熱重分析儀是一種利用熱重法檢測物質(zhì)溫度-質(zhì)量變化關(guān)系的儀器。熱重法是在程序控溫下,測量物質(zhì)的質(zhì)量隨溫度(或時(shí)間)的變化關(guān)系。當被測物質(zhì)在加熱過(guò)程中有升華、汽化、分解出氣體或失去結晶水時(shí),被測的物質(zhì)質(zhì)量就會(huì )發(fā)生變化。這時(shí)熱重曲線(xiàn)就不是直線(xiàn)而是有所下降。通過(guò)分析熱重曲線(xiàn),就可以知道被測物質(zhì)在多少度時(shí)產(chǎn)生變化,并且根據失重量,可以計算失去了多少物質(zhì)。如CuSO4·5H2O中的結晶水,從熱重曲線(xiàn)上我們就可以知道CuSO4·5H2O中的5個(gè)結晶水是分三步脫去的。通過(guò)TGA實(shí)驗有助于研究晶體性質(zhì)的變化,如熔化、蒸發(fā)、升華和吸附等物質(zhì)的物理現象;也有助于研究物質(zhì)的脫水、解離、氧化、還原等物質(zhì)的化學(xué)現象。熱重分析通??煞譃閯?dòng)態(tài)(升溫)和靜態(tài)(恒溫)兩類(lèi)。
熱重法試驗得到的曲線(xiàn)稱(chēng)為熱重曲線(xiàn)(TG曲線(xiàn)),TG曲線(xiàn)以質(zhì)量作縱坐標,從上向下表示質(zhì)量減少;以溫度(或時(shí)間)作橫坐標,自左至右表示溫度(或時(shí)間)增加。用于熱重法的熱重分析儀是連續記錄質(zhì)量與溫度函數關(guān)系的儀器,它是把加熱爐與天平結合起來(lái)進(jìn)行質(zhì)量與溫度測量的儀器。
熱重分析儀的主要原理是把電路和天平結合起來(lái),通過(guò)程序控溫儀使加熱電爐按一定的升溫速率升溫(或恒溫)。當被測試樣發(fā)生質(zhì)量變化,光電傳感器能將質(zhì)量變化轉化為直流電訊號。此訊號經(jīng)測重電子放大器放大并反饋至天平動(dòng)圈,產(chǎn)生反向電磁力矩,驅使天平梁復位。反饋形成的電位差與質(zhì)量變化成正比(即可轉變?yōu)闃悠返馁|(zhì)量變化)。其變化信息通過(guò)記錄儀描繪出熱重(TG)曲線(xiàn)。這是一固體熱分解的熱重曲線(xiàn)??v坐標表示質(zhì)量,橫坐標表示溫度。TG曲線(xiàn)上質(zhì)量基本不變的部分稱(chēng)為平臺,起始點(diǎn)對應的溫度Ti即為變化的起始溫度。終止點(diǎn)對應的溫度Tf表示變化的終止溫度。從熱重曲線(xiàn)可求得試樣組成、熱分解溫度等有關(guān)數據。