CCF20091008110

4.2. Minerały grupy smektytu (montmoriUonit)

Krzywe różnicowe termiczne montmorillonitu charakteryzują się trzema reakcjami endotermicznymi (ryc. 81, 5).

Pierwsza reakcja endotermiczna (z maksimum w temperaturze 150-180°C) występuje na skutek utraty wody nuędzycząstkowęj i jest na ogół bardzo intensywna, przy czym amplituda jej piku zależy od wilgotności powietrza, w którym znajdowała się próbka. W związku z tym przy badaniu próbek zawierających montmorillonit należy ściśle przestrzegać wskazania o trzymaniu ich w eksykato-rze z nasyconym roztworem Ca(NO;})₂ • 4H₂0 (p. Przebieg badania). Często pierwszej reakcji endotermicznej towarzyszy niewielka reakcja, również endotermiczna (w temperaturze 220-240°C), wskazująca na obecność zaadsorbowanych kationów wapnia (Ca²*) i magnezu (Mg²⁺).

Druga reakcja endotermiczna (z maksimum w temperaturze 500-700°C w zależności od odmiany minerału), związana z utratą grupy OH z siatki krystalicznej i rozpadem siatki, jest zawsze mniej intensywna niż pierwsza, co jest charakterystyczne dla montmorillonitu w odróżnieniu od minerałów grupy hydromik. Zwiększenie ilości żelaza w montmorillonitach powoduje obniżenie temperatury drugiego piku.

Powodem trzeciego przegięcia endotermicznego (z maksimum w temperaturze 800-900°C) jest rozpad bezwodnego montmorillonitu.

4.3. Minerały grupy łyszczyków (illit)

Na krzywych nagrzewania illitu obserwuje się trzy efekty endotermiczne (ryc. 81, 6).

Pierwsza reakcja endotermiczna, z maksimum w temperaturze 120-160°C, jest związana z utratą wody międzywarstwowej i charakteryzuje się na ogół mniejszą intensywnością niż reakcja druga.

Druga reakcja endotermiczna ma maksimum w temperaturze 550-650°C i jest wynikiem utraty grupy OH z wody w sieci. Reakcja ta dla większości hydrołysz-czyków jest większa od pierwszej. Na niektórych krzywych nagrzewania illitu pierwsza reakcja endotermiczna może być niekiedy bardziej intensywna niż druga, co wskazuje na domieszkę montmorillonitu tworzącego się na rozdrobnionych cząstkach illitu lub domieszkę mechaniczną.

Trzecia reakcja endotermiczna illitu zachodzi w przedziale temperatury 850-950°C, przy której następuje pełne zniszczenie struktury illitu. Intensywność tej reakcji jest różna dla różnych hydrołyszczyków. Większa intensywność, przy równoczesnym przejściu w reakcję egzotermiczną, będzie wskazywała na obecność w próbce magnezu (ponad 3% Mg) zastępującego glin (Al) w warstwach oktaedry-cznych sieci.

Egzotermiczny efekt obserwowany na krzywych różnicowych termicznych illitu (z maksimum w temperaturze 900-1000°C) jest wynikiem przekrystalizowania amorficznych produktów rozpadu illitu.

4.4. Minerały domieszki

4.4.1.    Węglany

Krzywe różnicowe termiczne kalcytu (ryc. 81, łl) charakteryzują się jednym efektem. Jest to efekt endotermiczny z maksimum w temperaturze 950°C, wywołany dysocjacją węglanu wapnia. Efekt ten jest zwykle ostry i bardzo intensywny, j Temperatura maksimum tego efektu zależy przypuszczalnie głównie od uziamienia próbki. Ze zmniejszeniem się wielkości ziam obniża się temperatura maksimum i tego efektu oraz temperatura jego początku (początku reakcji).

Krzywa różnicowa dolomitu wykazuje dwa efekty endotermiczne: efekt wy-| wołany dysocjacją węglanu magnezu, z maksimum w temperaturze około 810°C,

1 oraz efekt wywołany dysocjacją węglanu wapnia, z maksimum w temperaturze | około 950°C.

4.4.2.    Substancja organiczna

Wynikiem utleniania składników organicznych zawartych w próbce jest szeroki efekt egzotermiczny z maksimum w temperaturze 300-400°C.

4.5. Oznaczenia ilościowe

Istnieje kilka metod obliczania procentowej zawartości różnych minerałów znajdujących się w nagrzewanym gruncie. Wszystkie dają jednak tylko wartości przybliżone, przy czym stopień tego przybliżenia zależy od wielu czynników, z których najważniejsze są ilość analizowanych minerałów znajdujących się w badanej próbce oraz charakter ich zmian termicznych (nakładające się lub nie efekty zmian termicznych i zmian wagowych poszczególnych minerałów). L. Stoch (1988) opisuje metodę polegającą na porównaniu wielkości powierzchni lub amplitudy piku na krzywej DTA badanej próbki z odpowiednim pikiem czystego minerału. Oznaczenie to pozwala na uzyskanie dokładności przy sprzyjających warunkach 2-5%. Niedokładności mogą wynikać z możliwości zmienności powierzchni piku w zależności od rozdrobnienia substancji, przewodnictwa cieplnego próbki, stopnia jej ubicia w pojemniku aparatu itp. Stosunkowo często stosowanym wariantem tej metody jest porównanie krzywej DTA z krzywymi kalibracyj-nymi, będącymi termogramami mieszanin wzorcowych, zawierających analizowane minerały wymieszane w różnych proporcjach z substancją obojętną (tlenek glinu lub np. kwarc).

Na podstawie przebiegu krzywej TG można (jak już wspomniano) obliczyć wielkość straty wagowej przy poszczególnych reakcjach. Jeśli dany efekt wagowy pochodzi tylko od jednego składnika, możliwe jest na jego podstawie obliczenie ilości tego składnika. Krzywa TG jest rejestrowana na arkuszu podzielonym na 100 działek, które mają odpowiadać różnym wartościom wagowym, w zależności od czułości skali, na jaką nastawiamy przed rozpoczęciem analizy (czułość dobiera się w zależności od przewidywanej straty wagowej próbki). Jeśli, na przykład, zastosujemy czułość TG wynoszącą 200 mg (stosowaną najczęściej dla próbek

233