Giáo trình
Các phương pháp
phân tích nhiệt
Trường đại học Bách khoa
Thành phố Hồ Chí Minh
Khoa Kỹ thuật hóa học
Bộ môn công nghệ hóa vô cơ
TS Hoàng Đông Nam

Phương pháp DTA
I. Nguyên lý đo DTA
Hình 1: Sơ đồ đo đường DTA và đường DTA

I. Nguyên lý đo DTA

r Toạ độ điểm ghi nhiệt độ
của mẫu (r=0 là toạ độ đặt
pin nhiệt điện)

M, C, λ khối lượng, nhiệt
dung riêng và hệ số dẫn
nhiệt của mẫu nghiên cứu
và mẫu chuẩn

T
1
,

T
2

giữa mẫu nghiên cứu và mẫu chuẩn

Để ∆T = 0 khi không có hiệu ứng nhiệt thì :

V
1
, V
2
là thể tích
của mẫu nghiên
cứu và mẫu
chuẩn

Cần chọn mẫu chuẩn có C và λ sao cho :
C
1
λ
2
= C
2
λ
1
Vì M và V của mẫu nghiên cứu và mẫu
chuẩn có thể chuẩn bị giống nhau
11
11
22
22
λλ
V

Sự lớn lên của tinh
thể

A. Các quá trình chuyển pha vật lý
1.Sự nóng chảy
1. Hiệu ứng nóng chảy thu nhiệt
2. Quá trình nóng chảy của chất tinh khiết vô biến (T =0)
3. Quá trình nóng chảy của dung dịch rắn là nhất biến (T = 1),
nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc vào thành phần dung dịch rắn
4. Quá trình nóng chảy của hỗn hợp cơ học kết tinh từ pha lỏng
gồm hai giai đoạn:
-Nóng chảy của hỗn hợp ơtecti (T = 0)
-Nóng chảy của chất còn lại (T = 1)
5. Sự Nóng chảy là quá trình thuận nghịch nên trên đường cong
nguội lạnh xuất hiện pic phát nhiệt
6. Hiệu ứng nóng chảy hầu như không phụ thuộc áp suất ngoài1. Sự nóng chảy
Giản đồ pha của h m t c u tệ ộ ấ ử

1. Sự nóng chảy
Hệ bậc hai
BeO – Gd
2
O
3
Tạo điểm ơtecti
đơn giản


A. Các quá trình chuyển pha vật lý
2. Sự sôi, sự thăng hoa và sự bay hơi
1. Các quá trình này có
hiệu ứng thu nhiệt lớn
hơn nhiệu so với các quá
trình nóng chảy, chuyển
đa hình…
2. Có kèm theo sự giảm
khối lượng
Hình 4. đường DTA & TG của
CoSO
4
.7H
2
O ở 775mmHg
t
nc
= 45
o
C, t
s
=108
o
C

A. Các quá trình chuyển pha vật lý
3. Bất thuận nghịch trên đường DTA: không có hiệu ứng
toả nhiệt trên đường nguội lạnh
4. Các chất dễ bay hơi bắt đấu hiệu ứng thu nhiệt ở
nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi, pic giãn rộng

⇌ S
mặt thoi
1.

A. Các quá trình chuyển pha vật lý
3a. Chuyển pha đa hình thuận nghịch

Hình 5
Đường DTA đốt nóng
và làm lạnh của SiO
2
α-Quartz ⇌ β-Quartz

A. Các quá trình chuyển pha vật lý
3a. Chuyển pha đa hình thuận nghịch
Hình 6: Chuyển đa hình
S
tà phương
⇌ S
mặt thoi
Bắt đầu ở 95
o
C
Tốc độ chuyển pha của
đường nguội lạnh
o
C 97,6 91,0 88,0
mm/min 0 0,073 0,198
o
C 71,4 54,7 29,8

độ = 0 nên pick trên DTA & DSC đốt
nóng có nhiệt độ luôn cao hơn pick
chuyển pha trên DTA& DSC làm lạnh.

Pick chuyển pha trên DTA & DSC đốt
nóng thu nhiệt.

Các quá trình chuyển pha vật lý
3a. Chuyển pha đa hình thuận nghịch

Trong trường hợp tạo dung dịch rắn, nhiệt độ
chuyển pha bị thay đổi, thậm chí biến mất

Các chất đồng hình là chất có mạng tinh thể
giống với chất nghiên cứu

Chất đồng hình được gọi là chất ổn định hóa

Ví dụ NH
4
Br là chất ổn định hóa đa hình dạng β
của ammoni nitrat (xem hình 7)

Các quá trình chuyển pha vật lý
3a. Chuyển pha đa hình thuận nghịch
a b
Hình 7: DTA đốt nóng và làm lạnh của ammoni nitrat không có
(a) và có chất ồn định ammoni bromua (b)

A. Các quá trình chuyển pha vật lý

C
t
o
nc
của β-benzophenon (không bền) ở 26
o
C.

A. Các quá trình chuyển pha vật lý
4.Chuyển trạng thái không bền thành trạng thái bền
1. Sự chuyển đa hình bất thuận nghịch
2. Sự chuyển từ trạng thái vô định hình thành
trạng thái tinh thể
3. Sự chuyển từ trạng thái thủy tinh thành trạng
thái tinh thể
4. Sự lớn lên của tinh thể
5. Sự phân hủy của dung dịch rắn
6. Sự chuyển đồng phân

A. Các quá trình chuyển pha vật lý
4.2 Sự chuyển từ trạng thái vô định hình
thành trạng thái tinh thể
1. Hiệu ứng phát nhiệt lớn
2. Các chất vô định hình có hoạt tính xúc tác, hập
phụ càng cao thì có hiệu ứng phát nhiệt càng lớn
3. Nhiều hydroxyt, hợp chất hydrat khi phân hủy tạo
ra chất vô định hình, sau đó mới chuyển thành tinh
thể, do đó trên giản đồ DTA & DSC sau hiệu ứng
phân hủy thu nhiệt là hiệu ứng phát nhiệt chuyển
từ vô định hình thành tinh thể (hình 8)