L’analyse thermogravimétrique est une technique utilisée dans la science et l’industrie pour caractériser l’évolution d’un échantillon solide à mesure qu’il se réchauffe progressivement. L’échantillon peut changer en raison de la perte d’humidité, des changements dans la structure cristalline ou des changements moléculaires dus à la décomposition. Ce type d’analyse est utilisé pour caractériser des échantillons de polymères et de charbon, pour dater des peintures, et pour de nombreuses autres utilisations.
L’analyse des échantillons se fait dans un environnement contrôlé dans lequel l’échantillon est pesé en continu pendant qu’il est chauffé. Un gaz inerte peut être introduit pour éviter l’oxydation lors du chauffage. La sortie consiste en une courbe de température en fonction de la perte de poids. Lorsqu’ils sont présentés sous sa forme différentielle, les changements de pente de la courbe deviennent des pics, ce qui permet aux scientifiques de discerner plus facilement le point de transformation dans l’échantillon.
L’analyse gravimétrique ou l’analyse dans laquelle la quantité finale est déterminée par pesée de l’échantillon est généralement une technique analytique très précise. L’analyse thermogravimétrique, quant à elle, est davantage une technique descriptive. Les pics peuvent être mesurés en énergie libérée ou absorbée par un déplacement de la structure de l’échantillon. Dans certaines molécules hydrogénées, un pic se produira lorsque la chaleur éliminera l’hydratation. La chaleur nécessaire pour provoquer un tel changement est également une mesure de la force de liaison entre la molécule et la molécule d’eau.
Les polymères sont souvent décrits par analyse thermogravimétrique. Les scientifiques examinent le point de ramollissement et le point de dégradation, et ils évaluent l’analyse du mélange et la teneur en charge. Les matériaux ignifuges peuvent être testés par cette méthode, en évaluant les conditions dans lesquelles la combustion se produit.
Les matières organiques telles que le charbon peuvent être caractérisées à l’aide d’une analyse thermogravimétrique. Cette technique a remplacé les anciens tests multiples requis pour classer et évaluer le charbon entre acheteurs et vendeurs. Le test peut évaluer le pourcentage d’humidité, de substances volatiles, de carbone fixe et de cendres dans le charbon.
Certaines études cinétiques, ou études déterminant les vitesses de réactions, sont réalisées à l’aide d’une analyse thermogravimétrique. Ces études sont parfois menées en analysant en continu les gaz d’échappement de l’échantillon lorsqu’il est chauffé. Des études cinétiques peuvent déterminer l’ordre de la réaction, c’est-à-dire le nombre d’espèces moléculaires qui doivent se combiner à chaque étape de la réaction.
La chimie médico-légale a trouvé une place pour l’analyse thermogravimétrique. La technique peut caractériser les vernis et les peintures. Par comparaison avec des échantillons connus, l’âge de certaines œuvres d’art peut être déterminé. Des informations utiles concernant la stabilité des produits pharmaceutiques sont trouvées en utilisant cet instrument.