Bazı mermerlerin termal bozunma kinetiği

Abstract

Bu çalışmada kalsiyum karbonatın ve dört farklı kaynaktan alınan doğal mermer türünün termal bozunma tepkimesi incelenmiştir. Örnekler için bozunma tepkimeleri sırası ile 4°C/dak., 6 °C/dak., 8 °C/dak., ve 10 °C/dak. ısıtma hızlarında oda sıcaklığı- 1273,15 K sıcaklık aralığında Shimadzu DTG-60H termal analiz cihazında gerçekleştirildi. Her bir ısıtma hızı için termogram grafikleri hazırlandı. Yayınlanmış çalışma bulguları esas alınarak termal bozunma tepkimesi Ozawa, Coats Redfern ve Friedman tarafından yöntemlerine göre değerlendirildi. Çalışmalar sonucunda ticari kalsiyum karbonat ve temel bileşeni kalsiyum karbonat olan ancak kristal yapılan farklı dört değişik mermer materyali termal bozunma tepkimesi kinetik parametrelerinin esas alman yöntem ve tepkime şartlarından etkilenmesine karşın çalışılan tüm yöntem sonuçlan birlikte değerlendirildiğinde termal bozunma tepkimesinin 0,25 mertebesinde olduğu, ortalama aktivasyon enerjisinin ise 195 kJ/mol olduğu belirlendi. Katı maddelerin termal bozunma tepkime değişkenlerini hesaplamada üç yöntemde uygundur. Bununla beraber daha uygun ve güvenilir sonuçlar almak amacıyla tepkime mertebesi tayininde öncelikle Friedman Yönteminin kullanılmasının bu yöntem ile belirlenen mertebe kullanılarak Coats Redfern Yöntemi ile de aktivasyon enerjisi başta olmak üzere diğer değişkenlerin hesaplanmasının daha doğru olacağı sonucuna varılmıştır. Ozawa Yöntemi ile aktivasyon enerjisi dışında diğer kinetik büyüklüklerin hesaplanmasında uygun program geliştirilmesi gerekmektedir. Anahtar Kelimeler: Kimyasal Kinetik, Termal Analiz, Kalsiyum Karbonat, Mermer, Aktivasyon Enerjisi

VI In this study, thermal decomposition reaction of calcium carbonate and different origins of four natural marble species were investigated. Thermal decomposition reactions of all samples were carried out as follows: 4°C/min., 6 °C/min., 8 °C/min. and 10 °C/min. at the heating rates from room temperature to 1273,15 K by using Shimadzu DTG-60H thermal analysis apparatus. Thermogravigram graphs were prepared for each of the heating rates. Thermal decomposition reactions were discussed based on the publicated datas according to the methods which evaluated by Ozawa, Coats Redfern and Friedman. In conclusion, kinetic parameters of the thermal decomposition reaction of the commercial calcium carbonate and four different marble materials which are basicly composed of calcium carbonate but have some differences of the crystal structures were affected by current methods and reaction conditions. In the case of being evaluated of this method conclusions, thermal decomposition reaction is on the level of 0,25 while average activation energy is determined as 195 kJ/mol. Though all of these techniques are proper for counting thermal decomposition kinetic parameters of solid materials, firstly, the level of reaction must be calculated at Freidman method and then using this level of reaction at Coats Redfern equation other kinetic parameters must be calculated. So more proper and reliable results are obtained. All of these parametres are calculated by Friedman and Coats Redfern methods but only the activation energy is calculated by Ozawa method. In this context different programs must be improved for calculating of other parameters. Key Words: Chemical Kinetic, Thermal Analysis, Calcium Carbonate, Marble, Activation Energy