第六章 其它分析方法的应用(2).ppt

第六章其它现代分析方法的应用 差热分析 thermalanalysis 只要将总定义中的物理性质代换成诸如质量 温差等物理量 就很容易得到各种热分析方法的定义 6 3热分析 热分析分类 差热分析 differentialthermalanalysis DTA 热分析 thermalanalysis 质量变化 热稳定性 分解温度 组份分析 脱水 脱氢 腐蚀 氧化 还原反应 反应动力学 TG方法常用于测定 6 3 1热重法 热重分析仪 TG 原理图 温度升高 物质失重 记录m T图 仪器 thermalanalysis 记录天平 加热炉 室温 1000 程序控温系统 记录仪 热重曲线 TG曲线 热重法得到的是在温度程序控制下物质质量与温度关系的曲线 曲线的纵坐标m为质量 横坐标T为温度 或时间 m以mg或剩余百分数 表示 温度单位用热力学温度 K 或摄氏温度 thermalanalysis CaC2O4 H2O CaC2O4 CaCO3 CaO 水合草酸钙的TG曲线 失H2O 分解出CO 分解出CO2 应用 应用 thermalanalysis 五种高聚物的热稳定性TG曲线 在热重曲线中 水平部分表示重量是恒定的 曲线斜率发生变化的部分表示重量的变化 因此从热重曲线可求算出微商热重曲线 DTG曲线 PET的热分解 微商热重曲线 DTG曲线 表示重量随时间的变化率 dW dt 它是温度或时间的函数dW dt f T或t DTG曲线的峰顶为失重速率的最大值 它与TG曲线的拐点相对应 DTG曲线上的峰的数目和TG曲线的台阶数相等 峰面积与失重量成正比 因此 可从DTG的峰面积算出失重量 微商热重法DTG 140 180 205 三个峰不同温度失水 450 一个峰同时失CO 看不出 影响TG曲线的主要因素 仪器因素 浮力 试样盘 挥发物的冷凝等 实验条件 升温速率 气氛等 试样的影响 试样质量 粒度等 6 3 2差热分析法 DifferentialThermalAnalysis DTA 在程序控制温度下 测量物质与参比物之间的温度差随温度变化的一种技术 差热分析 参比物 在测定条件下不产生任何热效应的惰性物质 通常使用的是 Al2O3 熔石英粉等 thermalanalysis 差热分析基本原理 被测试样和参比物在同样的条件下加热或冷却 试样在某一温度下发生物理或化学反应引起热效应变化 参比物 在所测范围内不发生任何热效应 记录样品与参比物之间的温差 得到了差热曲线 差热分析基本原理 典型的DTA曲线 曲线的横坐标为温度 纵坐标为试样与参比物的温度差 T 向上表示放热 向下表示吸热 实际的差热曲线 影响曲线形状的因素 影响差热分析的主要因素有三个方面 仪器因素实验条件试样 差热分析的定性和定量鉴定 一 定性分析DTA定性分析 就是通过实验获得DTA曲线 根据曲线上吸 放热峰的形状 数量 特征温度点的温度值 即曲线上特定形态来鉴定分析试样及其热特性 所以 获得DTA曲线后 要清楚有关热效应与物理化学变化的联系 再掌握一些纯的或典型物质的DTA曲线 便可进行定性分析 Q吸 W失脱水 分解Q放 W失有机物 杂质氧化 燃烧Q吸 VW不变多晶转变Q放 V缩W不变新物质生成 重量变化 体积变化与物理化学变化的联系 二 定量分析 差热峰包围的面积和反应热有函数关系 也和试样中反应物的含量有函数关系 据此可进行定量分析 峰的数目表示在测温范围内试样发生变化的次数 峰的位置对应于试样发生变化的温度 峰的方向则指示变化是吸热还是放热 峰的面积表示热效应的大小等等 差热曲线的分析 失H2O 分解出CO燃烧 分解出CO2 CaC2O4 H2O CaC2O4 CaCO3 CaO 应用 6 3 3差示扫描量热法DSC Differentialscanningcalorimetry DTA面临的问题定性分析 灵敏度不高 差示扫描量热分析法 DSC 通过对试样因热效应而发生的能量变化进行及时补偿 保持试样与参比物之间温度始终保持相同 无温差 无热传递 使热损失小 检测信号大 灵敏度和精度大有提高 可进行定量分析 差示扫描量热DSCDifferentialscanningcalorimetry thermalanalysis 差示量热计代替加热炉 样品和参比物各自独力加热 分析曲线与DTA相同 但更准确 产生温差用继电器启动功率补偿 保持同温 应用 测反应焓 比热 应用 观察熔点降低 测高纯有机物中杂质 差示扫描量热DSCDifferentialscanningcalorimetry th