Thermogravimetric Analysis In Hindi – ठेर्मोग्रविमेत्रिक विश्लेषण

Thermogravimetric Analysis In Hindi: थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (Thermogravimetric Analysis) या थर्मल ग्रेविमेट्रिक विश्लेषण ( टीजीए ) थर्मल विश्लेषण की एक विधि है जिसमें तापमान में परिवर्तन के रूप में नमूने के द्रव्यमान को समय के साथ मापा जाता है। यह माप भौतिक घटनाओं के बारे में जानकारी प्रदान करता है, जैसे चरण संक्रमण , अवशोषण , सोखना और desorption ; साथ ही रासायनिक घटनाएं जिनमें रसायन , थर्मल अपघटन , और ठोस-गैस प्रतिक्रियाएं (जैसे, ऑक्सीकरण या कमी ) शामिल हैं।

थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण – Thermogravimetric analysis In Hindi

Thermogravimetric Analysis

थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (Thermogravimetric Analysis) (टीजीए) एक उपकरण पर आयोजित किया जाता है जिसे थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषक कहा जाता है। एक थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषक लगातार द्रव्यमान को मापता है जबकि एक नमूने का तापमान समय के साथ बदलता रहता है। थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (Thermogravimetric Analysis) में द्रव्यमान, तापमान और समय को आधार माप माना जाता है, जबकि इन तीन आधार मापों से कई अतिरिक्त उपाय प्राप्त किए जा सकते हैं।

एक विशिष्ट थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषक में एक प्रोग्राम योग्य नियंत्रण तापमान के साथ एक भट्ठी के अंदर स्थित नमूना पैन के साथ एक सटीक संतुलन होता है। तापमान को आम तौर पर स्थिर दर पर बढ़ाया जाता है (या कुछ अनुप्रयोगों के लिए तापमान को लगातार बड़े पैमाने पर नुकसान के लिए नियंत्रित किया जाता है) थर्मल प्रतिक्रिया उत्पन्न करने के लिए। ऊष्मीय प्रतिक्रिया विभिन्न प्रकार के वातावरणों में हो सकती है, जिनमें शामिल हैं: परिवेशी वायु , निर्वात , अक्रिय गैस, ऑक्सीकरण/घटाने वाली गैसें, संक्षारक गैसें, कार्बराइजिंग गैसें, तरल पदार्थ के वाष्प या “स्व-निर्मित वातावरण”; साथ ही विभिन्न प्रकार के दबाव जिनमें शामिल हैं: एक उच्च वैक्यूम, उच्च दबाव, निरंतर दबाव, या एक नियंत्रित दबाव।

थर्मल प्रतिक्रिया से एकत्र किए गए थर्मोग्रैविमेट्रिक डेटा को एक्स-अक्ष पर तापमान या समय बनाम y अक्ष पर द्रव्यमान या प्रारंभिक द्रव्यमान के प्रतिशत के एक भूखंड में संकलित किया जाता है। यह भूखंड, जिसे अक्सर चिकना किया जाता है, को TGA वक्र कहा जाता है । टीजीए वक्र (डीटीजी वक्र) के पहले व्युत्पन्न को गहराई से व्याख्याओं के साथ-साथ अंतर थर्मल विश्लेषण के लिए उपयोगी विभक्ति बिंदुओं को निर्धारित करने के लिए प्लॉट किया जा सकता है ।

विशेषता अपघटन पैटर्न के विश्लेषण के माध्यम से सामग्री लक्षण वर्णन के लिए एक टीजीए का उपयोग किया जा सकता है। यह थर्मोप्लास्टिक्स , थर्मोसेट्स , इलास्टोमर्स , कंपोजिट्स , प्लास्टिक फिल्मों , फाइबर्स , कोटिंग्स , पेंट्स और ईंधन सहित बहुलक सामग्री के अध्ययन के लिए विशेष रूप से उपयोगी तकनीक है ।

टीजीए के प्रकार – Types of TGA

थर्मोग्रैविमेट्री तीन प्रकार की होती है:

इज़ोटेर्मल या स्टैटिक थर्मोग्रैविमेट्री: इस तकनीक में, नमूना वजन को स्थिर तापमान पर समय के एक फलन के रूप में दर्ज किया जाता है।
क्वासिस्टैटिक थर्मोग्रैविमेट्री: इस तकनीक में, नमूना तापमान को इज़ोटेर्मल अंतरालों द्वारा अलग किए गए अनुक्रमिक चरणों में उठाया जाता है, जिसके दौरान नमूना द्रव्यमान अगले तापमान रैंप की शुरुआत से पहले स्थिरता तक पहुंच जाता है।
गतिशील थर्मोग्रैविमेट्री: इस तकनीक में नमूने को ऐसे वातावरण में गर्म किया जाता है जिसका तापमान रैखिक तरीके से बदलता है।

अनुप्रयोग – Application

थर्मल स्थिरता – thermal stability

टीजीए का उपयोग किसी सामग्री की थर्मल स्थिरता का मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है। एक वांछित तापमान सीमा में, यदि कोई प्रजाति ऊष्मीय रूप से स्थिर है, तो कोई बड़े पैमाने पर परिवर्तन नहीं होगा। नगण्य जन हानि टीजीए ट्रेस में कम या कोई ढलान से मेल खाती है। टीजीए सामग्री का ऊपरी उपयोग तापमान भी देता है। इस तापमान से परे सामग्री ख़राब होने लगेगी।

TGA का उपयोग पॉलिमर के विश्लेषण में किया जाता है। पॉलिमर आमतौर पर विघटित होने से पहले पिघल जाते हैं, इस प्रकार टीजीए का उपयोग मुख्य रूप से पॉलिमर की थर्मल स्थिरता की जांच के लिए किया जाता है। अधिकांश पॉलिमर 200 डिग्री सेल्सियस से पहले पिघल जाते हैं या खराब हो जाते हैं। हालांकि, ऊष्मीय रूप से स्थिर पॉलिमर का एक वर्ग है जो हवा में कम से कम 300 डिग्री सेल्सियस और अक्रिय गैसों में 500 डिग्री सेल्सियस के तापमान को संरचनात्मक परिवर्तन या ताकत के नुकसान के बिना सहन करने में सक्षम है, जिसका विश्लेषण टीजीए द्वारा किया जा सकता है।

ऑक्सीकरण और दहन – Oxidation and combustion

सबसे सरल सामग्री लक्षण वर्णन एक प्रतिक्रिया के बाद शेष अवशेष है। उदाहरण के लिए, सामान्य परिस्थितियों में एक थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषक में एक नमूना लोड करके एक दहन प्रतिक्रिया का परीक्षण किया जा सकता है । थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषक नमूने में आयन के दहन को उसके प्रज्वलन तापमान से परे गर्म करके पैदा करेगा । प्रारंभिक द्रव्यमान के प्रतिशत के रूप में y अक्ष के साथ प्लॉट किए गए परिणामी TGA वक्र वक्र के अंतिम बिंदु पर अवशेष दिखाएगा।

टीजीए में ऑक्सीडेटिव मास लॉस सबसे आम देखने योग्य नुकसान हैं।

कॉपर मिश्र धातुओं में ऑक्सीकरण के प्रतिरोध का अध्ययन करना बहुत महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, नासा (नेशनल एरोनॉटिक्स एंड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन) दहन इंजनों में उनके संभावित उपयोग के लिए उन्नत तांबा मिश्र धातुओं पर शोध कर रहा है । हालांकि, इन मिश्र धातुओं में ऑक्सीडेटिव गिरावट हो सकती है क्योंकि कॉपर ऑक्साइड ऑक्सीजन से भरपूर वातावरण में बनते हैं। ऑक्सीकरण का प्रतिरोध बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि नासा शटल सामग्री का पुन: उपयोग करने में सक्षम होना चाहता है। व्यावहारिक उपयोग के लिए इस तरह की सामग्री के स्थिर ऑक्सीकरण का अध्ययन करने के लिए टीजीए का उपयोग किया जा सकता है।

टीजी विश्लेषण के दौरान दहन उत्पादित टीजीए थर्मोग्राम में बने अलग-अलग निशानों द्वारा पहचाना जा सकता है। एक दिलचस्प उदाहरण के रूप में उत्पादित अशुद्ध कार्बन नैनोट्यूब के नमूनों के साथ होता है जिसमें बड़ी मात्रा में धातु उत्प्रेरक होता हैवर्तमान। दहन के कारण, एक TGA ट्रेस एक अच्छी तरह से व्यवहार किए गए फ़ंक्शन के सामान्य रूप से विचलित हो सकता है। यह घटना तेजी से तापमान परिवर्तन से उत्पन्न होती है। जब वजन और तापमान को समय की तुलना में प्लॉट किया जाता है, तो पहले व्युत्पन्न प्लॉट में एक नाटकीय ढलान परिवर्तन नमूना के बड़े पैमाने पर नुकसान और थर्मोकपल द्वारा देखे गए तापमान में अचानक वृद्धि के साथ समवर्ती होता है। बड़े पैमाने पर नुकसान सामग्री में विसंगतियों के कारण जलने से निकलने वाले धुएं के कणों का परिणाम हो सकता है, खराब नियंत्रित वजन घटाने के कारण कार्बन के ऑक्सीकरण से परे।

अलग-अलग बिंदुओं पर एक ही नमूने पर अलग-अलग वजन घटाने का उपयोग नमूने के अनिसोट्रॉपी के निदान के रूप में भी किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक नमूने के ऊपर और नीचे की ओर के छितरे हुए कणों के साथ नमूनाकरण अवसादन का पता लगाने के लिए उपयोगी हो सकता है, क्योंकि थर्मोग्राम ओवरलैप नहीं होंगे, लेकिन उनके बीच एक अंतर दिखाएगा यदि कण वितरण एक तरफ से अलग है।

थर्मोग्रैविमेट्रिक कैनेटीक्स – Thermogravimetric kinetics

विभिन्न सामग्रियों के पायरोलिसिस और दहन प्रक्रियाओं में शामिल थर्मल (उत्प्रेरक या गैर-उत्प्रेरक) अपघटन के प्रतिक्रिया तंत्र में अंतर्दृष्टि के लिए थर्मोग्रैविमेट्रिक कैनेटीक्स का पता लगाया जा सकता है ।

किसिंजर विधि का उपयोग करके अपघटन प्रक्रिया की सक्रियता ऊर्जा की गणना की जा सकती है।

हालांकि एक निरंतर ताप दर अधिक सामान्य है, एक निरंतर द्रव्यमान हानि दर विशिष्ट प्रतिक्रिया कैनेटीक्स को रोशन कर सकती है। उदाहरण के लिए, पॉलीविनाइल ब्यूटिरल के कार्बोनाइजेशन के गतिज मापदंडों को 0.2 wt%/मिनट की निरंतर द्रव्यमान हानि दर का उपयोग करते हुए पाया गया था।

अन्य उपकरणों के साथ संयोजन में संचालन – Operation in conjunction with other equipment

थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (Thermogravimetric Analysis) को अक्सर अन्य प्रक्रियाओं के साथ जोड़ा जाता है या अन्य विश्लेषणात्मक तरीकों के साथ संयोजन में उपयोग किया जाता है।

उदाहरण के लिए, टीजीए उपकरण लगातार एक नमूने का वजन करता है क्योंकि इसे फूरियर-ट्रांसफॉर्म इंफ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआईआर) और मास स्पेक्ट्रोमेट्री गैस विश्लेषण के साथ युग्मन के लिए 2000 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान तक गर्म किया जाता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, नमूने के विभिन्न घटक विघटित हो जाते हैं और प्रत्येक परिणामी द्रव्यमान परिवर्तन का भार प्रतिशत मापा जा सकता है।

क्रमांक।थर्मल ग्रेविमेट्रिक विश्लेषण (टीजीए)विभेदक थर्मल विश्लेषण (डीटीए)
1टीजीए में वजन घटाने या बढ़ने को तापमान या समय के एक फलन के रूप में मापा जाता है।डीटीए में एक नमूने और संदर्भ के बीच तापमान के अंतर को तापमान के एक फलन के रूप में मापा जाता है।
2TGA वक्र क्षैतिज और घुमावदार भागों को शामिल करने वाले चरणों के रूप में प्रकट होता है।डीटीए वक्र ऊपर और नीचे की चोटियों को दर्शाता है।
3टीजीए में प्रयुक्त उपकरण थर्मोबैलेंस है।डीटीए में प्रयुक्त उपकरण एक डीटीए उपकरण है।
4टीजीए केवल उन पदार्थों के लिए सूचना देता है जो गर्म करने या ठंडा करने पर द्रव्यमान में परिवर्तन दिखाते हैं।सार्थक जानकारी प्राप्त करने के लिए डीटीए को नमूने के द्रव्यमान में बदलाव की आवश्यकता नहीं है।डीटीए का उपयोग किसी भी प्रक्रिया का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है जिसमें गर्मी अवशोषित या मुक्त होती है।
5टीजीए के लिए उपयोग किया जाने वाला ऊपरी तापमान सामान्य रूप से 1000 डिग्री सेल्सियस होता है।डीटीए के लिए उपयोग किया जाने वाला ऊपरी तापमान अक्सर टीजीए (1600 डिग्री सेल्सियस जितना ऊंचा) से अधिक होता है।
6द्रव्यमान में हानि को मापकर थर्मल वक्र से मात्रात्मक विश्लेषण किया जाता है\bigtriangleupm।चोटी के क्षेत्रों और चोटी की ऊंचाई को मापकर मात्रात्मक विश्लेषण किया जाता है।
7टीजीए में प्राप्त डेटा सामग्री की शुद्धता और संरचना, सामग्री के सुखाने और प्रज्वलन तापमान और यौगिकों के स्थिरता तापमान को जानने में उपयोगी है।डीटीए में प्राप्त डेटा का उपयोग पदार्थों के संक्रमण, प्रतिक्रियाओं और गलनांक के तापमान को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

1 thought on “Thermogravimetric Analysis In Hindi – ठेर्मोग्रविमेत्रिक विश्लेषण”

Leave a Comment