反応温度 を関係付けるアレニウスの式を用いて計算することができ る。 酸化の活性化エネルギーは、異なる温度で酸化誘導時間（OIT）または酸化開始温度（OOT）を測定し、そのデータをアレニウス・プロットにプロットすることで求めることができる。
得られた直線の傾きは、酸化の活性化エネルギーを計算するために使用される。 DSC曲線は、酸化開始温度、ピーク温度、酸化熱など、酸化に関連するいくつかのパラメーターを決定するために分析することができる。
OITとOOTはいずれも、材料の酸化安定性を評価する上で重要なパラメータであり、特にポリマーの酸化防止効果を比較することができる。
OITが長いほど、あるいはOOTが高いほど、酸化安定性が高く、劣化しにくいことを示す。 酸化に関するDSC測定の精度に影響を与える要因には、試料調製、装置、加熱速度や雰囲気などの実験条件がある。
熱分析は、酸素を含む雰囲気中での金属の酸化を調べるために利用することができ、そこでは金属酸化物が形成され、TGAのような技術を用いて温度または時間に依存する質量の増加を観察することができる。
酸化中の分解
分解とは、化合物がより小さな分子や元素に分解されることを指す[1, セクション3.4.4]。 測定中に大気中の酸素のような酸化剤が存在しない場合、物質に依存した温度で熱分解が始まる。 物質系は熱の入力によって分裂し、分解する。 DSCでは、窒素のような不活性な試料ガスを使用することでこれを実現することができます。そうしないと酸化が起こり、このプロセスに影響を与えるからです。 分解は吸熱プロセスである。
引用
- Stephen M. Hsua and Chun-I Chenb, A chemical kinetics model to predict diesel engine performance.Part II.
Bench-test procedures：Tribology Letters, Vol.
14, No. - B. Wunderlich, Thermal Analysis of Polymeric Materials.
Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2005. - G. W. Ehrenstein, G. Riedel und P. Trawiel, プラスチックの熱分析：Theory and practice.
Munich: Hanser, 2004. - プラスチック-示差走査熱量測定（DSC）, ISO 11357-6, 2008.
- Mahbuba Islam, Anna Kaczmarek, and Jolanta Tomaszewska-Gras, Differential scanning calorimetry as a tool to assess the oxidation state of cold-pressed oils during shelf-life：Journal of Food Measurement and Characterization (2023) 17:6639-6651.
