Ákvarðun efnafræðilega stöðugleika efna má framkvæma út frá eftirfarandi ásökum:
I. Kenningarannýsing
1. Greining á efnafræðilegri samsetningu
– Að skilja efnafræðilega samsetningu efna er grundvöllur fyrir að meta efnafræðilega stöðugleika þeirra. Til dæmis er efnafræðilegi stöðugleiki hreinra metalla venjulega tengdur staðsetningu þeirra í röð metalla eftir virkni. Dýrgripametöll eins og gull (Au) og platína (Pt) hafa almennt stöðug efnafræðilega eiginleika vegna þess að þau eru staðsett í enda röðar metalla eftir virkni og eru ekki til í því að viðbragast algengum sýrum, basum og saltum. Járn (Fe) og sink (Zn) eru á hinn bóginn frekar virk metöll og hafa lítið verri efnafræðilega stöðugleika.
– Fyrir pólýmera efni er efnafræðileg stöðugleiki þeirra tengdur uppbyggingu og samsetningu sameindakeðjanna. Pólýmera efni sem innihalda fleiri ómættanlegar jafnvægisbindingar (t.d. kolefnis-kolefnis tvöfaldar bindingar) geta haft lægra efnafræðilegan stöðugleika, því að ómættanlegar bindingar eru viðkvæmar fyrir viðbót, oxun og aðrar áhrif. Til dæmis inniheldur náttúruleg gummí mikla magn af kolefnis-kolefnis tvöföldum bindingum og er auðveldlega oxuð af súrefni, sem leidir til gummíöldrunar.
2. Greining á kristallbyggingu (fyrir kristöll efni)
– Kristallbygging efna getur áhrifað efnafræðilegan stöðugleika þeirra. Til dæmis eru í metallkristöllum þéttar kristallbyggingar (t.d. þétt pakkuð með miðja í hringi og þétt pakkuð sexhyrnd) venjulega stöðugri en metallkristallbyggingar með miðju í rúmbúningi. Þetta er vegna þess að þéttar byggingar gerir bindingarnar milli sameinda nærri og er því erfiðara fyrir ytri efnum að þrungast inn og taka þátt í áhrifum.
– Fyrir íonskristalla getur stærð gitterorðsins einnig viðskipta um þeirra efnafræðilega stöðugleika. Íonskristallar með hátt gitterorð (t.d. magnesiumoxíð, MgO) hafa tiltölulega háan efnafræðilega stöðugleika vegna þess að íonabindin eru sterkt og það tekur tiltölulega mikla orku til að brjóta þessi íonabind, sem gerir kristallana minna líklega til að fara í efnafræðilegar viðbrögð undir venjulegum skilyrðum.
II. Tilraunapróf
1. Róskaþolapróf
Saltþoka-próf: Þetta er algengt próf fyrir metallmaterjál og materjál með verndarhúð. Prófdrættin eru sett í saltþoka-prófrými og sprautað með natríumklór-lausn (t.d. í hlutlausu saltþoka-prófi er notuð natríumklór-saltlausn með styrk 50 g/L og pH-gildi á bilinu 6,5–7,5) til að líkja eftir saltum umhverfi eins og það sem finnst í hafinu eða við ströndina. Athuga skal hvort rýst, ruslun, blösurnar eða önnur ástand koma fram á yfirborði materjálsins innan ákveðins tímabils (t.d. 24 klukkustundir, 48 klukkustundir, 72 klukkustundir o.s.frv.). Ef materjálið sýnir augljós ruslun innan stuttar tímabils gefur það til kynna að efna-stöðugleiki þess sé slæmur.
– Dýpðarpróf: Veldu viðeigandi dýpðarlausn samkvæmt notandamíliu efnisins. Til dæmis, fyrir efni sem gætu verið notuð í súrri umhverfi er hægt að dýpja þau í lausn með ákveðinni styrk af súru (t.d. súrefnisvatn eða saltsýru); fyrir efni sem eru notað í basískum umhverfi er dýppta í basíska lausn (t.d. natríumhýdróxíðlausp). Athugaðu breytingar á massanum og yfirborðsmyndun efnisins á meðan það er dýpft. Ef efnið missir mikinn massann og myndast róskaugrar á yfirborðinu á meðan það er dýpft, þá gefur það til kynna að efnið hafi slæma efnafræðilega stöðugleika.
2. Hitastöðugleikapróf
Hitagreiðslugreining (TGA): Undir forrituðu hitastýringu er mæld samband milli massans á efni og hitastigins. Þegar efni er hitað, getur augljós massatap á miðlungs lágu hitastigi bent á að efnið hafi verið við þátttöku í skiptingu, oxun og öðrum efnafræðilegum viðbrögðum. Til dæmis munu sumir örgjörvinnar pólýmeraefni gegna hitaskiptingu við háu hitastig og með TGA er hægt að ákvarða hitaskiptingarhitastigið til að meta efnafræðilega stöðugleika þeirra í hitumiljó.
– Differensíel skannunarskáldunar (DSC): Hún getur mælt hitabreytingu efnisins á meðan það er hitað eða kælt. Ef efnið sýnir endotherm eða exotherm toppa á meðan það er hitað, gæti það verið vegna fasaumbreytinga, efnaaðgerða o.s.frv. Með því að greina staðsetningu og stærð þessara toppa er hægt að dæma efnisstöðugleika. Til dæmis munu ákveðin legeringar fara í gegnum fasaumbreytingar við ákveðna hitastig og þessar fasaumbreytingar gætu haft áhrif á efnisstöðugleika.
3. Próf á oxíðstöðugleika: Öskunaraðferð til að skynja stöðugleika: Fyrir efni sem eru viðkvæm fyrir oxíðun (t.d. málmar, fitur o.s.frv.) má meta oxíðstöðugleika með öskunaraðferð til að skynja stöðugleika. Til dæmis er hægt að athuga oxíðunaráhaldið á efni í umhverfi með háa hitastig og háan súrefnisinnihald. Fyrir málmaefni má mæla þykkt oxíðhúðarinnar og massuaukninguna til að meta oxíðstöðugleikann. Fyrir fitur má mæla nákvæmlega hversu mikil oxíðun hefur átt sér stað með því að greina vísbendingar eins og peroxíðgildi. Ef efnið hefur hár oxíðunaráhald í öskunaraðferðinni til að skynja stöðugleika, þá gefur það til kynna að efnið sé ekki stöðugt af efnafræðilegum ástæðum.
4. Endurhæfni próf með öðrum efnum – Efnið getur verið sett undir samskiptapróf með öðrum efnum sem það gæti komist í snertingu við (t.d. leysimi, önnur efni o.s.frv.). Til dæmis þarf að prófa endurhæfni pakkaefna við matsefnisþætti (t.d. fitur, syrur, basar o.s.frv.). Efnið er sett í snertingu við matssímulant, og með því að greina hvort eitthver efnaflutningur á sér stað og hvort efnið hefur breyst, er hægt að dæma um efniðs efnahæfni. Þegar kemur að samsettum efnum er nauðsynlegt að prófa hvort efnarefni munu átt sér stað milli mismunandi efna, sem gæti haft áhrif á almennt afstöðu efnisins.
EN