Способ термогравиметрических исследований нестехиометрических окислов Советский патент 1988 года по МПК G01N5/02 

10

16

20

Изобретение относится к термоди- амическим исследованиям, а именно к ермогравиметрическим методам иссле- 1,ования зависимости химического поенциала кислорода от состава несте- иометрических окислов.

Целью изобретения является расширение температурного диапазона исследований.

Пример, Образец UO с известным химическим потенциалом кислорода и составом подвешивают к чувствительному элементу микровесов, герметизируют устройство и откачивают его до авления 1-5 МПа, После этого заполяют объем устройства инертным газом и нагревают образец до температуры Ttu, при которой изменением его массы за счет испарения можно пренебречь, при этом показания микровесов принимают за точку отсчета изменения массы образца. Нагревают образец до заданной температуры, при которой необходимо определить состав образца при заданном значении его химического потенциала кислорода. Наполняют объем устройства химически активным газом с заданным химическим потенциалом кислорода и регистрируют скорость из- 30 менения массы образца до тех пор, пока она не станет постоянной, после чего фиксируют ее значение на линейном участке изменения массы образца. Наполняют устройство инертным газом, охлаждают образец до температуры Ти и определяют изменение его массы относительно выбранной точки отсчета. Затем посредством химически активного газа, имеющего химический потенциал кислорода, равный начальному химическому потенциалу кислорода образца при температуре Ти, устанавливают в образце начальный состав и вновь в атмосфере инертного газа определяют изменение массы относительно выбранной точки отсчета. По разнице полученных изменений масс определяют состав, который образец имел при заданной температуре и химическом потенциале кислорода.

Исходный образец имел массу 0,98967 г, площадь поверхности 1,11 см , содержание кислорода в нем составляло 2,000 ед, 0/М, а его химический потенциал кислорода был равен 502,4 к71ж/моль при 1300 К. За начальную точку отсчета изменения массы принимали показания микровесов

40

50

25

25

4g

gg

0

6

0

30 при измерении массы этого образца в атмосфере аргона при 1300 К, После выдержки образца при заданной температуре, равной 2300 К, в газовой среде Аг - 7% П., с химическим потенциалом кислорода 578,3 кДж/моль в течение 40 мин изменение его массы стало линейным, а скорость изменения массы - равной 4,02-10 г/с. После охлаждения образца в аргоне до 1300 К изменение его массы относительно выбранной точки отсчета составило 0,00231 г, а после установления начального состава - 0,00117 г.

Из полученных данных было найдено, что химическому потенциалу кислорода, равному 578,3 кДж/моль, при 2300 К соответствует состав 1,980 ед, 0/М, а скорость испарения образца при этой температуре равна 3,6210 г/м с. При использовании известного способа химическому потенциалу кислорода 578,3 кДж /моль при 2300 К соответст- 25 вует равновесный состав 1,951 ед, 0/М, а следовательно, погрешность в этом случае составляет 0,029ед, 0/М,

Формула изобретения

Способ термогравиметрических исследований нестехиометрических окислов, заключающийся в том, что образец с известным составом (0/М)т и массой нагревают до заданной температуры в окислительно-восстановительной газовой среде с заданным значением химического потенциала кислорода и выдерживают до достижения равновесного состава | непрерывно регистрируя его массу, отличающийся

тем.

что, с целью расширения температурного диапазона исследований, предварительно регистрируют массу образца в

инертной атмосфере при температуре, при которой испарением образца можно пренебречь, нагревают до заданной температуры, заменяют инертную атмосферу окислительно-восстановительной газовой средой с заданным значением химического потенциала кислорода, выдерживают образец до начала линейного изменения его массы, охлаждают в инертной атмосфере до температуры Ты,

регистрируют массу образца т, заменяют инертную атмосферу окислительно-восстановительной газовой средой с химическим потенциалом кислорода, равным начальному значению химичесдерживают образец до дocт шeния рав- т +тпо-т,

нопеспого состава и D инертной атмосгде Шо начальная масса; фере вновь регистрируют его массу

i- f/ с т. - масса образца при нагреваnij, а состав образца, равновесный

НИИ в инертной атмосфере; заданному химическому потенциалу кис- .,ч

(0/М)о - начальное отношение массы лорода окислительно-восстановителькислорода к массе вещества; НОИ среды при заданной температуре, .

0/М - определяемый состав окислов; определяют из выражениящ

П1J масса образца при достижении

0/М(0/М)„ 16(0/M)oJ ,равновесия;

10/ « - атомарная масса металла.

Изобретение относится к термодинамическим исследованиям, а именно к термогравиметрическим методам исследования зависимости химического потенциала кислорода нестехиометри- ческих окислов от их состава, и позволяет проводить исследования при высоких температурах, одновременно определяя скорость испарения окислов. О достижении равновесного состава образца, нагреваемого в химически активном газе с известным химическим потенциалом кислорода, судят по началу линейного изменения его массы, после чего при температуре, при которой его испарением можно пренебречь, в инертной атмосфере определяют изменение его массы относительно начальной массы образца, измеренной в этих же условиях. Затем при помощи химически активной газовой среды доводят состав образца до начального значения и вновь в инертной атмосфере при той же температуре определяют изменение его массы относительно начального значения. По измеренным значениям изменения масс определяют состав окисла, соответствующий известному химическому потен- . циалу кислорода при заданной температуре, а по наклону линейной зависимости изменения массы - скорость испарения окисла. (О