晶體結(jié)構(gòu)分析多媒體第四章

晶體結(jié)構(gòu)分析多媒體課件第四章第1頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一單一物相的鑒定或驗證物相定性分析物相分析混合物相的鑒定（物相鑒定）物相定量分析

衍射花樣的指數(shù)標定點陣常數(shù)（晶胞參數(shù)）測定晶體結(jié)構(gòu)分析晶體對稱性（空間群）的測定等效點系的測定晶體定向非晶體結(jié)構(gòu)分析晶粒度測定結(jié)晶度測定,晶體密度測定取向度測定宏觀應力分析第2頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)物相分析

物相分析是指確定物質(zhì)（材料）由哪些相組成（即物相定性分析或稱物相鑒定）和確定各組成相的含量（常以體積分數(shù)或質(zhì)量分數(shù)表示，即物相定量分析）。第3頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一一、物相定性分析

1.基本原理物質(zhì)的X射線衍射花樣特征是分析物質(zhì)相組成的“指紋腳印”。

制備各種標準單相物質(zhì)的衍射花樣并使之規(guī)范化，將待分析物質(zhì)(樣品)的衍射花樣與之對照，從而確定物質(zhì)的組成相，這就是物相定性分析的基本原理與方法。

第4頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一各種已知物相衍射花樣的規(guī)范化工作于1938年由哈那瓦特(J.D.Hanawalt)開創(chuàng)。他的主要工作是將物相的衍射花樣特征(位置與強度)用d(晶面間距)和I(衍射線相對強度)數(shù)據(jù)組表達并制成相應的物相衍射數(shù)據(jù)卡片?？ㄆ畛跤伞懊绹牧显囼瀸W會(ASTM)”出版，故稱ASTM卡片。1969年成立了國際性組織“粉末衍射標準聯(lián)合會(JCPDS)”，由它負責編輯出版“粉末衍射卡片”，稱PDF卡片。圖7-l所示為氯化鈉(NaCl)的PDF卡片。2.PDF卡片第5頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一圖7-l所示為氯化鈉(NaCl)的PDF卡片第6頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一3.PDF卡片索引為方便、迅速查對PDF卡片，JCPDS編輯出版了多種PDF卡片檢索手冊：Hanawalt無機物檢查手冊Hanawalt有機相檢查手冊無機相字母索引Fink無機索引礦物檢索手冊等。檢索手冊按檢索方法可分為兩類，一類以物質(zhì)名稱為索引(即字母索引)，另一類以d值數(shù)列為索引(即數(shù)值索引)。第7頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一（1）數(shù)值索引以Hanawalt無機相數(shù)字索引為例。其編排方法為：一個相一個條目，在索引中占一橫行，其內(nèi)容依次為按強度遞減順序排列的8條強線的晶面間距和相對強度值、化學式、卡片編號和參比強度值。條目示例如下：芬克無機數(shù)值索引與哈那瓦特數(shù)值索引相類似，主要不同的是其以八強線條的d值循環(huán)排列，每種相在索引中可出現(xiàn)8次。第8頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一（2）字母索引以物相英文名稱字母順序排列。每種相一個條目，占一橫行。條目的內(nèi)容順序為：物相英文名稱、三強線d值與相對強度、卡片編號和參比強度號。條目示例如下：第9頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一4.物相定性分析的基本步驟

（1）制備待分析物質(zhì)樣品；（2）用衍射儀法或照相法獲得樣品衍射花樣；（3）檢索PDF卡片；（4）核對PDF卡片與物相判定。第10頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一5.多相物質(zhì)分析多相物質(zhì)相分析的方法是按上述基本步驟逐個確定其組成相。多相物質(zhì)的衍射花樣是其各組成相衍射花樣的簡單疊加，這就帶來了多相物質(zhì)分析(與單相物質(zhì)相比)的困難：檢索用的三強線不一定局于同一相，而且還可能發(fā)生一個相的某線條與另一相的某線條重疊的現(xiàn)象。因此，多相物質(zhì)定性分析時，需要將衍射線條輪番搭配、反復嘗試，比較復雜。第11頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一6.應注意的幾個問題

（1）實驗條件影響衍射花樣在查核強度數(shù)據(jù)時，要注意樣品實驗條件與PDF卡片實驗條件之異同。在定性分析過程中以d值為主要依據(jù)，而相對強度僅作為參考依據(jù)。在核查d值時，還應考慮到低角度衍射線的分辨率較低，因而測量誤差比高角度線條大的情況等。（2）在分析工作中充分利用有關待分析物的化學、物理、力學性質(zhì)及其加工等各方面的資料信息（3）固溶體相的鑒定

（4）計算機自動檢索

第12頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一二、物相定量分析

1.基本原理定量分析的任務是確定物質(zhì)(樣品)中各組成相的相對含量。由于需要準確測定衍射線強度，因而定量分析一般都采用衍射儀法。設樣品中任意一相為j，其某(HKL)衍射線強度為Ij，其體積分數(shù)為fj，樣品(混合物)線吸收系數(shù)為；定量分析的基本依據(jù)是：Ij隨fj的增加而增高；但由于樣品對X射線的吸收，Ij亦不正比于fj，而是依賴于Ij與fj及之間的關系。第13頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一多相混合物樣品，其可表示為式中，(m)j——j相質(zhì)量吸收系數(shù)；wj——j相質(zhì)量分數(shù)。衍射儀法吸收因子為1/2，混合物樣品中任一相j的強度(Ij)為式中，Vj——j相參與衍射(被照射)的體積，設樣品參與衍射(被照射)的總體積V為單位體積，則Vj=V·fj=fj。第14頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一設對于同一樣品各相之Ij而言，B值相同又設對于給定之j相，Cj是只取決于衍射線條指數(shù)(HKL)的量則（7-3）此式即為物相定量分析的基本依據(jù)。第15頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一設多相樣品中任意兩相為j1和j2，按式(7-3)，有（7-4）式(7-4)中，Ij1與Ij2由j1相與J2相的衍射線條強度測量可得，而Cj1與Cj2通過計算可求。故按式(7-4)，可得Vj1/Vj2或fj1/fj2。以此為基礎，若已知樣品為兩相混合物，即有fj1+fj2=1，則可分別求得fj1與fj2，此即為物相分析之直接對比法。若在樣品內(nèi)加入一已知含量的物相(s，稱內(nèi)標物)，據(jù)待分折相(a)與s相之強度比Ia/Is亦可求得a相含量，此即為物相分析之內(nèi)標法，內(nèi)標法又分為內(nèi)標曲線法、K值法與任意內(nèi)標法等方法。第16頁，共17頁，