Cómo interpretar curvas de TGA y DSC con el visor gratuito de análisis térmico de MolDraw
Respuesta corta: abre el visor de TGA y DSC, pulsa Abrir archivo(s) de TGA / DSC o suelta en la página una exportación de texto CSV, de TA Instruments, NETZSCH o METTLER. El visor enumera cada etapa de TGA con su onset, su pico DTG, su pérdida de masa y el residuo final. En DSC encuentra la transición vítrea, la fusión y la cristalización, con el ΔH y el % de cristalinidad. Tus archivos se quedan en tu dispositivo.
Prueba aquí el visor de TGA y DSC
Pulsa CaC2O4·H2O (TGA + DSC) en el visor para cargar un ejemplo clásico de tres etapas.
¿Por qué usar un visor en el navegador para el análisis térmico?
El software de análisis térmico suele tener la licencia en el ordenador junto al instrumento, y las exportaciones de distintos fabricantes no coinciden en las unidades ni en hacia dónde apunta un proceso endotérmico. El visor de MolDraw lee las exportaciones de texto habituales, te deja fijar el convenio de signos y mide las etapas y los picos siempre de la misma forma.
TGA y DSC en pocas palabras
El análisis termogravimétrico (TGA) registra la masa de una muestra mientras se calienta. Cada caída es una etapa de pérdida de masa, como la pérdida de agua o de disolvente, o una descomposición. La masa que queda al final es el residuo, como cenizas, carga mineral o un óxido.
La curva DTG es la derivada de la masa respecto a la temperatura. Convierte cada etapa en un pico en el punto de pérdida más rápida. La temperatura de onset se suele obtener con tangentes: la tangente en el punto de máxima pendiente corta la meseta anterior a la etapa.
El oxalato de calcio monohidratado es el ejemplo de libro de texto. Pierde agua (12,3 % de la masa inicial), después monóxido de carbono (19,2 %) y después dióxido de carbono (30,1 %), y deja óxido de calcio.
La calorimetría diferencial de barrido (DSC) mide el flujo de calor hacia una muestra en comparación con una referencia. La transición vítrea (Tg) es un escalón, causado por un cambio en la capacidad calorífica (Δcp). La fusión es un pico endotérmico. La cristalización al enfriar es exotérmica, como también lo es la cristalización en frío al calentar un polímero templado como el PET.
El área de un pico da la entalpía ΔH. En un polímero semicristalino, la cristalinidad es Xc = (ΔHm − |ΔHcc|) / (ΔH100% × w) × 100, donde ΔH100% es la entalpía de fusión de un polímero totalmente cristalino y w es la fracción en peso de polímero. Los metales puros como el indio sirven para comprobar la calibración de temperatura y de entalpía.
Archivos que abre el visor
| CSV o TXT | Columnas de temperatura o tiempo, masa o % de masa y flujo de calor. |
|---|---|
| Exportaciones de instrumentos | Exportaciones de texto de TA Instruments Universal Analysis o TRIOS, exportaciones ASCII de NETZSCH Proteus y exportaciones de tablas de METTLER STARe. |
| Masa | La masa en mg se convierte en % de la masa inicial. |
| Segmentos | Las rampas de calentamiento y enfriamiento se dividen en segmentos. Las isotermas se omiten. |
Cómo analizar una medida paso a paso
- Pulsa Abrir archivo(s) de TGA / DSC o suelta los archivos en el recuadro. Para explorar primero, pulsa TGA de polímero con carga, DSC de PET o Calibración con indio.
- Elige TGA, DSC o TGA + DSC y después el Segmento, por ejemplo la primera rampa de calentamiento.
- Abre Configuración. Comprueba Velocidad de calentamiento (K/min), Masa de la muestra (mg) y En el archivo, lo endotérmico es. Elige Endo arriba o Exo arriba en Gráfica.
- Lee la tabla Etapas de TGA: onset, punto medio, pico DTG, endset, pérdida de masa y residuo.
- Lee la tabla Eventos de DSC. Pulsa × para descartar un evento falso. Si no se detectó un pico, amplía hasta él y pulsa Integrar la vista actual como un pico.
- En Cristalinidad por DSC, elige un Polímero o escribe ΔH100% (J/g), y fija la Fracción de polímero w (%) en muestras con carga.
- Marca Añadir para comparar en lugar de reemplazar para superponer más medidas. Guarda con Exportar PNG o Exportar CSV.
Qué hace el visor
- Etapas de TGA: la curva DTG en un segundo eje, los intervalos de las etapas sombreados y la pérdida de masa en % y en mg cuando se conoce la masa de la muestra.
- Eventos de DSC: Tg con onset, punto medio, punto de inflexión, endset y Δcp. Picos con onset, máximo, endset y ΔH, sombreados sobre la línea base.
- Líneas base y suavizado: elige una línea base de DSC Lineal o Sigmoidal y ajusta el Suavizado de DTG (°C).
- Valores predefinidos de cristalinidad: valores de ΔH100% para doce polímeros habituales, entre ellos PE, PP, PET, PLA y nailon 6.
- Comprobación de calibración: cuando un onset de fusión está cerca del del indio, el estaño, el cinc o el bismuto, el visor compara el onset y el ΔH con los valores de referencia típicos.
- Picos con pérdida de masa: en las medidas con masa y flujo de calor, los picos de DSC que se solapan con una etapa de TGA se etiquetan «con pérdida de masa», lo que ayuda a distinguir una descomposición de una fusión.
- Vista combinada y exportación: TGA + DSC pone la masa y el flujo de calor en dos ejes. El CSV contiene las curvas procesadas y las tablas de resultados.
Usos en clase y en el laboratorio
- Hidratos y solvatos: compara la pérdida de agua medida con el valor que se deduce de la fórmula, usando la calculadora de masa molar.
- Contenido de carga y cenizas: lee el residuo de una medida de un polímero con carga en aire.
- Cristalinidad de polímeros: carga una medida de calentamiento de PET, encuentra la cristalización en frío y la fusión y obtén Xc.
- Comparación de lotes: superpón medidas y compara onsets y residuos.
Consejos y límites
- Comprueba primero el signo de lo endotérmico. Un signo erróneo intercambia las etiquetas de fusión y cristalización.
- El ΔH es el área del pico dividida entre la velocidad de calentamiento, así que una velocidad errónea da un ΔH erróneo.
- Los onsets se desplazan con la velocidad de calentamiento, la masa de la muestra y el gas. Compara solo medidas realizadas de la misma forma.
- Integrar la vista actual como un pico añade un pico, no una transición vítrea.
- Con el eje X en Tiempo, el visor muestra las curvas sin procesar y sin marcas de análisis.
La página de herramientas recoge todos los visores de datos gratuitos de MolDraw.
Preguntas y respuestas
¿Qué diferencia hay entre el onset de TGA y el pico DTG?
El onset es donde empieza la etapa, obtenido con una tangente extrapolada hacia atrás hasta la meseta. El pico DTG es donde la pérdida de masa es más rápida. En calentamiento, el pico DTG está por encima del onset, así que indica cuál de los dos das.
¿Por qué mi pico de fusión aparece como exotérmico?
El convenio de signos del archivo se dedujo al revés. Cambia En el archivo, lo endotérmico es a la otra opción. Gráfica solo determina si los procesos endotérmicos apuntan hacia arriba o hacia abajo en pantalla.
¿Puedo obtener ΔH en J/g si mi flujo de calor está en mW?
Sí. Escribe la masa de la muestra en Masa de la muestra (mg). El visor divide entonces el flujo de calor entre la masa y da el ΔH en J/g.
¿Cómo compruebo la calibración de mi DSC con indio?
Abre tu medida de indio. Cuando un onset de fusión está cerca del del indio, el estaño, el cinc o el bismuto, el visor muestra las diferencias de onset y de ΔH respecto a los valores típicos. Usa el certificado de tu patrón para la comprobación final.