Hochtemperatur-Lösungskalorimetrie und Leistungsdifferenzkalorimetrie zur thermodynamischen Charakterisierung von Mineralien

Abstract

Kalorimetrische Untersuchungen sind ein unverzichtbares Instrument bei der Bestimmung der thermodynamischen Eigenschaften von Mineralen, um deren Gleichgewichts- und Reaktionsbeziehungen vorhersagbar zu machen.Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei verschiedene kalorimetrische Verfahren installiert und optimiert: zum einen die Leistungsdifferenzkalorimetrie zur Messung von Wärmekapazitäten, zum anderen die Hochtemperatur-Lösungskalorimetrie zur Bestimmung von Bildungsenthalpien. Für eine zuverlässige Bestimmung der Bildungsenthalpien wasserhaltiger Phasen wurden die seit Mitte der neunziger Jahre angewandten, speziellen Betriebsbedingungen bei der Lösungskalorimetrie eingesetzt: die Nutzung des Calvet-Kalorimeters als Einwurfkalorimeter für pelletierte Proben und die Technik einer gasgespülten Probenkammer. Auf der Grundlage dieser apparativen Voraussetzungen konnte das Verhalten der in diesem Zusammenhang kritischen Komponente H2O erstmals schlüssig auch im Rückblick auf frühere lösungskalorimetrische Arbeiten beschrieben werden. Auf dieser Basis wurden durch Verwendung mehrerer unabhängiger Berechnungszyklen, bei denen die volatile Komponente jeweils durch gänzlich unterschiedliches Verhalten berücksichtigt wird, mehrfach-konsistente Bestimmungen der Bildungsenthalpien von wasserhaltigen Phasen mit unterschiedlichen Wassergehalten verwirklicht...