ОБНАРУЖЕНИЕ И КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ АМОРФНОЙ ЧАСТИ В ПОРОШКАХ

Аморфное состояние является метастабильным по отношению к кристаллическому состоянию; поэтому может происходить перекристаллизация. Измерение теплоты перекристаллизации позволяет определять содержание аморфной части, используя площадь пика перекристаллизации. Содержание аморфной части испытуемого образца рассчитывают отношением выходных данных микрокалориметра для испытуемого образца к выходным данным для аморфного стандартного образца. Диапазон значений содержания аморфной части, охватываемый данным методом, зависит от конкретного испытуемого образца; в благоприятных случаях могут быть достигнуты пределы обнаружения ниже 1%.

Перекристаллизация может быть инициирована, если подвергнуть образец воздействию более высокой относительной влажности или атмосферы, содержащей органический пар. Испытуемый образец, как правило, помещают в ампулу, которая также содержит небольшую пробирку с водным насыщенным раствором соли, органическим растворителем или смесью растворителей.

Теплота перекристаллизации обычно измеряется с использованием образца фиксированной массы, помещенного в стакан или стальной сосуд. Пробирка, содержащая насыщенный раствор соли или органический растворитель, выбирается таким образом, чтобы она была достаточно большой для полного насыщения атмосферы над образцом. Масса испытуемого образца и природа атмосферного пара над ним выбираются таким образом, чтобы в процессе перекристаллизации наблюдался отчетливый пик, четко отделенный от исходных тепловых эффектов, вызванных введением образца.

Условия, при которых происходит переход аморфной фазы в термодинамически более стабильное кристаллическое состояние, оказывают значительное влияние на время перекристаллизации. В частности, физические смеси из чистых аморфных и чистых кристаллических веществ будут отличаться от частично кристаллического вещества в проявлении своих свойств. Такие влияния следует учитывать при разработке метода.

Типичный отклик для перекристаллизации преимущественно аморфного вещества показан на рисунке 2.1.10.6.-1. Первая часть кривой отображает несколько конкурирующих процессов, происходящих одновременно, таких как поглощение водяного пара аморфными частями порошка и выделение водяного пара из пробирки. После первоначального отклика отмечается большой экзотермический отклик, вызванный перекристаллизацией аморфного вещества. Присутствует также происходящее, но невидимое удаление избытка воды из перекристаллизованных частей и ее конденсация. Таким образом, площадь под этим экзотермическим откликом перекристаллизации пропорциональна теплоте перекристаллизации.

Рисунок 2.1.10.6.-1. - Типичные для микрокалориметрического измерения выходные данные по мощности (мкВт) в виде функции времени (часы): пик разрушения аморфной структуры (1) и пик кристаллизации (2) для преимущественно аморфной лактозы при температуре 25 °C и относительной влажности 75%