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Thermische Analyse Die thermische Analyse ist eine Untersuchungsmethode zur Messung von physikalischen und chemischen Ei

Thermische Analyse

Die thermische Analyse ist eine Untersuchungsmethode zur Messung von physikalischen und chemischen Eigenschaften von Elementen und Verbindungen.

Das Anwendungsgebiet der thermischen Analyse umfasst chemische, pharmazeutische und technische Fragestellungen. Die DIN 51005 gibt folgende Definition:

„Thermische Analyse“ ist ein Oberbegriff für Methoden, bei denen physikalische und chemische Eigenschaften einer Substanz, eines Substanzgemisches und / oder von Reaktionsgemischen als Funktion der Temperatur oder der Zeit gemessen werden, wobei die Probe einem kontrollierten Temperaturprogramm unterworfen ist.

Einteilung Bearbeiten

Bei der dynamischen thermischen Analyse wird der zu untersuchende Stoff langsam, d. h. im thermodynamischen Gleichgewicht, erhitzt beziehungsweise abgekühlt. Gleichzeitig ermittelt ein Thermoelement ständig die Temperatur.

Die statische thermische Analyse wird unter anderem in der Mineralogie gebraucht. Die zu untersuchende Mineralprobe wird dabei über Stunden oder Tage auf eine konstante Temperatur gebracht. Während dieser Zeit wird der Wasser- beziehungsweise Glühverlust erfasst und aufgezeichnet.

Alternativ kann man auch anhand der sich ändernden Größen unterscheiden:

  • Änderung optischer Eigenschaften
    • thermooptische Analyse (TOA)

Darüber hinaus gibt es Methoden, bei denen die oben genannten Vorgänge kombiniert werden. Ein Beispiel ist die simultane thermische Analyse (STA), einer Kombination von Thermogravimetrie (TG) und dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC).

Bedeutung für die Werkstoffkunde Bearbeiten

Abkühlkurven verschiedener Stoffe

Von besonderem Interesse sind bei Metallen, Legierungen und Kunststoffen die Übergänge von fest nach flüssig sowie eventuelle Temperaturänderungen im festen Zustand, da sich auch Umwandlungen des Kristallsystems durch Haltepunkte bemerkbar machen. Kristallsystem-Umwandlungen lassen sich nutzen, um die Härte von Metallen und Legierungen zu erhöhen.

Die Messergebnisse werden in Temperatur-Zeit-Diagramme eingetragen. Die miteinander verbundenen Punkte ergeben die Aufheiz- beziehungsweise Abkühlkurven.

Die nebenstehenden Abkühlkurven sind beispielsweise charakteristisch für amorphe Stoffe (1), ein reines Element bzw. ein Eutektikum (2), eine Legierung mit Mischkristallbildung (3) und eine naheutektische Legierung (4). Kurven 2, 3 und 4 siehe auch Legierung

Literatur Bearbeiten

  • DIN 51004 – Juni 1994: Thermische Analyse (TA). Bestimmung der Schmelztemperaturen kristalliner Stoffe mit der Differenzthermoanalyse (DTA)
  • DIN 51005 – August 2005: Thermische Analyse (TA) - Begriffe
  • DIN 51006 – Juli 2005: Thermische Analyse (TA) - Thermogravimetrie (TG) - Grundlagen
  • DIN EN ISO 11357-1 – 2009: Kunststoffe - Dynamische Differenz-Thermoanalyse (DSC) - Teil 1: Allgemeine Grundlagen
  • DIN 53765 – 1994: Prüfung von Kunststoffen und Elastomeren; Thermische Analyse; Dynamische Differenzkalorimetrie (DDK)
  • Gabriela Riedel, Gottfried Wilhelm Ehrenstein, Pia Trawiel: Praxis der Thermischen Analyse von Kunststoffen. Carl Hanser, München, ISBN 3-446-22340-1.
  • W. F. Hemminger, H. K. Cammenga: Methoden der Thermischen Analyse. Springer, Berlin, ISBN 3-540-15049-8.
  • G. Höhne, W. Hemminger, H.-J. Flammersheim: Differential Scanning Calorimetry - An Introduction for Practitioners. Springer, Berlin, ISBN 3-540-59012-9.
  • P. J. Haines: Principles of Thermal Analysis and Calorimetry. The Royal Society of Chemistry, 2002, ISBN 0-85404-610-0.
  • J. L. Ford, P. Timmins: Pharmaceutical Thermal Analysis – Techniques and Applications. Ellis Horwood Limited, 1989, ISBN 0-7458-0346-6.
  • Europäisches Arzneibuch, Deutscher Apotheker Verlag Stuttgart, 6. Ausgabe, 2008, S. 71–74, ISBN 978-3-7692-3962-1.
  • Skoog / Leary: Instrumentelle Analytik, Springer-Verlag, 1996, S. 611–622, ISBN 3-540-60450-2

Weblinks Bearbeiten

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Veröffentlichungsdatum:
Die thermische Analyse ist eine Untersuchungsmethode zur Messung von physikalischen und chemischen Eigenschaften von Elementen und Verbindungen Das Anwendungsgebiet der thermischen Analyse umfasst chemische pharmazeutische und technische Fragestellungen Die DIN 51005 gibt folgende Definition Thermische Analyse ist ein Oberbegriff fur Methoden bei denen physikalische und chemische Eigenschaften einer Substanz eines Substanzgemisches und oder von Reaktionsgemischen als Funktion der Temperatur oder der Zeit gemessen werden wobei die Probe einem kontrollierten Temperaturprogramm unterworfen ist Inhaltsverzeichnis 1 Einteilung 2 Bedeutung fur die Werkstoffkunde 3 Literatur 4 WeblinksEinteilung BearbeitenBei der dynamischen thermischen Analyse wird der zu untersuchende Stoff langsam d h im thermodynamischen Gleichgewicht erhitzt beziehungsweise abgekuhlt Gleichzeitig ermittelt ein Thermoelement standig die Temperatur Die statische thermische Analyse wird unter anderem in der Mineralogie gebraucht Die zu untersuchende Mineralprobe wird dabei uber Stunden oder Tage auf eine konstante Temperatur gebracht Wahrend dieser Zeit wird der Wasser beziehungsweise Gluhverlust erfasst und aufgezeichnet Auf diese Weise lassen sich Umwandlungspunkte von fest nach flussig bis gasformig Schmelz und Siedepunkt bei Temperaturanderungen ermitteln siehe auch Aggregatzustand Alternativ kann man auch anhand der sich andernden Grossen unterscheiden Energetische Vorgange Differenz Thermoanalyse DTA dynamische Differenzkalorimetrie DDK engl differential scanning calorimetry DSC Mechanische Vorgange dynamisch mechanische Analyse DMA Massenandernde Vorgange Thermogravimetrie TG Emissionsgasanalyse EGA englisch Evolved Gas Analysis oft gekoppelt mit TG Volumenanderung thermomechanische Analyse TMA DilatometrieAnderung optischer Eigenschaften thermooptische Analyse TOA Daruber hinaus gibt es Methoden bei denen die oben genannten Vorgange kombiniert werden Ein Beispiel ist die simultane thermische Analyse STA einer Kombination von Thermogravimetrie TG und dynamischer Differenzkalorimetrie DSC Bedeutung fur die Werkstoffkunde Bearbeiten nbsp Abkuhlkurven verschiedener StoffeVon besonderem Interesse sind bei Metallen Legierungen und Kunststoffen die Ubergange von fest nach flussig sowie eventuelle Temperaturanderungen im festen Zustand da sich auch Umwandlungen des Kristallsystems durch Haltepunkte bemerkbar machen Kristallsystem Umwandlungen lassen sich nutzen um die Harte von Metallen und Legierungen zu erhohen Die Messergebnisse werden in Temperatur Zeit Diagramme eingetragen Die miteinander verbundenen Punkte ergeben die Aufheiz beziehungsweise Abkuhlkurven Die nebenstehenden Abkuhlkurven sind beispielsweise charakteristisch fur amorphe Stoffe 1 ein reines Element bzw ein Eutektikum 2 eine Legierung mit Mischkristallbildung 3 und eine naheutektische Legierung 4 Kurven 2 3 und 4 siehe auch LegierungLiteratur BearbeitenDIN 51004 Juni 1994 Thermische Analyse TA Bestimmung der Schmelztemperaturen kristalliner Stoffe mit der Differenzthermoanalyse DTA DIN 51005 August 2005 Thermische Analyse TA Begriffe DIN 51006 Juli 2005 Thermische Analyse TA Thermogravimetrie TG Grundlagen DIN EN ISO 11357 1 2009 Kunststoffe Dynamische Differenz Thermoanalyse DSC Teil 1 Allgemeine Grundlagen DIN 53765 1994 Prufung von Kunststoffen und Elastomeren Thermische Analyse Dynamische Differenzkalorimetrie DDK Gabriela Riedel Gottfried Wilhelm Ehrenstein Pia Trawiel Praxis der Thermischen Analyse von Kunststoffen Carl Hanser Munchen ISBN 3 446 22340 1 W F Hemminger H K Cammenga Methoden der Thermischen Analyse Springer Berlin ISBN 3 540 15049 8 G Hohne W Hemminger H J Flammersheim Differential Scanning Calorimetry An Introduction for Practitioners Springer Berlin ISBN 3 540 59012 9 P J Haines Principles of Thermal Analysis and Calorimetry The Royal Society of Chemistry 2002 ISBN 0 85404 610 0 J L Ford P Timmins Pharmaceutical Thermal Analysis Techniques and Applications Ellis Horwood Limited 1989 ISBN 0 7458 0346 6 Europaisches Arzneibuch Deutscher Apotheker Verlag Stuttgart 6 Ausgabe 2008 S 71 74 ISBN 978 3 7692 3962 1 Skoog Leary Instrumentelle Analytik Springer Verlag 1996 S 611 622 ISBN 3 540 60450 2Weblinks BearbeitenIWF Thermische AnalyseNormdaten Sachbegriff GND 4135675 5 lobid OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Thermische Analyse amp oldid 229033542