SU682804A1 - Устройство дл дифференциальнотермического анализа - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области исследовани  химических и физических свойств веществ, а именно, к исследовани м с помош;ью калориметрических измерений нри химических реакци х. Изобретение может быть использовано дл  получени  необходимых при разработке технологии и аппаратуры промышленных процессов данных по тепловым эффектам и кинетике жидкофазных реакций.

Известно устройство дл  дифференциаль-термического анализа при исследовании идкофазных химических реакций, выполненное в виде двойного калориметра, содержащего блок с термостатированными рабочей и сравнительной  чейками, датчики температуры и систему регистрации 1.

Недостатком этого устройства  вл етс  невозможность проведени  анализа при температурах ниже температуры плавлени  одного из реагентов.

Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  устройство дл  дифференциально-термического анализа при исследовании жидкофазных химических реакций , содержащее блок с рабочей и сравнительной калориметрическими  чейками, закрытый крыщкой и помещенный в термостат , систему датчиков температуры, нагреватели-калибраторы и ампулу с дозируемым реагентом, снабженную приспособлением дл  ее вскрыти  {2.

Ампула или иной резервуар с дозируемым жидким реагентом помещаетс  в калориметрическую  чейку или в термостат и температура дозируемого реагента при этом равна температуре второго жидкого реагента , наход щегос  в калориметрической  чейке. Такое устройство обеспечивает проведение дифференциального термического анализа при исследовании жидкофазных реакций только при температурах, когда оба реагента наход тс  в жидком состо нии . В том случае, если дозируемый реагент при температуре анализа находитс  в твердом состо нии и нуждаетс  в расплавлении перед проведением реакции, устройство не обеспечивает проведени  анализа. Это  вл етс  недостатком рассмотренного

устройства.

Целью изобретени   вл етс  проведение анализа при температурах ниже температуры плавлени  дозируемого реагента. Дл  этого в крыщке блока над рабочей и

сравнительной калориметрическими  чейками установлены снабженные нагревател ми держатели с гнездами дл  ампул, причем стенки гнезд выполнены по форме ампулы. На фиг. 1 изображен схематично один

из возможных вариантов предлагаемого

устройства; на фиг. 2 - обогреваемый держатель .

Калориметрические  чейки 1 и 2, выполненные в виде сосудов Дьюара, помещены в алюминиевый блок 3, закрытый крышкой 4. Блок снабжен термостатированной рубашкой 5. Калориметрические  чейки оборудованы мешалками 6, приводимыми в движение двигателем с плавно регулируемым числом оборотов, простыми 7 и дифференциальной 8 термопарами и нагревател ми-калибраторами 9. В крышке 4 над калориметрическими  чейками установлены обогреваемые держатели 10. По крайней мере в одном из держателей 10 установлена закрыта  снизу пробкой 11 ампула 12 с приспособлением дл  ее вскрыти , состо ш ,им из штока 13 с головкой и пружины 14. Стенки гнезд дл  ампул выполнены по форме ампул и обогреватель 15 держател  может быть электрическим.

Устройство дл  дифференциально-термического анализа при исследовании жидкофазных химических реакций работает следующим образом.

Одинаковые количества жидкого реагента загружают в калориметрические  чейки 1 и 2, закрывают блок 3 крышкой 4 и термостатируют калориметр при температуре опыта посредством, например, прокачивани  через рубашку 5 жидкости из термостата . Твердый дозируемый реагент загружают в ампулу 12, закрытую снизу пробкой И, изготовленной из материала, инертного но отношению к реагентам и выдерживающего нагрев до температуры, при которой проводитс  дифференциально-термический анализ . Заполненную ампулу помещают в гнездо обогреваемого держател  10 над рабочей  чейкой. Втора  калориметрическа   чейка используетс  при этом как сравнительна . (В различных опытах в качестве рабочей  чейки может быть использована люба  из двух калориметрических  чеек). Включают привод и при работающих мешалках 6 посредством нагревателей 9 устанавливают температуру жидкого реагента в обеих калориметрических  чейках, равной заданной температуре опыта. Замер температуры осуществл ют простыми термопарами 7, показани  которых непрерывно фиксируютс  самописцем. Затем включают обогрев обоих держателей 10. Обогрев может осуществл тьс  при помощи электрического тока, прокачиванием через рубашку держател  теплоносител  или каким-лнбо иным способом.

Дифференциально-термический анализ может быть высоко качественным в том случае, если разность температур в рабочей и сравнительных  чейках, замер ема  термопарой 8 и фиксируема  непрерывно самописцем, при холостом ходе равна или близка нулю. Дл  создани  одинаковых температурных условий и тем самым обеспечени  качественного проведени  анализа держатели 10 обогреваютс  как над рабочей , так и над сравнительной калориметрическими  чейками.

После выведени  устройства при холостом ходе на устойчивую нулевую линию и расплавлени  дозируемого реагента в контакте с жидким реагентом, наход щимс  в рабочей калориметрической  чейке, при помощи штока с головкой 13 выбивают пробку 11 из нижней части ампулы. В результате химического взаимодействи  реагентов в рабочей  чейке выдел етс  (или поглощаетс ) тепло, вследствие чего увеличиваетс  разность температур рабочей и сравнительной калориметрических  чеек. Эта разность температур, составл юща  до 1°С, замер етс  дифференциальной термопарой 8 и непрерывно фиксируетс  самописцем в

виде кривой, характеризующей выделение (или поглощение) тепла в ходе жидкофазной химической реакции. По окончании реакции разность температур рабочей и сравнительной  чеек становитс  посто нной и

самописец выписывает пр мую, параллельную нулевой линии. Рассто ние между ними  вл етс  величиной, пропорциональной тепловому эффекту реакции, а крива  изменени  разности температур  чеек во времени дает возможность рассчитывать кинетические параметры, относ щиес  к температуре опыта.

При разработке и проектировании различных химических процессов, протекающих в жидкой фазе, необходимо знание тепловых эффектов реакций и их кинетических характеристик. Без этих данных невозможны создание теоретически обоснованной , высокоэффективной технологии и

расчет и разработка аппаратуры процесса. Если величина теплового эффекта дл  многих реакций может быть с большей или меньшей степенью точности определена аналитически с использованием данных по

теплотам образовани  и сгорани  исходных и конечных продуктов реакции, кинетические параметры реакции могут быть onpfeделены только из экспериментальных данных . При изучении кинетики реакции по

изменению во времени концентрации одного из реагентов или по какому-либо иному параметру, пропорциональному концентрации , необходима постановка при каждой данной температуре, как минимум, п ти

экспериментов с различной продолжительностью реакции. Полученные п ть точек  вл ютс  в этом случае основой дл  построени  кривой изменени  изучаемого параметра по ходу реакции. Предложенное устройство дл  дифференциально-термического анализа позвол ет получить все необходимые дл  каждой данной температуры кинетические характеристики реакции путем проведени  лишь одного эксперимента. При

этом крива  изменени  изучаемого пара