差熱分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告

10.7差熱分析試驗(yàn)報(bào)告現(xiàn)代物理系131120230焦方寶一、試驗(yàn)?zāi)康?、把握差熱分析的根本原理及測量方法2、學(xué)會差熱的操作，并繪制CuSO·5HO4 23、把握差熱曲線的處理方法，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)展分析。二、試驗(yàn)原理1、差熱分析根本原理物質(zhì)在加熱或冷卻過程中，當(dāng)?shù)竭_(dá)特定溫度時(shí)，會產(chǎn)生物理或化學(xué)變化，同時(shí)產(chǎn)生吸為放熱過程。在各種化學(xué)變化中，失水、復(fù)原、分解等反響一般為吸熱過程，而水化、氧化以用以鑒別樣品的種類，計(jì)算某些反響的活化能和反響級數(shù)等。在差熱分析中，為反映微小的溫差變化，用的是溫差熱電偶。在作差熱鑒定時(shí)，是將變化比較穩(wěn)定，便于準(zhǔn)確地確定樣品反響變化時(shí)的溫度。樣品在某一升溫區(qū)沒有任何變化，即也不吸熱、也不放熱，在溫差熱電偶的兩個(gè)焊接點(diǎn)上不產(chǎn)生溫差，在差熱記錄圖譜上是一條直線，已叫基線。假設(shè)在某一溫度區(qū)間樣品產(chǎn)生熱效應(yīng)，在溫差熱電偶的兩個(gè)焊接點(diǎn)上就的，所以反映在差熱曲線圖譜上分別在基線的兩側(cè),這個(gè)熱電勢的大小，除了正比于樣品的數(shù)量外，還與物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)。將在試驗(yàn)溫區(qū)內(nèi)呈熱穩(wěn)定的物質(zhì)〔即參比物〕與試樣一起放入一個(gè)加熱系統(tǒng)中，并以線性程序溫度對它們加熱。如以AlO為參比物，它在整個(gè)試驗(yàn)溫度內(nèi)不發(fā)生任何物理23ΔT溫度下有放熱〔吸熱〕效應(yīng)時(shí)，試樣溫度上升速度加快〔減慢，就產(chǎn)生溫度差ΔT，把ΔT轉(zhuǎn)變成電信號放大后記錄下來，可得差熱曲線圖。1加熱和測定試樣與參比物溫度的裝置示意圖在試樣和參比物的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)和質(zhì)量等一樣的抱負(fù)狀況，試樣的參比物的溫度溫度則隨吸熱和放熱過程的發(fā)生而偏離程序溫度。當(dāng)△T為零時(shí)，圖中參比物與試樣溫度始終，兩溫度線重合，在△T2典型的差熱圖差熱圖譜中峰的數(shù)目表示在測定溫度范圍內(nèi)，待測樣品發(fā)生變化的次數(shù)；峰的位置表〔在一樣測定條件下。峰高、峰寬及對稱性除與測定條件有關(guān)外，往往還與樣品變化過程的動力學(xué)因素有關(guān)。這樣從差熱圖譜中峰的方向和面積可測得變化過程的熱效應(yīng)〔吸熱或放熱、以及熱量的數(shù)值。差熱峰的面積與過程的熱效應(yīng)成正比，即t2 mH tA Tdt at1 gs

K mHa

KQp式中，mb、dΔTτ內(nèi)樣品與參比物dTd的溫差；b 代表峰面積；K為常數(shù)。三、試驗(yàn)試劑與儀器試劑：CuSO·5HO，標(biāo)準(zhǔn)物Sn，參比物AlO4 2 23儀器：差熱〔CRY—2〕一臺；計(jì)算機(jī)一臺四、試驗(yàn)內(nèi)容(AlO23將其分別放在樣品托的兩個(gè)托盤上，蓋好保溫蓋。啟動熱分析軟件，依次設(shè)定所需參數(shù)。升溫速率設(shè)置為15℃/min開頭升溫。記錄升溫曲線和差熱曲線，直至溫度升至發(fā)生要求的相變且基線變平后，停頓記錄。(5)翻開爐蓋，取出坩堝，待爐溫降至50℃以下時(shí)，換上另一樣品Sn，按上述步驟操作。五、數(shù)據(jù)記錄和處理3〔t，縱軸為溫差△T〕3可見基線并不是一條水平的線，作出的外推基線如圖4所示4峰前緣斜率最大處的切線與外推基線的交點(diǎn)即為Sn熔化的起始點(diǎn)，如圖5，5238℃，比較接近Sn232℃。下面計(jì)算差熱曲線與外推基線圍成的面積。橫坐標(biāo)的取值范圍近似為[355,600]，承受類似微積分的方法計(jì)算此面積：將差熱曲線與橫軸圍成的面積等效為寬為1〔對應(yīng)于溫度為每秒上升的溫度0.27℃T的值。6計(jì)算程序如下：可得外推基線與差熱曲線包圍的面積為A=1713.16，單位為(℃)2，假設(shè)樣品質(zhì)量，可得校正系數(shù)K=A/(m△H)，m為樣品質(zhì)量.a aCuSO·5HO74 27為求三個(gè)峰的面積，將ABC[200,575A=3850.36,1同理，取區(qū)間[680,875]A=3439.32，在區(qū)間[1020,1360]上可直接計(jì)算A=1364.18，由△H2 3=A/(mK)可求得三個(gè)過程的△H.ACACB8由試驗(yàn)結(jié)果知，CuSO4·5H2O有三個(gè)吸熱過程，其中第一二兩個(gè)過程較簡潔進(jìn)展，且發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度相差不大，第三個(gè)過程較難進(jìn)展，這是由CuSO4·5H2O99CuSO·5HO CuSO·3HO CuSO·HO CuSO〔s〕4 2 4 2 4 2 4從反響式看，失去最終一個(gè)水分子顯得特別困難，說明各水分子之間的結(jié)合力量不一樣。四個(gè)水分子與銅離子的以配位鍵結(jié)合，第五個(gè)水分子以氫鍵與兩個(gè)配位水分子和SO4離子結(jié)合。六、誤差分析參比物和試樣的熱性質(zhì)、質(zhì)量、密度等并不完全一樣導(dǎo)致基線發(fā)生漂移，對試驗(yàn)盡量裝填嚴(yán)密，還是不能避開誤差的產(chǎn)生。試樣的用量偏大會導(dǎo)致相鄰的兩個(gè)峰發(fā)生重疊，在進(jìn)展近似處理時(shí)不行避開的會帶來系統(tǒng)誤差，因此試驗(yàn)時(shí)可削減試樣用量，是差熱曲線更準(zhǔn)確更便于分析處理。升溫速率的影響。升溫過快會導(dǎo)致峰變鋒利，圖像各點(diǎn)的離散程度變大，不利于七、思考題差熱峰的方向與樣品吸放熱的關(guān)系：〔即TS-TRΔT還是TR-TSΔT中以試樣為基準(zhǔn)，由于是吸熱反響，因此差熱峰向下。抑制基線漂移，可以實(shí)行哪些措施：能量變化的相應(yīng)溫區(qū)內(nèi)保持=O使基線漂移減小，另外，降低升溫速