Analisi termica differenziale: cos’è e a cosa serve
L’analisi termica differenziale è una tecnica utilizzata per ottenere importanti informazioni termodinamiche sul comportamento delle sostanze quando vengono riscaldate o raffreddate a diverse velocità. Questa metodologia comprende diverse tecniche che permettono di studiare proprietà fondamentali come l’entalpia, la capacità termica, le variazioni di massa e il coefficiente di espansione termica di una sostanza.
Indice Articolo
Applicazioni e vantaggi dell’analisi termica
Nel campo della chimica analitica, l’analisi termica differenziale è ampiamente impiegata per l’identificazione, l’analisi quantitativa e la determinazione della composizione chimica delle sostanze, attraverso l’osservazione del loro comportamento termico durante il riscaldamento. Conosciuta anche come DTA (differential thermal analysis), questa tecnica consente di monitorare trasformazioni di fase e reazioni chimiche misurando il calore assorbito o rilasciato durante tali processi.
Principio di funzionamento dell’analisi termica
Nella DTA, la temperatura del materiale in esame viene confrontata con quella di un materiale inerte di riferimento, il cui comportamento termico è noto. I materiali di riferimento solitamente non subiscono variazioni di stato durante il test. Una termocoppia collegata al campione e al materiale di riferimento registra le differenze di temperatura durante il riscaldamento, generando picchi su un termogramma. Entrambe le sostanze vengono riscaldate in condizioni controllate per ottenere dati precisi e affidabili.
L’analisi termica differenziale trova ampio impiego nello studio delle proprietà dei materiali, delle trasformazioni di fase e delle reazioni chimiche, soprattutto a temperature elevate. È particolarmente utile nella caratterizzazione di sostanze come minerali, materiali ceramici, polimeri e composti inorganici, offrendo informazioni preziose per la comprensione e lo sviluppo di nuovi materiali e applicazioni industriali.
Analisi termica: il Termogramma
Il termogramma è uno strumento utilizzato per analizzare le variazioni fisiche in un materiale, come cambiamenti di fase o reazioni chimiche, e le relative variazioni di entalpia. Durante tali processi, la temperatura della specie in esame varierà, mentre quella del materiale di riferimento rimarrà costante.
Quando la specie subisce una variazione termica, si genera una differenza di temperatura (ΔT) rispetto al riferimento. Questa differenza è evidenziata graficamente da picchi sul termogramma, i quali indicano le variazioni di ΔT registrate durante l’analisi.
Analisi Qualitativa e Quantitativa
Per effettuare un’analisi termica qualitativa, le curve ottenute dal materiale in esame vengono confrontate con quelle di elementi o composti noti, in modo da identificarne le caratteristiche specifiche. Mentre per un’analisi quantitativa, si può relazionare l’area sotto il picco al contenuto di sostanza presente, confrontandola con le aree dei picchi di standard noti analizzati nelle stesse condizioni.
Lo strumento utilizzato per condurre l’analisi termica può operare a pressione atmosferica o sottovuoto, con una gamma di temperatura che va dalla temperatura ambiente fino a 1500°C. Inoltre, la temperatura può essere incrementata da 1.5 a 20°C al minuto, a seconda delle esigenze dell’analisi.
La tecnica termica offre preziose informazioni sulla composizione e sul comportamento dei materiali durante variazioni di temperatura, permettendo di identificare cambiamenti fisici e reazioni chimiche che avvengono all’interno del campione.Questo strumento risulta cruciale in molteplici settori, dalla chimica alla metallografia, fornendo risultati affidabili ed essenziali per la ricerca e lo sviluppo di nuovi materiali.
