И. С. Чевиленко, В. А. Преображенский, Б. А. Щибров, Н. М. Волкова и В. П. Гаврилин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЪНОТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Изобретение относится к области исследования химических и физических свойств веществ, а именно, к исследованиям с помощью калориметрических измерений при химических реакциях. Изобретение может быть использовано для получения необходимых при разработке технологии и аппаратуры промышленных процессов данных по тепловым эффектам и кинетике жидкофазных реакций. 10

Известно устройство для дифференциаль-термического анализа при исследовании идкофазных химических реакций, выполненное в виде двойного калориметра, содержащего блок с термостатированными рабо- 15 чей и сравнительной ячейками, датчики температуры и систему регистрации (1).

Недостатком этого устройства является невозможность проведения анализа при температурах ниже температуры плавления 20 одного из реагентов.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для дифференциально-термического анализа при исследовании жидкофазных химических ре- 2.> акций; содержащее блок с рабочей и сравнительной калориметрическими ячейками, закрытый крышкой и помещенный в термастат, систему датчиков температуры, нагреватели-калибраторы и ампулу с дозируе- 30 мым реагентом, снабженную приспособлением для ее вскрытия i(2J.

Ампула или иной резервуар с дознруемым жидким реагентом помещается в калориметрическую ячейку или в термостат и температура дозируемого реагента нри этом равна температуре второго жидкого реагента, находящегося в калориметрической ячейке. Такое устройство обеспечивает проведение дифференциального термического анализа при исследовании жидкофазных реакций только при температурах, когда оба реагента находятся в жидком состоянии. В том случае, если дозируемый реагент при температуре анализа находится в твердом состоянии и нуждается в расплавлении перед проведением реакции, устройство не обеспечивает проведения анализа.

Это является недостатком рассмотренного устройства.

Целью изобретения является проведение анализа при температурах ниже температуры плавления дозируемого реагента.

Для этого в крышке блока над рабочей и сравнительной калориметрическими ячейками установлены снабженные нагревателямн держатели с гнездами для ампул, причем стенки гнезд выполнены по форме ампулы.

На фиг. 1 изображен схематично один из возможных вариантов предлагаемого

682804 устройства; на фиг. 2 вЂ” обогреваемый держатель.

Калориметрические ячейки 1 и 2, выполненные в виде сосудов Дьюара, помещены в алюминиевый блок 3, закрытый крышкой

4. Блок снабжен термостатированной рубашкой 5. Калориметрические ячейки оборудованы мешалками 6, приводимыми в движение двигателем с плавно регулируемым числом оборотов, простыми 7 и дифференциальной 8 термопарами и нагревателями-калибраторами 9. В крышке 4 над калориметрическими ячейками установлены обогреваемые держатели 10. По крайней мере в одном из держателей 10 установлена закрытая снизу пробкой 11 ампула

12 с приспособлением для ее вскрытия, состоящим из штока 13 с головкой и пружины 14. Стенки гнезд для ампул выполнены по форме ампул и обогреватель 15 держателя может быть электрическим.

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

Одинаковые количества жидкого реагента загружают в калориметрические ячейки

1 и 2, закрывают блок 3 крышкой 4 и термостатируют калориметр при температуре опыта посредством, например, прокачивания через рубашку 5 жидкости из термостата. Твердый дозируемый реагент загружают в ампулу 12, закрытую снизу пробкой 11, изготовленной из материала, инертного по отношению к реагентам и выдерживающего нагрев до температуры, при которой проводится дифференциально-термический анализ. Заполненную ампулу помещают в гнездо обогреваемого держателя 10 над рабочей ячейкой. Вторая калориметрическая ячейка используется при этом как сравнительная. (В различных опытах в качестве рабочей ячейки может быть использована любая из двух калориметрических ячеек) .

Включают привод и при работающих мешалках 6 посредством нагревателей 9 устанавливают температуру жидкого реагента в обеих калориметрических ячейках, равной заданной температуре опыта. Замер температуры осуществляют простыми термопарами 7, показания которых непрерывно фиксируются самописцем. Затем включают обогрев обоих держателей 10. Обогрев может осуществляться IlpH п9мощи электрического тока, прокачиванием через рубашку держателя теплоносителя или каким-либо иным способом.

Дифференциально-термический анализ может быть высоко качественным в том случае, если разность температур в рабочей и сравнительных ячейках, замеряемая термопарой 8 и фиксируемая непрерывно самописцем, при холостом ходе равна или близка нулю. Для создания одинаковых температурных условий и тем самым обес5 о

20 л5 зо

>) ) я .5 .1=

65 печения качественного проведения анализа держатели 10 обогреваются как над рабочей, так и над сравнительной калориметрическими ячейками, После выведения устройства при холостом ходе на устойчивую нулевую линию и расплавления дозируемого реагента в контакте с жидким реагентом, находящимся в рабочей калориметрической ячейке, при помощи штока с головкой 13 выбивают пробку 11 из нижней части ампулы. В результате химического взаимодействия реагентов в рабочей ячейке выделяется (или поглощается) тепло, вследствие чего увеличивается разность температур рабочей и сравнительной калориметрических ячеек. Эта разность температур, составляющая до 1 С, замеряется дифференциальной термопарой 8 и непрерывно фиксируется самописцем в виде кривой, характеризующей выделение (или поглощение) тепла в ходе жидкофазной химической реакции. По окончании реакции разность температур рабочей и сравнительной ячеек становится постоянной и самописец выписывает прямую, параллельную нулевой линии. Расстояние между ними является величиной, пропорциональной тепловому эффекту реакции, а кривая изменения разности температур ячеек во времени дает возможность рассчитывать кинетические параметры, относящиеся 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 для многих реакций может быть с большей или меньшей степенью точности определена аналитически с использованием данных по теплотам образования и сгорания исходных и конечных продуктов реакции, кинетические параметры реакции могут быть опре) делены 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, пяти экспериментов с различной продолжительностью реакции. Полученные пять точек являются в этом случае основой для построения кривой изменения изучаемого параметра по ходу реакции. Предложенное устройство для дифференциально-термического анализа позволяет получить все необходимые для каждой данной температуры кинетические характеристики реакции путем проведения лишь одного эксперимента. При этом кривая изменения изучаемого пара682804

Рие. 1

Рие. 2

Составитель С, Беловодченко

Техред А. Камышникова Корректор 3. Тарасова

Редактор Н. Коляда

Изд. № 534

Заказ 2020/6

Подписное

Тираж 1090

Типография, пр. Сапунова, 2 метра по ходу реакции здесь непрерывная, что обеспечивает более высокую точность и надежность получаемых результатов.

Предлагаемое устройство может быть также использовано при определении энтальпий смешения растворов, теплоемкости веществ и при других калориметрических исследованиях.

Формула изобретения

Устройство для дифференциально-термического анализа при исследовании жидкофазных химических реакций, содержащее блок с рабочей и сравнительной калориметрическими ячейками, закрытый крышкой и помещенный в термостат, систему датчиков температуры, нагреватели-калибраторы и ампулу с дозируемым реагентом, снабженную приспособлением для ее вскрытия, отличающееся тем, что, с целью проведения анализа при температурах ниже

5 температуры плавления дозируемого реагента, в крышке блока над рабочей и сравнительной калориметрическими ячейками установлены снабженные нагревателями держатели с гнездами для ампул, причем

10 стенки гнезд выполнены по форме ампулы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. С. М. Скуратов, В. П. Колесов, А. Ф. Воробьев Термохимия, изд. Московского уни15 верситета, 1964, ч. 1, с. 209.

2. С. М. Скуратов, В. П. Колесов, А. Ф. Воробьев. Термохимия, изд. Московского университета, 1966, ч. II, с. 191.

Устройство для дифференциальнотермического анализа

Способ определения фазового перехода и его теплоты // 670866

Способ определения теплоты полиморфных превращений в металлах и сплавах // 670865

Устройство для определения температуры насыщения пара жидких металлов // 662851

Способ выявления околошовной водородной пористости в сварных соединениях алюминиевых сплавов // 661314

Установка для исследования процесса тепломассообмена в двухфазном двухкомпонентном потоке // 661313

Устройство для термографического анализа сплавов // 658454

Способ для определения тепловых эффектов реакции вулканизации резины // 658453

Устройство для определения температуры кристаллизации плава // 655946

Способ исследования быстроразвивающихся микродефектов в твердых телах при низких температурах // 653549

Способ определения границ фазовых переходов в полимерах // 2104515

Изобретение относится к области исследования свойств и контроля качества полимеров в отраслях промышленности, производящей и использующей полимерные материалы

Способ определения состава фторграфитовой матрицы c2fx // 2105292

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к определению содержания углерода и фтора во фторграфитовой матрице C2FX (1,0X0,5), соединения включения которой могут быть использованы в качестве фторирующего агента /1/, катализатора при синтезе фторпроизводных углеводородов /2/, а также датчиков стандартных газовых смесей при решении экологических задач /3/

Способ исследования фазовых переходов в металлах при сжатии ударной волной // 2130605

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для изучения продолжительности фазового перехода при нагружениях различной интенсивности

Способ определения геронтологической чистоты питьевой воды (варианты) // 2161798

Изобретение относится к диетологии, геронтологии, гериатрии

Измерительная ячейка установки дифференциального термического анализа // 2164681

Изобретение относится к техническим средствам для анализа веществ

Способ оценки качества болотных железных руд // 2188409

Изобретение относится к способу определения качества болотных железных руд (БЖР), предназначенных для получения железооксидных пигментов, по данным термического анализа

Способ определения температуры стеклования полимерных, в том числе фоторезистных, пленок // 2193186

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике технологических процессов производства изделий микроэлектроники, в частности для фотолитографического получения элементов структур субмикронных размеров на полупроводниковых и других подложках

Способ определения избыточной энергии порошковых материалов // 2215286

Изобретение относится к термохимическим измерениям

Способ определения относительного содержания заданного компонента в анализируемом материале (варианты) // 2217734

Изобретение относится к физико-химическому анализу и может быть использовано для экспресс-анализа при производстве сплавов, в металлургии, электрохимии и т

Способ определения избыточной энергии порошковых металлических материалов // 2222805

Изобретение относится к испытательной технике