DE1698544C - Probentrager fur thermoanalytische Prüfungen - Google Patents

Description

··«,»« TViI über den zu prüfenden Slolf

Die Lilindung betrifft einen Probenlräger für bi .her zum groß tn TuI über d

,!,ermoanal tische Prüfungen, wobei sich in der Mille selbst er.«gen miB . _{dje erfindunßSBen},_ÜLkn

des Probenträgers ein geschlossener Hohlraum beim- _M°^d™^b _m ^r _en ^hlS_ergestellt. daß örtliche Reakt.ons-

det, mit dessen Wand der zu prü ende Stoff in warme- ^J^^^,^ «η änderen Stellen nicht mehr bee.n-

leilender Verbindung steht und in dem ein durch die 5 vorgange soltnean ^ andererseits ein

•Temperatur des Stoffes beeinflußtes Thermoelement irachtg k on η en. und\ _probenmBl ^ _mil de,

angeordnet ist. _A. ®°^m?tf \_Q Z\ das gesamte Material gleichzeitig

Solche thcrmoanalytischen Prüfungen sind d.e Umgebung, so uau· £ _{dse !iuf}^heizt oder in

Differentialthermoanalyse, die Thermogravimetrie und g.eichmaUifc ι -^ _{b hl werd}„_n kann,

und Thermogasanalyse, denen die zu prüfenden Stoffe i. Berührung mit e. J nCj^ _{an Hand def 7}^_

einzeln oder gemeinsam unterzogen werden. Ein dazu Dit »r"ⁱⁿ°^u"* _{In d}er Zeichnung zeigt

und gegebenenfalls für einen inerten Vergleichsstoff nung näherer ij^^ _Probenträ_ger,

verwendbarer Probenträger, wie er eingangs beschrie- Mg·> ^am\, ._{f Anordn}ungen von erfinduiii-s-

ben ist ist durch die französische Patentschrift Fig. Ic und η

I 205 402 bekannt und besteht aus einem im vvesent- ¹S gemalieiU loneniut ^_{m mjl Me}ß_ergebnissen der

liehen zylindrischen Tiegel, dessen Boden zur Bildung Fi g. - ein b _fersulfatpentahydrat

des Hohlraumes eine zentrale, ebenfalls zylindrische Dehydration von ν »_Ausfü,_irungsformen des erfin-

und sich in den Tiegelinnenraum erstreckende Ein- Fig. j una

Ziehung aufweist. Bei anderen bekannten Proben- dungsgemaßen Pro^.^_{n sidl zur} Durchführung

trägem ist da, Thermoelement durch den Boden des 20 üen x*J 1 ifc- j f, , _oana|_yse der zu prüfeiide

Tiegels geführt und steht so in unmittelbarer Beruh- eint, "itttrtnii Vergleichsstoff 2 in je eine

πι« mit dem zu prüfenden Stoff bzw. mit dem Ver- Stoff ! und der 'J^ _cs^ _{jn die d}ie Lötstellen j,-

«leichsstoff. ^B "In' nnnnelbohrung zweier isolierender Por

" Gemeinsam ist diesen bekannten Probenträgern. eines in d.e Doppt *_{stecklen Ther}moelemen

daß der zu prüfende Stoff bzw. der Vergleichsstoff *5 zellanstangen 4 und * " „^ _{Hjlfe dnes EIekl|ii}

im Tieiiel eine verhältnismäß;» dicke Schicht bildet, tes 6 und 7 ^Ιΐη^/^.; _{tur m}it konstant- «omit 'sich als Nachteil eine Störung oder Vera - *™»™"* %_{hm und} zugleich über die in \ ,

«omit sich als Nachteil eine Störung oder Verfäl- ofens » wird ^ _{iich übcr dj(; jp Vl}„

sclunm der Reaktion, zumindest aber eine schlechte Geschwindigkeit erhol ^ ^ _Tht._rmoe,_emenle (,

Selektivität der einzelnen Vorgänge verbindet. So gle.chsschaHung a"^ ._u._{r 9 die Tcmp},_{ratur d},. können beispielsweise bei der Prüfung freiwerdende 30 und 7 an dt .1 ι. ai ^ ^ _Galvanorne!,,_r ,„

Zersetvung^produkte die Stoffschicht nur schwer pas■ zu prüfenden SJ_ _/wischcn zu prüfendem Stoff sieren, won.it sie ,'.-n Ablau der Reaktion hemmen ^dlL\^T^~_f ^messen.

„der gar verändern, so da!? es zu Überlappungen zw.- und Vcigltitnssioii _t ^ ^ Durchführung ό,ν sehen den einzelnen Reaktion vorgängen und damit Bernau » ' t. . ■ _Waaee II die C.ewicnis

einer Verfälschung der Meßergebnisse kommen kann. 35 rhermouravinu nt ^^ ^ _crhitzten, _in einen.

Ahnliche Nachteile treten auch bei andersartigen änderung des üutλ ._f ,_{4 und} gleich/.m.

Reaktionsvorgänger, auf, beispielsweise dann, wenn Tiegel 13 ^b™ '^ ' \_{5 über ein} daran an Oxida.ionsvorgänge mit Hilfe des Luftsauerstoffes mit einem Tlitr no«, η _Temperatur des

durchgeführt werden sollen, da der Sauerstoff bzw. g«chlossents GaKaiümt ^ ^ ^

die Luft nur zur Oberfläche des zu prüfenden Stoffes 40 Ofens genus«.n ^r^ ,f _verb„„den.

ungehinderten Zutritt hat. rS pL Ic befindet sich zur Thermogas-

Aufgabe der Erfindung ist es daher, d.e gesch.lder- GwmaU t ^ nrüfenden Stoff 18 enthaltende

hil bhb d dzu durch Neugesta - -->-;' J " ^K fß 20 lh

Aufgabe der Erfindung ist es daher, g ^ nrüfenden Stoff 18 enthaltende

,en Nachteile zu beheben und dazu durch Neugesta - -->-;' J " ^gKlossenen Gefäß 20, welches

lunu des Probenträgers sicherzustellen, daß die [^K^^! V'' _fVfLn 21 crhiut wird. Die Temperatur

Rcäktionsvorgängetht-rmoanalytischcr Prüfungen un- 45 durch e η^^ⁿ _T^_{rmockmcnt 2}2 bzw. mit einem

gehindert ablaufen können, so daß sich cmc optimale wird ""J¹J₃ ^^.,, _Zl,r Bestimmung der sich

Selektivität ergibt. . *■"" ' _r r. , „,,„ , ]]. j_n das geschlossene

Ausgehend von einem Probenträger der eingangs bildend»." Ga st tilt _{dje WärmclL}.,.

geschilderten Art ist d.ese Aufgabe erf.ndungsgemaß Gefäß 20 e η intrtt l. _(|di

clurch die Vereinigung folgender Merkmale gelöst: 50 fahigk«t des ab ζ hu u cn C- _djc ^^

i.) Zur Aufnahme des Stoffes sind mehrere Teller gegenüber dem ,ntrtcn l.as

'«hncjmbar im Abstand übereinander an- --^J^SimStls^ungspr^uk, s,ch nu,

I,, me'i'dler u,nschl>eßen mit ihrem Mittelteil den dem i^¹^^"'^^ beschriebenen Prüfmc.ho-

||„|,lr;,um in der Mitte und stehen mit dessen 55 Dreh V ^ ¹^ ^ ,_{||chc Komp}|_exe thermo

Wand in wärmeleitender Verbindung. den '"^^.^U t-n durdiführcn finBeispiel dafü,

Dur.h die erfindungsgemäßen Maßnahmen besteht analyl^her Muh κΙcn^d α I _Tc ^l _mpcnitll,

„„»mehr die Möglichkeit, das Probenmalcrial bei nur ,st in F^ , S-J^ J"S, % _b/w. die Differenz, i

geringer _...

in einer sehr dünnen und

Ml einer sein uu11111.11 uu>< _f.vi.....^,..(,... _.

ziibrciten, ohne daß dadurch der Wärmelcitkontakt stoffes 27 mittels der Thermoelemente M uno .i,

mit dem Thermoelement beeinträchtigt würde. Über- bzw. der Galvanometer 32 und 33 durch den ein

raschenderweise hut sich vielmehr sogar gezeigt, daß gestülpten Waiidteil der Tiegel mittelbar gcmcssei

der Wärmeleitkontakt noch verbessert ist, was sich wird. Der durch einen elektrischen Ofen 35 erhitzt dadurch erklären läßt, daß sich nach der Erfindung 65 Stoff 26 befindet sich unter Vermittlung einer Po.

jiikr Teil des /u prüfenden Stoffes sehr nahe oder an zellanstange 36 auf einer Waage 34, so daß auße

dem zugeordneten Teller befindet, der eine optimale der Änderung des Wärmegehaltes (s. F i g. 2 ι

Wärmeleitung garantiert, während die Wärmeleitung Kurve DTA) die Gewichtsänderung (s. Fig. 2i

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Kurve /Υ/) und mittels einer mit der Waage in Verbindung stehenden Deriviereinrichtung auch die Geschwindigkeit der Gewichtsänderung (s. Fig. 2b, Kurve DTC!) gemessen wird.

Der in F i g. 3 dargestellte Probenträger ist aus drei verschiedenen Arten von Formsiücken zusammengesetzt. Das eine Furmsliiek ist ein an einem Ende verschlossenes Edelmetallrohr, an dessen anderes Ende ein Flansch;e'ler 56 angeschweißt ist. Die zweite Art von Formslücken sind untereinander gleiche ία Flansclneller57 mit in der Mitte angeordneten und auf das Rohr des ersten Formstückcs passenden Distanzhalteflanschen. Das dritte Formstück ist ein Abschlußieller58. Nach Aufbringen und Verteilen des zu prüfenden Stoffes auf den Tellern 57 kann der Probenträger zusammengesetzt und auf das Porzellanrohr 60 gesteckt werden, welches ein Thermoelement 59 trägt.

Der Probenträger gemäß Fig. 3 kann auch so ausgebildet sein, daß der Flanschteller 56 mit dem ao Thermoelement verschweißt ist und lediglich dazu client, die übrigen Teller /u tragen.

In Fig. 4 ist eine weitere Aushrhrungsform eines Probenträgers veranschaulicht. Hici" sind die Formstücke 59 bis 61 mit sich nach oben konisch vcrjungenden Distanzhalteflauschen \ersehen, so daß sie nach ihrem Zusammensetzen da·, am Ende geschlossene Rohr bilden. Das in das Porzellanrohr 63 eingesetzte Thermoelement 62 dient auch hier zur Abfühlimg der Temperatur des im zentralen Rohr eingeschlossenen Mediums, beispielsweise Luft, welche die Temperatur der Teller 60 annimmt, die ihrerseits tier Weiterleitung der Temperatur des zu prüfenden Stoffes dienen.

Der Probenlräger gemäß F i g. 3 und 4 kann für alle thermoanalytischen Prüfmethoden, wie sie an Hand tier F i g. 1 a bis 1 d beschrieben sind, verwendet werden. So zeigt Fig. Ie einen Derivatographen, der dem in F i g. 1 d dargestellten entspricht. Er besteht im wesentlichen aus den Probenträgern 37 und 38, ikn Thermoelementen 39 und 40 und den sie trage.1-tlen. auf einer Waage 45 abgestützten Porzcllanroliren 41 und 42 sowie einem Ofen 46.

An 1 land der Fig. Ii ist der F.insatz eines Probenträ«ers gemäß F i g. 3 oder 4 für die Durchführung einer Thermogasanalyse gezeigt. Die Einrichtung beisteht im wesentlichen aus einem Gefäß 47 mit einer Gaszulcituiig 52 und einer Gasableitung 53, dem ProbciUräger 4ίϊ einem ein Thermoelement 49 tragenden Porzellanrohr 50, das mit einem Stöpsel 55 in Jas Gefäß 47 eingesetzt ist sowie dem der Temperaturmessung dienenden Galvanometer 51.

Im Rahmen der Thermoanalyse können auch solche chemische und physikalische Änderungen beobachtet werden, die sich zwischen festem und gasförmigem Aggregatzustand zu prüfender Stoffe abspielen. Solche Vorgänge werden entweder mittels des dynamischen Meßprinzips geprüft, bei dem die Temperatur mit konstanter Geschwindigkeit erhöht wird, oder nach der statischer» Methode, wobei das System bei konstanter Temperatur gehaltm wird. Sn kann beispielsweise der Adsorplionr.vorgang son Gasen mit der Therniowaage auf verschiedene Adsr.r beuten verfolgt werden. In der Gas- bzw. Dampl phase vor sich gehende Reaktionen sowie die Wir kungsfähigkeit katalysierender Verbindungen können mit der Differentialthermoanalyse gemessen werden Hier ändert sich die Temperatur des Katalysators mit der Gasreaktion.

An Hand der F i g. 2 ist am Beispiel der Dehydralation von Kupfersulfatpentahydrat veranschaulich!, daß die Temperatur des erfindungsgemäßen Probenträgers mit großer Annäherung der des zu prüfenden Stoffes entspricht, was eine gegenüber dem Bekannten sehr genaue Messung der Temperatiiränderuiigen de-Stoffes ermöglicht. Dahei sind in Fig. 2 auf der Abszisse die Temperaturen und auf der Ordinate bei 2 a und 2 b die Galvanometerausschläge, bei 2 c die prozentuellen Gewichts: derungen des zu prüfenden Stoffes aufgetragen. Die Ku-ven. die bei Verwendung eines Stoffes von insgesamt 100 mg bzw. K)(K) ni» mit dem erfindungsgemäßen Probenträger aufgenommen wurden (Kurven I bzw. II), zeigen, daß die Dchydratation als dreistufiger Vorgang abläuft, während die Kurve III, die unter Verwendung \on Tiegeln gemäß Fig. Id mit 1000mg Probenmaterial erhalten wurde, zeigt, daß sich dort die beiden eisten Dehydrataiionsvorgänge nicht voneinander unterscheiden lassen, vielmehr in eins übergehen.

Bekanntlich wird die Dehydratation von Kupfersulfat bei Verwendung bekannter Einrichtungen /111 Thermoanalyse ebenfalls fälschlicherweise als zweisiufigei Vorgang gezeigt, was hei Verwenduni; von Probenträgern gemäß den F i g. 3 und 4 nicht mehr zu befürchten ist.

Claims (2)

Patentansprüche.

1. Probenträger für therinoanalytische Prüfungen, wobei sich In der Mitte des Probenträgers ein geschlossener Hohlraum befindet, mit dessen Wand der zu prüfende Sioff in wärmeleitender Verbindung steht und in dem ein durch die Temperatur des Stoffes beeinflußtes 'Thermoelement angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

a) Zur Aufnahme des Stoffes sind mehrere Teller (56 bis 61) abnehmbar im Abstand übereinander angeordnet;

b) die Teller umschließen mit ihrem Mittelteil den Hohlraum und stehen mit dessen Wand •n wärmeleitender Verbindung.

2. Probenträger nach />nsprucli I. dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum durch sich nach oben konisch verjüngende, aufcinandcrstcckharc Distanzhalleflansche der Teller (59 b^;s 61) gebildet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen