文档介绍：试验二差热分析姓名 ________学号________院系________差热分析一引言差热分析()就是经过温差测量来确定物质物理化学性质一个热分析方法。本文经过试验讨论了怎样分析DTA结果以取得有效信息,并叙述了影响差热分析效果多种原因。二试验原理物质在受热或冷却过程中,当达成某一温度时,往往会发生熔化、凝固、晶型转变、分解、化合、吸附、脱附等物理或化学改变,并伴伴随有焓改变,所以产生热效应,其表现为物质和环境(样品和参比物)之间有温度差。差热分析(DTA)是在程序控制温度下,测量物质和参比物之间温度差和温度关系一个技术。DTA曲线是描述试样和参比物之间温差(ΔT)随温度或时间改变关系。在DTA试验中,试样温度改变是因为相转变或反应吸热或放热效应引发。如:相转变、熔化、结晶结构转变、升华、蒸发、脱氢反应、断裂或分解反应、氧化或还原反应、晶格结构破坏和其它化学反应。通常说来,相转变、脱氢还原和部分分解反应产生吸热效应;而结晶、氧化等反应产生放热效应。图1差热分析原理图(1-参比物;2-试样;3-炉体;4-热电偶)图2 试样和参比物升温曲线DTA原理图1所表示。将试样和参比物分别放入坩埚,置于炉中以一定速率ν=dT/dt进行程序升温,以Ts、Tr表示各自温度,设试样和参比物(包含容器、温差电偶等)热容量Cs、Cr不随温度而变。则它们升温曲线图2所表示。若以ΔT=Ts-Tr对t作图,所得DTA曲线图3所表示,在0-a区间,ΔT大致上是一致,形成DTA曲线基线。伴随温度增加,试样产生了热效应(比如相转变),则和参比物间温差变大,在DTA曲线中表现为峰。显然,温差越大,峰也越大,试样发生改变次数多,峰数目也多,所以多种吸热和放热峰个数、形状和位置和对应温度可用来定性地判定所研究物质,而峰面积和热量改变相关。图3DTA吸热转变曲线在热量测量中应用最为广泛计算式是Speil式:式中ma是试样中活性物质量,△H是试样中活性物焓变,g是和仪器相关系数,反应了仪器几何形状试样和参比物在仪器中安置方法对热传导影响,λs是试样热导系数,△T是试样和参比物温度差,当g和s作为常数处理时上式能够改写为:式中A是差热曲线峰面积,由试验差热峰直接得到,K是系数。在A和K值已知后即能求待测物质反应焓变。值得注意是K值并不是常数,它和坩埚几何形状,试样和参比物在仪器中放置方法,导热系数和改变发生温度范围和试验条件和操作原因相关。因实际情况和推导式假设条件不符引发偏差也部分地包含在K值中,所以通常K值不是有计算得到,而是由试验标定。通常按下式计算校正系数K:有了校正系数既能够根据式计算待测物质反应焓变。三数据处理及分析注意,为了计算处理方便,本试验中差热曲线做了绝对值处理:峰向上代表吸热,峰向下代表放热。,绘出SnDTA曲线图4所表示:图4SnDTA曲线(升温速度10℃/min)和参比物温度曲线由软件可算得图4中峰面积为:,绘出CuSO4·5H2ODTA曲线图5所表示。从图5可知,第一、二个脱水峰有显著重合,这使得峰面积计算及其它峰分析带来了不小麻烦。另外,从图5中也能够看出脱水峰之间还出现了基线偏移现象。首先基线偏移反应是试样热熔改变(因为试验过程中试样发生改变);其次也决定于影响差热分析一些原因。图5CuSO4·5H2ODTA曲线(升温速度10℃/min)和参比物温度曲线相关峰重合和基线偏移现象讨论在【影响差热分析关键原因】中会有具体说明,这里暂不作讨论。要求得三个分立脱水峰峰面积,必需对DTA曲线进行分峰处理。理论上,一次反应热效应应该是对称分立峰,而且极相同于高斯(Gauss)函数曲线。从而有了两种分峰处理措施:一是用指数函数(通常选择高斯函数)拟合试验曲线;二是依据峰面积守恒用单峰合成重合峰来模拟峰谱图。图6高斯分布拟合DTA曲线进行分封处理假如采取第一个方法,用高斯分布拟合取得CuSO4·5H2ODTA曲线,经过一条峰边能够拟合得到一个完整分立峰曲线。图6所表示。此时已经能够将重合峰分开,从而峰面积也易求得。不过这个方法包含到高斯函数算法研究,计算比较繁琐,故本试验采取第二种方法。我们知道,第一个和第二个峰重合后形成新峰峰面积表示第一次和第二次脱水过程吸收热量之和。所以能够认为:即使发生了峰重合,但峰总面积应守恒。即假如采取某种方法将这两个峰分开后,应有两个分立峰面积之和等于重合峰峰面积:图7所表示:仍有分立峰对称分布。且脱水分立峰1面积二分之一为A1,脱水分立峰2面积二分之一为A2,中间部分面积为A3,依据前面假设应该有:A1+A2=A3。可利用数