المسح التفاضلي لقياس السعرات الحرارية

المسح التفاضلي لقياس السعرات الحرارية
مقياس المسح التفاضلي
اختصارDSC
تصنيفالتحليل الحراري
الشركات المصنعةتي إيه إنسترومنتس،
ميتلر توليدو ،
هيتاشي ،
شيمادزو ،
بيركين إلمر ،
مالفيرن إنسترومنتس ،
نيتش-جروب
تقنيات أخرى
متعلق بقياس الحرارة الدقيقة المتساوية الحرارة
قياس الحرارة بالمعايرة المتساوية الحرارة
التحليل الميكانيكي الديناميكي
التحليل الحراري الميكانيكي
التحليل الوزني الحراري
التحليل الحراري التفاضلي
التحليل الحراري العازل

المسح التفاضلي للسعرات الحرارية ( DSC ) هو تقنية تحليل حراري يتم فيها قياس الفرق في كمية الحرارة المطلوبة لزيادة درجة حرارة العينة والمرجع كدالة لدرجة الحرارة. [1] يتم الحفاظ على كل من العينة والمرجع عند نفس درجة الحرارة تقريبًا طوال التجربة.

بشكل عام، تم تصميم برنامج درجة الحرارة لتحليل DSC بحيث تزداد درجة حرارة حامل العينة خطيًا كدالة للوقت. يجب أن تتمتع العينة المرجعية بسعة حرارية محددة جيدًا على مدى نطاق درجات الحرارة المراد مسحها.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون العينة المرجعية مستقرة، وذات نقاء عالٍ، ويجب ألا تتعرض لتغيرات كبيرة عبر مسح درجة الحرارة. عادةً، كانت المعايير المرجعية عبارة عن معادن مثل الإنديوم والقصدير والبزموت والرصاص ، [ 2 ] ولكن تم اقتراح معايير أخرى مثل البولي إيثيلين والأحماض الدهنية لدراسة البوليمرات والمركبات العضوية على التوالي.

تم تطوير هذه التقنية بواسطة ES Watson و MJ O'Neill في عام 1962، [3] وتم تقديمها تجاريًا في مؤتمر بيتسبرغ للكيمياء التحليلية والطيف التطبيقي عام 1963 .

تم تطوير أول مقياس حرارة تفاضلي مسحي أدياباتي يمكن استخدامه في الكيمياء الحيوية بواسطة PL Privalov و DR Monaselidze في عام 1964 في معهد الفيزياء في تبليسي ، جورجيا . [4] تم صياغة مصطلح DSC لوصف هذه الأداة ، التي تقيس الطاقة بشكل مباشر وتسمح بقياسات دقيقة للسعة الحرارية. [5]

أنواع

هناك نوعان رئيسيان من DSC: DSC للتدفق الحراري والذي يقيس الفرق في التدفق الحراري بين العينة والمرجع (والذي يمنحه الاسم البديل DSC متعدد الخلايا ) و DSC التفاضلي للطاقة والذي يقيس الفرق في الطاقة المقدمة للعينة والمرجع. [6] [7]

DSC التدفق الحراري

باستخدام تقنية DSC ذات التدفق الحراري، يتم حساب التغيرات في تدفق الحرارة عن طريق دمج منحنى ΔT ref- . لهذا النوع من التجارب، يتم وضع عينة وبوتقة مرجعية على حامل عينة مزود بأجهزة استشعار درجة حرارة مدمجة لقياس درجة حرارة البوتقات. يقع هذا الترتيب في فرن يتم التحكم في درجة حرارته. على عكس التصميم التقليدي، فإن الميزة الخاصة بتقنية DSC ذات التدفق الحراري هي أنها تستخدم أجهزة استشعار درجة حرارة مسطحة موضوعة رأسياً حول سخان مسطح. يجعل هذا الإعداد من الممكن الحصول على هيكل صغير وخفيف الوزن وذو سعة حرارية منخفضة مع الاستمرار في العمل مثل فرن DSC العادي. [8]

DSC التفاضلي للطاقة

بالنسبة لهذا النوع من الإعداد، والمعروف أيضًا باسم DSC التعويضي للطاقة ، يتم وضع العينة وبوتقة المرجع في أفران معزولة حرارياً وليس بجوار بعضهما البعض في نفس الفرن كما هو الحال في تجارب DSC ذات التدفق الحراري. [9] ثم يتم التحكم في درجة حرارة كلتا الغرفتين بحيث تكون نفس درجة الحرارة موجودة دائمًا على كلا الجانبين. ثم يتم تسجيل الطاقة الكهربائية المطلوبة للحصول على هذه الحالة والحفاظ عليها بدلاً من فرق درجة الحرارة بين البوتقتين. [10]

المسح الضوئي السريع DSC

لقد شهد العقد الأول من القرن الحادي والعشرين التطور السريع لتقنية Fast-scan DSC (FSC)، [11] وهي تقنية قياس حراري جديدة تستخدم أجهزة استشعار دقيقة. تتمثل التطورات الرئيسية لهذه التقنية في معدل المسح الفائق الارتفاع، والذي يمكن أن يصل إلى 10 6 K/s، والحساسية الفائقة الارتفاع، مع دقة سعة حرارية أفضل عادةً من 1 nJ/K. [12]

لقد جذبت تقنية النانو كالوريمترية [13] الكثير من الاهتمام في علم المواد، حيث يتم تطبيقها لإجراء تحليل كمي للتحولات الطورية السريعة، وخاصة في التبريد السريع. مجال آخر ناشئ لتطبيق FSC هو الكيمياء الفيزيائية ، مع التركيز على الخصائص الحرارية الفيزيائية للمركبات القابلة للتغير الحراري. أصبحت كميات مثل درجة حرارة الانصهار ، وحرارة الانصهار ، والتسامي ، وضغوط التبخر ، وحرارة هذه الجزيئات متاحة. [14]

DSC المعدل بدرجة الحرارة

عند إجراء DSC المعدل بدرجة الحرارة (TMDSC، MDSC)، يتم فرض معدل التسخين الخطي الأساسي بواسطة تغير جيبي في درجة الحرارة. تتمثل فائدة هذا الإجراء في القدرة على فصل تأثيرات DSC المتداخلة عن طريق حساب الإشارات العكسية وغير العكسية. يرتبط تدفق الحرارة العكسي بالتغيرات في السعة الحرارية النوعية (→ انتقال الزجاج) بينما يتوافق تدفق الحرارة غير العكسي مع الظواهر المعتمدة على الوقت مثل المعالجة والجفاف والاسترخاء.

كشف التحولات الطورية

المبدأ الأساسي الذي يقوم عليه هذا الأسلوب هو أنه عندما تخضع العينة لتحول فيزيائي مثل التحولات الطورية ، فسوف تحتاج إلى تدفق قدر أكبر أو أقل من الحرارة إليها مقارنة بالمرجع للحفاظ على كليهما عند نفس درجة الحرارة. ويعتمد تدفق قدر أقل أو أكثر من الحرارة إلى العينة على ما إذا كانت العملية طاردة للحرارة أم ماصة للحرارة .

على سبيل المثال، عندما تذوب عينة صلبة إلى سائل، فإنها تتطلب تدفق المزيد من الحرارة إلى العينة لزيادة درجة حرارتها بنفس معدل المرجع. ويرجع هذا إلى امتصاص العينة للحرارة أثناء خضوعها للتحول الطوري الماص للحرارة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. وبالمثل، عندما تخضع العينة لعمليات طاردة للحرارة (مثل التبلور )، تكون هناك حاجة إلى حرارة أقل لرفع درجة حرارة العينة. من خلال ملاحظة الفرق في تدفق الحرارة بين العينة والمرجع، تكون أجهزة قياس السعرات الحرارية التفاضلية قادرة على قياس كمية الحرارة الممتصة أو المنبعثة أثناء مثل هذه التحولات. يمكن أيضًا استخدام DSC لمراقبة التغيرات الفيزيائية الأكثر دقة، مثل انتقالات الزجاج . يتم استخدامه على نطاق واسع في البيئات الصناعية كأداة لمراقبة الجودة نظرًا لقابليته للتطبيق في تقييم نقاء العينة ودراسة معالجة البوليمر. [15] [16] [17]

دي تي ايه

هناك تقنية بديلة تشترك في الكثير من الأمور مع التحليل التفاضلي الحراري، وهي التحليل الحراري التفاضلي . في هذه التقنية، يظل تدفق الحرارة إلى العينة والمرجع كما هو وليس درجة الحرارة. عندما يتم تسخين العينة والمرجع بنفس الطريقة، تتسبب تغيرات الطور والعمليات الحرارية الأخرى في اختلاف في درجة الحرارة بين العينة والمرجع. يوفر كل من التحليل التفاضلي الحراري والتحليل الحراري التفاضلي الحراري معلومات مماثلة. يقيس التحليل التفاضلي الحراري الطاقة المطلوبة للحفاظ على كل من المرجع والعينة عند نفس درجة الحرارة بينما يقيس التحليل الحراري التفاضلي الحراري الفرق في درجة الحرارة بين العينة والمرجع عندما يتم إدخال نفس كمية الطاقة في كليهما. [18]

منحنيات DSC

أعلى: منحنى DSC تخطيطي لكمية الطاقة المدخلة (y) المطلوبة للحفاظ على كل درجة حرارة (x)، تم مسحها ضوئيًا عبر مجموعة من درجات الحرارة. أسفل: منحنيات موحدة تحدد السعة الحرارية الأولية كمرجع. خط الأساس للمخزن المؤقت-المخزن المؤقت (منقط) وتباين البروتين-المخزن المؤقت (صلب).
منحنيات DSC الطبيعية باستخدام خط الأساس كمرجع (على اليسار)، وكسور كل حالة تكوينية (y) موجودة عند كل درجة حرارة (على اليمين)، للبروتينات ذات الحالتين (أعلى)، والثلاث حالات (أسفل). لاحظ الاتساع الضئيل في ذروة منحنى DSC للبروتين ذي الحالات الثلاث، والذي قد يبدو أو لا يبدو ذا أهمية إحصائية للعين المجردة.

النتيجة المترتبة على تجربة DSC هي منحنى تدفق الحرارة مقابل درجة الحرارة أو مقابل الزمن. هناك اتفاقيتان مختلفتان: تفاعلات طاردة للحرارة في العينة تظهر بذروة موجبة أو سالبة، اعتمادًا على نوع التكنولوجيا المستخدمة في التجربة. يمكن استخدام هذا المنحنى لحساب إنثالبيات الانتقالات . يتم ذلك عن طريق تكامل الذروة المقابلة لانتقال معين. يمكن إظهار أنه يمكن التعبير عن إنثالبية الانتقال باستخدام المعادلة التالية:

حيث هو المحتوى الحراري للانتقال، هو الثابت الحراري، و هو المساحة الواقعة تحت المنحنى. يختلف الثابت الحراري من جهاز إلى آخر، ويمكن تحديده من خلال تحليل عينة محددة جيدًا مع المحتوى الحراري للانتقال المعروف. [16]

التطبيقات

يمكن استخدام المسح التفاضلي لقياس عدد من الخصائص المميزة للعينة. باستخدام هذه التقنية، من الممكن ملاحظة أحداث الاندماج والتبلور بالإضافة إلى درجات حرارة انتقال الزجاج T g . يمكن أيضًا استخدام المسح التفاضلي لدراسة الأكسدة ، بالإضافة إلى التفاعلات الكيميائية الأخرى. [15] [16] [19]

قد تحدث انتقالات الزجاج مع زيادة درجة حرارة مادة صلبة غير متبلورة . تظهر هذه الانتقالات كخطوة في خط الأساس لإشارة DSC المسجلة. ويرجع هذا إلى خضوع العينة لتغيير في السعة الحرارية ؛ ولا يحدث أي تغيير طوري رسمي. [15] [17]

مع ارتفاع درجة الحرارة، تصبح المادة الصلبة غير المتبلورة أقل لزوجة . في مرحلة ما، قد تحصل الجزيئات على حرية حركة كافية لترتيب نفسها تلقائيًا في شكل بلوري. يُعرف هذا بدرجة حرارة التبلور ( T c ). هذا الانتقال من مادة صلبة غير متبلورة إلى مادة صلبة بلورية هو عملية طاردة للحرارة، ويؤدي إلى ذروة في إشارة DSC. مع ارتفاع درجة الحرارة، تصل العينة في النهاية إلى درجة انصهارها ( T m ). تؤدي عملية الانصهار إلى ذروة ماصة للحرارة في منحنى DSC. تجعل القدرة على تحديد درجات حرارة الانتقال والمحتوى الحراري من DSC أداة قيمة في إنتاج مخططات الطور لمختلف الأنظمة الكيميائية. [15]

يمكن أيضًا استخدام قياس السعرات الحرارية التفاضلية للحصول على معلومات قيمة عن الديناميكا الحرارية حول البروتينات. يمكن أن يكشف تحليل الديناميكا الحرارية للبروتينات عن معلومات مهمة حول البنية العالمية للبروتينات وتفاعل البروتين/الربيط. على سبيل المثال، تعمل العديد من الطفرات على خفض استقرار البروتينات، في حين يزيد ارتباط الربيطة عادةً من استقرار البروتين. [20] باستخدام DSC، يمكن قياس هذا الاستقرار من خلال الحصول على قيم طاقة جيبس ​​الحرة عند أي درجة حرارة معينة. يسمح هذا للباحثين بمقارنة الطاقة الحرة للتفكك بين البروتين الخالي من الربيطة ومجمع البروتين-الربيطة ، أو البروتينات البرية والطفرات. يمكن أيضًا استخدام DSC في دراسة تفاعلات البروتين/الدهون، والنوكليوتيدات، وتفاعلات الدواء-الدهون. [21] في دراسة تحلل البروتين باستخدام DSC، يجب أن يكون الذوبان الحراري قابلاً للعكس إلى حد ما على الأقل، حيث تعتمد حسابات الديناميكا الحرارية على التوازن الكيميائي. [21]

اعتبارات تجريبية

توجد معايير تجريبية وبيئية مختلفة يجب مراعاتها أثناء قياسات DSC. تتم مناقشة المشكلات المحتملة النموذجية بإيجاز في الأقسام التالية. تستند جميع البيانات في هذه الفقرات إلى كتب Gabbott [22] وBrown. [23]

بوتقات

إن قياسات DSC بدون بوتقة تعزز النقل الحراري نحو العينة وهي ممكنة إذا تم تصميم DSC لهذا الغرض. يجب إجراء القياسات بدون بوتقة فقط باستخدام مواد مستقرة كيميائيًا في درجات حرارة منخفضة، وإلا فقد يحدث تلوث أو تلف في المسعر. الطريقة الأكثر أمانًا هي استخدام بوتقة، والتي يتم تحديدها لدرجات الحرارة المطلوبة ولا تتفاعل مع مادة العينة (مثل بوتقة الألومينا أو الذهب أو البلاتين). إذا كان من المحتمل أن تتطور العينة إلى مواد متطايرة أو تكون في حالة سائلة، فيجب إغلاق البوتقة لمنع التلوث. ومع ذلك، إذا كانت البوتقة محكمة الغلق، فيجب مراعاة زيادة الضغط وآثار القياس المحتملة بسبب تشوه البوتقة. في هذه الحالة، يجب استخدام بوتقات ذات ثقوب صغيرة جدًا (∅~50 ميكرومتر) أو بوتقات يمكنها تحمل ضغوط عالية جدًا.

حالة العينة

يجب أن تكون العينة على اتصال جيد بسطح البوتقة. لذلك، يجب أن يكون سطح التلامس لعينة صلبة متوازيًا مستويًا. بالنسبة لقياسات DSC مع المساحيق، يمكن ملاحظة إشارة أقوى للمساحيق الدقيقة بسبب سطح التلامس الموسع. تعتمد كتلة العينة الدنيا على التحويل المراد تحليله. تكون كتلة العينة الصغيرة (~10 مجم) كافية إذا كانت الحرارة المنبعثة أو المستهلكة أثناء التحويل عالية بما يكفي. يمكن استخدام عينات أثقل للحصول على تحويل مرتبط بإطلاق أو استهلاك حرارة منخفضة، حيث تعمل العينات الأكبر أيضًا على تكبير القمم التي تم الحصول عليها. ومع ذلك، قد يؤدي حجم العينة المتزايد إلى تفاقم الدقة بسبب التدرجات الحرارية التي قد تتطور أثناء التسخين.

درجة الحرارة ومعدلات المسح

إذا كانت القمم صغيرة جدًا، فمن الممكن تكبيرها عن طريق زيادة معدل المسح. نظرًا لمعدل المسح الأسرع، يتم إطلاق المزيد من الطاقة أو استهلاكها في وقت أقصر مما يؤدي إلى قمم أعلى وبالتالي أكثر تميزًا. ومع ذلك، تؤدي معدلات المسح الأسرع إلى دقة درجة حرارة رديئة بسبب التأخر الحراري. وبسبب هذا التأخر الحراري، قد تتداخل تحولات طورية (أو تفاعلات كيميائية) تحدث في نطاق ضيق من درجات الحرارة. بشكل عام، تكون معدلات التسخين أو التبريد عالية جدًا بحيث لا يمكن اكتشاف انتقالات التوازن، لذلك هناك دائمًا تحول إلى درجات حرارة أعلى أو أقل مقارنة بمخططات الطور التي تمثل ظروف التوازن.

تطهير الغاز

يتم استخدام غاز التطهير للتحكم في بيئة العينة، من أجل تقليل ضوضاء الإشارة ومنع التلوث. يتم استخدام النيتروجين في الغالب وبالنسبة لدرجات الحرارة التي تزيد عن 600 درجة مئوية، يمكن استخدام الأرجون لتقليل فقدان الحرارة بسبب الموصلية الحرارية المنخفضة للأرجون. يمكن استخدام الهواء أو الأكسجين النقي للاختبارات التأكسدية مثل وقت الحث التأكسدي ويستخدم الهيليوم لدرجات الحرارة المنخفضة جدًا بسبب درجة الغليان المنخفضة (~4.2 كلفن عند 101.325 كيلو باسكال [24] ).

أمثلة

تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في مجموعة من التطبيقات، سواء كاختبار روتيني للجودة أو كأداة بحث. من السهل معايرة المعدات، باستخدام الإنديوم منخفض الانصهار عند 156.5985 درجة مئوية على سبيل المثال، وهي طريقة سريعة وموثوقة للتحليل الحراري. [ بحاجة لمصدر ]

البوليمرات

الانتقالات الحرارية في البوليمرات غير المتبلورة (أ) وشبه البلورية (ب) . مع ارتفاع درجة الحرارة، تمر البوليمرات غير المتبلورة وشبه البلورية بالتحول الزجاجي ( T g ). لا تظهر البوليمرات غير المتبلورة (أ) انتقالات طورية أخرى. ومع ذلك، تخضع البوليمرات شبه البلورية (ب) للتبلور والذوبان (عند درجات الحرارة T c و T m على التوالي).

تُستخدم تقنية DSC على نطاق واسع لفحص المواد البوليمرية لتحديد انتقالاتها الحرارية. تشمل الانتقالات الحرارية المهمة درجة حرارة انتقال الزجاج ( T g ) ودرجة حرارة التبلور ( T c ) ودرجة حرارة الانصهار ( T m ). يمكن الاستفادة من الانتقالات الحرارية المرصودة لمقارنة المواد، على الرغم من أن الانتقالات وحدها لا تحدد التركيب بشكل فريد. يمكن استكمال تركيب المواد غير المعروفة باستخدام تقنيات تكميلية مثل مطيافية الأشعة تحت الحمراء. تتوفر نقاط الانصهار ودرجات حرارة انتقال الزجاج لمعظم البوليمرات من التجميعات القياسية، ويمكن للطريقة إظهار تدهور البوليمر عن طريق خفض درجة حرارة الانصهار المتوقعة. تعتمد درجة حرارة الانصهار على الوزن الجزيئي للبوليمر والتاريخ الحراري. [ بحاجة لمصدر ]

يمكن تقدير نسبة المحتوى البلوري للبوليمر من قمم التبلور/الذوبان في رسم DSC باستخدام درجات حرارة الانصهار المرجعية الموجودة في الأدبيات. [25] يمكن أيضًا استخدام DSC لدراسة التحلل الحراري للبوليمرات باستخدام نهج مثل درجة حرارة/وقت بداية الأكسدة (OOT)؛ ومع ذلك، يخاطر المستخدم بتلوث خلية DSC، وهو ما قد يكون مشكلة. قد يكون التحليل الوزني الحراري (TGA) أكثر فائدة لتحديد سلوك التحلل. يمكن تحديد الشوائب في البوليمرات من خلال فحص الصور الحرارية بحثًا عن قمم شاذة، ويمكن اكتشاف المواد الملدنة عند نقاط غليانها المميزة. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون فحص الأحداث البسيطة في بيانات التحليل الحراري الحراري الأول مفيدًا لأن هذه "القمم الشاذة" ظاهريًا يمكن أن تكون في الواقع أيضًا ممثلة للتاريخ الحراري لعملية أو تخزين المادة أو الشيخوخة الفيزيائية للبوليمر. يمكن أن تسمح مقارنة بيانات الحرارة الأولى والثانية التي تم جمعها بمعدلات تسخين ثابتة للمحلل بالتعرف على كل من تاريخ معالجة البوليمر وخصائص المادة. (انظر JHFlynn.(1993) تحليل نتائج DSC بالتكامل. Thermochimica Acta، 217، 129-149.) [ بحاجة لمصدر ]

البلورات السائلة

تُستخدم تقنية DSC في دراسة البلورات السائلة . عندما تنتقل بعض أشكال المادة من الحالة الصلبة إلى السائلة، فإنها تمر بحالة ثالثة، والتي تعرض خصائص كلتا المرحلتين. يُعرف هذا السائل المتباين الخواص بالحالة البلورية السائلة أو الحالة المتوسطة الشكل. باستخدام تقنية DSC، من الممكن ملاحظة التغيرات الطفيفة في الطاقة التي تحدث عندما تنتقل المادة من الحالة الصلبة إلى البلورة السائلة ومن البلورة السائلة إلى السائل المتساوي الخواص . [16]

الاستقرار التأكسدي

يتطلب استخدام قياس السعرات التفاضلية لدراسة استقرار أكسدة العينات عمومًا حجرة عينة محكمة الغلق. ويمكن استخدامه لتحديد زمن الحث التأكسدي (OIT) لعينة. وعادةً ما يتم إجراء مثل هذه الاختبارات بشكل متساوي الحرارة (عند درجة حرارة ثابتة) عن طريق تغيير جو العينة. أولاً، يتم إحضار العينة إلى درجة حرارة الاختبار المطلوبة تحت جو خامل، عادةً النيتروجين . ثم يضاف الأكسجين إلى النظام. يتم ملاحظة أي أكسدة تحدث على أنها انحراف في خط الأساس. يمكن استخدام هذا التحليل لتحديد استقرار وظروف التخزين المثلى لمادة أو مركب. [15] يمكن أيضًا استخدام معدات المسح التفاضلي لتحديد درجة حرارة بداية الأكسدة (OOT) لمادة. في هذا الاختبار، يتم تعريض عينة (ومرجع) لجو من الأكسجين وتعريضها لمعدل ثابت من التسخين (عادةً من 50 إلى 300 درجة مئوية). سوف ينحرف منحنى تدفق الحرارة DSC عندما يبدأ التفاعل مع الأكسجين (يكون التفاعل إما طاردًا للحرارة أو ماصًا للحرارة ). يتم استخدام كل من اختباري OIT و OOT كأدوات لتحديد نشاط مضادات الأكسدة .

فحص السلامة

إن تقنية DSC تشكل أداة فحص سلامة أولية معقولة. في هذا الوضع، سيتم وضع العينة في بوتقة غير تفاعلية (غالبًا من الذهب أو الفولاذ المطلي بالذهب)، والتي ستكون قادرة على تحمل الضغط (عادةً ما يصل إلى 100 بار ). يمكن بعد ذلك استخدام وجود حدث طارد للحرارة لتقييم استقرار المادة للحرارة. ومع ذلك، نظرًا لمجموعة من الحساسية الضعيفة نسبيًا، ومعدلات المسح الأبطأ من المعتاد (عادةً 2-3 درجة مئوية / دقيقة، بسبب البوتقة الأثقل بكثير) وطاقة التنشيط غير المعروفة ، فمن الضروري خصم حوالي 75-100 درجة مئوية من البداية الأولية للحدث الطارد للحرارة المرصود لاقتراح درجة الحرارة القصوى للمادة. يمكن الحصول على مجموعة بيانات أكثر دقة من مقياس حراري كظومي ، ولكن مثل هذا الاختبار قد يستغرق 2-3 أيام من المحيط بمعدل زيادة 3 درجات مئوية لكل نصف ساعة. [ بحاجة لمصدر ]

تحليل المخدرات

تُستخدم تقنية DSC على نطاق واسع في صناعات الأدوية والبوليمرات . بالنسبة لكيميائي البوليمرات، تُعَد تقنية DSC أداة مفيدة لدراسة عمليات المعالجة ، مما يسمح بضبط خصائص البوليمر بدقة. إن الارتباط المتبادل لجزيئات البوليمر الذي يحدث في عملية المعالجة يكون طاردًا للحرارة، مما يؤدي إلى ذروة سلبية في منحنى DSC والتي تظهر عادةً بعد فترة وجيزة من انتقال الزجاج. [15] [16] [17]

في صناعة الأدوية، من الضروري أن يكون لدينا مركبات دوائية محددة جيدًا لتحديد معايير المعالجة. على سبيل المثال، إذا كان من الضروري توصيل دواء في شكل غير متبلور، فمن المستحسن معالجة الدواء عند درجات حرارة أقل من تلك التي يمكن أن يحدث فيها التبلور. [16]

التحليل الكيميائي العام

يمكن استخدام انخفاض نقطة التجمد كأداة لتحليل النقاء عند تحليله باستخدام قياس السعرات الحرارية التفاضلية. وهذا ممكن لأن نطاق درجة الحرارة الذي يذوب فيه خليط من المركبات يعتمد على كمياتها النسبية. وبالتالي، فإن المركبات الأقل نقاءً ستظهر ذروة ذوبان أوسع تبدأ عند درجة حرارة أقل من المركب النقي. [16] [17]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ Freire, Ernesto (1995), Shirley, Bret A. (ed.), "Differential Scanning Calorimetry", Protein Stability and Folding: Theory and Practice , Methods in Molecular Biology, vol. 40, Totowa, NJ: Humana Press, pp. 191–218, doi :10.1385/0-89603-301-5:191, ISBN 978-1-59259-527-3, PMID  7633523 , تم الاسترجاع في 2023-08-09
  2. ^ ياراجالا، سرينيفاساراو؛ ميشرا، راجفيندرا كومار؛ توماس، سابو؛ كالاريكال، نانداكومار؛ ماريا ، حنا ج. (11 فبراير 2019). الحشوات النانوية المعتمدة على الكربون ومركباتها النانوية المطاطية. علم السيفير. رقم ISBN 9780128173428. تم الاسترجاع بتاريخ 2023-05-10 .
  3. ^ براءة اختراع أمريكية رقم 3,263,484 .
  4. ^ علم الأحياء الجزيئي (باللغة الروسية). المجلد 6. موسكو. 1975. ص 7-33.{{cite book}}:CS1 maint: موقع الناشر المفقود ( الرابط )
  5. ^ Wunderlich B (1990). التحليل الحراري . نيويورك: أكاديميك بريس. ص 137-140. ISBN 0-12-765605-7.
  6. ^ يورتشينكو، أولينا؛ بيرناو، هانز فريدجوف؛ إنجل، لورا؛ فولينشتاين، يورجن (2023-06-16). "تقنيات التحليل الحراري التفاضلي كأداة للفحص الأولي لحفاز الاحتراق". التقارير العلمية . 13 (1): 9792. رمز Bibcode : 2023NatSR..13.9792Y. doi : 10.1038/s41598-023-36878-8. ISSN  2045-2322. PMC 10276022. PMID 37328603  . 
  7. ^ Höhne G, Breuer KH, Eysel W (أكتوبر 1983). "قياس السعرات الحرارية التفاضلية: مقارنة بين أجهزة التعويض عن الطاقة وأجهزة التدفق الحراري". Thermochimica Acta . 69 (1–2): 145–151. Bibcode :1983TcAc...69..145H. doi :10.1016/0040-6031(83)85073-4.
  8. ^ Missal W, Kita J, Wappler E, Gora F, Kipka A, Bartnitzek T, Bechtold F, Schabbel D, Pawlowski B, Moos R (2010). "مقياس حراري مصغر من السيراميك التفاضلي مع فرن مدمج وبوتقة في تكنولوجيا LTCC". Procedia Engineering . 5. Elsevier: 940–943. doi : 10.1016/j.proeng.2010.09.263 . ISSN  1877-7058.
  9. ^ IOM3. "التحليل الحراري المتزامن". www.iom3.org . تم الاسترجاع في 2024-07-27 .{{cite web}}:CS1 maint: أسماء رقمية: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  10. ^ Höhne G، Hemminger WF، Flammersheim HJ (2003). المسح التفاضلي للسعرات الحرارية . سبرينغر-فيرلاغ. ص 17 وما يليها. رقم ISBN 978-3-540-00467-7.
  11. ^ شيك سي، ماثوت في (2016). قياس السعرات الحرارية بالمسح السريع . سبرينغر. رقم ISBN 978-3-319-31329-0.
  12. ^ Poel GV, Mathot V (مارس 2006). "قياس السعرات الحرارية التفاضلية عالية السرعة/عالية الأداء (HPer DSC): معايرة درجة الحرارة في وضع التسخين والتبريد وتقليل التأخر الحراري". Thermochimica Acta . 446 (1–2): 41–54. Bibcode :2006TcAc..446...41V. doi :10.1016/j.tca.2006.02.022.
  13. ^ Garden JL, Bourgeois O (2016). Nanocalorimetry. في: Bhushan B. (المحررون) موسوعة تكنولوجيا النانو . Springer, Dordrecht. doi :10.1007/978-94-017-9780-1_208.
  14. ^ Schick C, Mukhametzyanov TA, Solomonov BN (سبتمبر 2021). "القياس الحراري السريع للمواد العضوية من المواد ذات الكتلة الجزيئية المنخفضة إلى البوليمرات". مراجعات وتقدمات في الكيمياء . 11 (1-2): 1-72. doi :10.1134/S2079978021010064. S2CID  237539353.
  15. ^ abcdef Dean JA (1995). The Analytical Chemistry Handbook . New York: McGraw Hill, Inc. pp. 15.1–15.5. ISBN 0-07-016197-6.
  16. ^ abcdefg بونجور إي (1995). دليل عملي للتحليل الآلي . فلوريدا: بوكا راتون. ص 181-191.
  17. ^ abcd Skoog DA, Holler FJ, Nieman T (1998). Principles of Instrumental Analysis (5th ed.). New York. pp. 805–808. ISBN 0-03-002078-6.{{cite book}}:CS1 maint: موقع الناشر المفقود ( الرابط )
  18. ^ جيل، ب.؛ موغدام، ت. ت.؛ رانجبار، ب. (2010). "تقنيات المسح التفاضلي للسعرات الحرارية: التطبيقات في علم الأحياء وعلوم النانو". مجلة التقنيات الجزيئية الحيوية . 21 (4): 167-193. ISSN  1524-0215. PMC 2977967. PMID  21119929 . 
  19. ^ O'Neill MJ (1964). "تحليل مقياس السعرات الحرارية الذي يتم التحكم في درجة حرارته". Anal. Chem . 36 (7): 1238–1245. doi :10.1021/ac60213a020.
  20. ^ Schön A, Brown RK, Hutchins BM, Freire E (ديسمبر 2013). "تحليل ربط الربيطة والفحص عن طريق التحول الكيميائي للتحلل". الكيمياء الحيوية التحليلية . 443 (1): 52–7. doi :10.1016/j.ab.2013.08.015. PMC 3809086. PMID  23994566 . 
  21. ^ ab Chiu MH, Prenner EJ (يناير 2011). "قياس السعرات الحرارية التفاضلية: أداة لا تقدر بثمن لتوصيف ترموديناميكي مفصل للجزيئات الكبيرة وتفاعلاتها". مجلة الصيدلة والعلوم الحيوية المتحالفة . 3 (1): 39-59. doi : 10.4103/0975-7406.76463 . PMC 3053520. PMID  21430954 . 
  22. ^ جابوت، بول (2008). مبادئ وتطبيقات التحليل الحراري . أكسفورد: دار بلاكويل للنشر. رقم ISBN 978-14-051-3171-1.
  23. ^ براون، مايكل إي. (1998). دليل التحليل الحراري والقياس الحراري، المجلد 1 - الطبعة الأولى . إلسيفير ساينس. رقم ISBN 978-00-805-3959-1.
  24. ^ مورتيمر ، تشارلز إي. مولر، أولريش. بيك، يوهانس (2015). الكيمياء: das Basiswissen der Chemie: 410 Abbildungen, 545 Formelbilder (12., korrigierte und aktualisierte Auflage ed.). شتوتغارت نيويورك: جورج ثيم فيرلاج. رقم ISBN 978-31-348-4312-5.
  25. ^ Wunderlich B (1980). "الفصل 8، الجدول VIII.6". فيزياء الجزيئات الكبيرة . المجلد 3.

قراءة إضافية

  • Brydson JA (1999). "الفصل 8: معالجة الذوبان للمواد البلاستيكية الحرارية". Plastics Materials (الطبعة السابعة). Butterworth-Heinemann. ص. 161. ISBN 978-0-08-051408-6.
  • عزرين م (1996). دليل فشل البلاستيك: الأسباب والوقاية . هانسر-SPE. ISBN 978-1-56990-184-7.
  • رايت دي سي (2001). تشقق البلاستيك الناتج عن الإجهاد البيئي . RAPRA. ISBN 978-1-85957-064-7.
  • لويس بي آر، جاج سي (2010). كاتز إي، هالاميك جيه (المحرران). هندسة البوليمرات الجنائية: لماذا تفشل المنتجات البوليمرية في الخدمة . وود هيد/سي آر سي برس. رقم ISBN 978-3-527-33894-8.
  • النتيجة المترتبة على تجربة DSC هي منحنى تدفق الحرارة مقابل درجة الحرارة أو مقابل الزمن.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=قياس_السعرات_الحرارية_المسحية_التفاضلية&oldid=1239234365"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate