第十三章 热分析

1、热分析热分析 thermal analysis什么是什么是 热分析？热分析？热分析的热分析的主要方法主要方法热分析的热分析的仪器仪器热分析曲线图和数据集 热分析真正成为较为有力的分析工具，还是近一两个世热分析真正成为较为有力的分析工具，还是近一两个世纪的事情。十九世纪初，英国的奚贝克纪的事情。十九世纪初，英国的奚贝克(Seebeck)发现了发现了热电效应。随后，法国的贝克莱尔热电效应。随后，法国的贝克莱尔(Becquerel)根据这一根据这一效应做成了热电偶，并用它来测量高温。到效应做成了热电偶，并用它来测量高温。到1886年，法国的年，法国的吕查德里吕查德里(Le Chatelier)成功地

2、用热电偶作为一种精密的成功地用热电偶作为一种精密的测温工具，获得了一些矿物、粘土在加热时的温度变化曲线。测温工具，获得了一些矿物、粘土在加热时的温度变化曲线。十九世纪末，英国人罗伯茨十九世纪末，英国人罗伯茨(Boberts)奥斯汀奥斯汀(A MsLen)采采用用示差法示差法”技术，即用示差热电偶指示试样和参比物技术，即用示差热电偶指示试样和参比物(一种一种在升温或降温过程中没有任何热效应发生的样品在升温或降温过程中没有任何热效应发生的样品)之间的温之间的温差。从而提高了检测灵敏度，也简化了仪器和操作。这可以差。从而提高了检测灵敏度，也简化了仪器和操作。这可以说是现代差热分析仪的雏形。说是现代差

3、热分析仪的雏形。 早期的热天平是在本世纪初问世的。1915年日本的本多光太郎、1923年法国的莫里斯戈夏德先后分别做成了一架比较简单的热天平。01热重法thermogravimetry, TG差热分析02differential thermal analysis, DTA03差示扫描热量法differential scanning calorimetry, DSC 热分析 thermal analysis 热分析热重法差热分析程序温度下，测物质和参比物的温度差与温度关系的技术什么是什么是热分析？热分析？thermal analysis程序温度下，测物质的物理性质与温度关系的一类技术 只要将总定

4、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程序温度下，测量物质的质量与温度关系的技术测定的物理测定的物理量量方法名称方法名称简简 称称测定的物理测定的物理量量方法名称方法名称简称简称质质 量量热重法热重法等压质量变化测定等压质量变化测定逸出气检测逸出气检测逸出气分析逸出气分析放射热分析放射热分析热微粒分析热微粒分析TAEGDEGA尺尺 寸寸力学量力学量声学量声学量热膨胀法热膨胀法热机械分析热机械分析动态热机械动态热机械法法热发声法热发声法热传声法热传声法TMADMA温温 度度升温曲线分析升温曲线分析差热分析差热分析DTA光学量光学量电学量电学量热光学法热光学法

5、热传声法热传声法热热 量量差示扫描量热法差示扫描量热法调制式差示扫描量热调制式差示扫描量热法法DSCMDSC磁学量磁学量热磁学法热磁学法thermal analysis热分析分类分类原理原理仪器仪器应用应用热重法TGthermogravimetry原理原理thermal analysis温度升高，物质失重记录mT图物质的分解、挥发温度及过程仪器仪器thermal analysis光源反射镜记录系统平衡点平衡重量调节装置校准重量样品炉热电偶热天平的结构仪器仪器thermal analysis记录天平加热炉(室温-1000)程序控温系统记录仪随着科学技术的发展，热天平的性能逐步得到了许多改随着科学

6、技术的发展，热天平的性能逐步得到了许多改进。目前，商品化热天平的工作温度上限可达进。目前，商品化热天平的工作温度上限可达1000一一1500，试样量一般用几毫克即可，灵敏度可达十微克，试样量一般用几毫克即可，灵敏度可达十微克或更高现代的许多热天平还在仪器上增加一个微分装或更高现代的许多热天平还在仪器上增加一个微分装置对重量变化的信号进行处理。这样，还可以同时得置对重量变化的信号进行处理。这样，还可以同时得到一条描述重量变化速度的曲线，它通称为微商热重曲到一条描述重量变化速度的曲线，它通称为微商热重曲线线(即即DTG曲线曲线)。由。由DIG曲线可以直接得到单位时间曲线可以直接得到单位时间(或或温

7、度温度)内试样重量的变化内试样重量的变化应用应用thermal analysisCaC2O4H2OCaC2O4CaCO3CaO水合草酸钙的TG曲线失H2O分解出CO分解出CO2应用应用thermal analysis了解试样的热分解/反应过程。如测结晶水等研究材料的热稳定性研究固相反应和固气之间的反应测熔沸点利用热分解或蒸发等，分析固体混合物应用应用thermal analysis在分析化学中的应用成分分析Ca2+,Mg2+混合物草酸盐沉淀500 m1CaCO3+MgO900 m2CaO+MgO解方程组得两者含量确定沉淀的灼烧温度PbSO4840分解干燥100840选沉淀剂Al(OH)3转Al

8、2O3 氨水氨气5001000选氨气利于处理原理原理仪器仪器应用应用差热法 DTADifferential thermal analysis 一、基本概念一、基本概念 所谓差热分析，就是把试样置于可程序控制的温度环境所谓差热分析，就是把试样置于可程序控制的温度环境下，根据试样在加热或冷却过程中所发生的热效应来进行分下，根据试样在加热或冷却过程中所发生的热效应来进行分析、鉴定的。这种热效应通常是用试样和参比物之间的温差析、鉴定的。这种热效应通常是用试样和参比物之间的温差来表示，故名为差热分析由于选用的参比物在加热和冷却来表示，故名为差热分析由于选用的参比物在加热和冷却过程中都不会有任何热效应发生

9、过程中都不会有任何热效应发生(通常采用的参比物是通常采用的参比物是Al2O3)。所以，在试样没有热效应发生时，试样和参比物所以，在试样没有热效应发生时，试样和参比物之间也没有温差但当试样一旦有热效应发生。它们之间将之间也没有温差但当试样一旦有热效应发生。它们之间将立即产生温差因此，连续检测出试样和参比物之间的温差立即产生温差因此，连续检测出试样和参比物之间的温差情况，便可得到一条能反映出试样在加热过程中产生热效情况，便可得到一条能反映出试样在加热过程中产生热效应情况的曲线，通常称为差热曲线，有时也简称为应情况的曲线，通常称为差热曲线，有时也简称为DTA曲线。曲线。原理原理thermal ana

10、lysis恒定加热速率时，测样品温度的变化速率通常T稳速上升，熔化或吸/放热反应T平台参比物：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Al2O3仪器仪器thermal analysis样品参比物电热丝热电偶金属应用应用thermal analysisCaC2O4H2OCaC2O4CaCO3CaO失H2O分解出CO燃烧分解出CO2的TG和DTA曲线CaC2O4H2O应用应用thermal analysis适用于温度突变重量不变的情况晶体熔化高聚物分解高聚物的强度、柔性决定于结晶度180的峰面积于晶体重量成比例半晶体高聚物材料差示扫描量热差示扫描量热DSCDifferential scanning calorimetrythermal analysis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差示扫描量热DSCDifferential sca