實驗三 多晶混合物相定性分析

實驗三

多晶混合物相定性分析一、實驗目的與任務

根據衍射圖譜或數據，學會混合物相定性鑒定方法。二、多晶混合物相定性分析原理晶體對X射線的衍射效應是取決于它的晶體結構，不同種類的晶體將給出不同的衍射花樣。假如一個樣品內包含了幾種不同的物相，則各個物相仍然保持各自特征的衍射花樣不變。而整個樣品的衍射花樣則相當于它們的迭合。除非兩物相衍射線剛好重迭在一起，二者一般之間不會產生干擾。這就為我們鑒別這些混合物樣品中和各個物相提供了可能。關鍵是如何將這幾套衍射線分開。這也是多相分析的難點所在。可以想象，一個樣品中相的數目越多，重迭的可能性也越大。鑒別起來也越困難。實際上當一個樣品中的相數多于3個以上時，就很難鑒別了。三、實驗儀器設備

日本理學UltimaIII型粉末衍射儀，實驗樣品，衍射圖譜，Jade7.0軟件。四、多相混合分析方法4.1基本原理多相混合物的衍射圖譜鑒定較困難，根據混合物相的具體情況分別對待，將不同物相的衍射線分開，以便較快而準確分析鑒定。（1）多相分析中若混合物是已知的，無非是通過X射線衍射分析方法進行驗證。在實際工作中也能經常遇到這種情況。（2）若多相混合物是未知且含量相近。則可從每個物相的3條強線考慮：a.從樣品的衍射花樣中選擇5相對強度最大的線來，顯然，在這五條線中至少有三條是肯定屬于同一個物相的。因此，若在此五條線中取三條進行組合，則共可得出十組不同的組合。其中至少有一組，其三條線都是屬于同一個物相的。可以檢索出初步檢索出物相A。b.找到物相A的相應衍射數據表，如果鑒定無誤，則表中所列的數據必定可為實驗數據所包含。至此，便已經鑒定出了一個物相。c.將這部分能核對上的數據，也就是屬于第一個物相的數據，從整個實驗數據中扣除。d.對所剩下的數據中再找出3條相對強度較強的線，在進行檢索，找到相對應的物相B，并將剩余的衍射線與物相B的衍射數據進行對比，以最后確定物相B。（3）若多相混合物中各種物相的含量相差較大，就可按單相鑒定方法進行。因為物相的含量與其衍射強度成正比，這樣占大量的那種物相，它的一組簿射線強度明顯地強。那么，就可以根據三條強線定出量多的那種物相。并屬于該物相的數據從整個數據中剔除。然后，再從剩余的數據中，找出在條強線定出含量較從的第二相。其他依次進行。這樣鑒定必須是各種間含量相差大，否則，準確性也會有問題。（4）若多相混合物中各種物相的含量相近，可將樣品進行一定的處理，將一個樣品變成二個或二個以上的樣品，使每個樣品中有一種物相含量大。這樣當把處理后的各個樣品分析作X射線衍射分析。其分析的數據就可按（3）的方法進行鑒定。樣品的處理方法有磁選法、重力法、浮選，以及酸、堿處理等。（5）若多相混合物的衍射花樣中存在一些常見物相且具有特征衍射線，應重視特征線，可根據這些特征性強線把某些物相定出，剩余的衍射線就相對簡單了。（6）與其他方法如光學顯微分析、電子顯微分析、化學分析等方法配合。4.2Jade檢索方法Jade7.0多物相檢索的步驟第一輪和第二輪和單物相的相同。第一輪檢索：不做限定檢索。打開一個圖譜，不作任何處理，鼠標右鍵點擊“S/M”按鈕，打開檢索條件設置對話框，去掉“Usechemistryfilter”選項的對號，同時選擇多種PDF子庫，檢索對象選擇為主相（S/MFocusonMajorPhases）再點擊“OK”按鈕，進入“Search/MatchDisplay”窗口。第二輪：限定條件的檢索。限定條件主要是限定樣品中存在的“元素”或化學成分，在“Usechemistryfilter”選項前加上對號，進入到一個元素周期表對話框。第三輪：單峰搜索。如果經過前兩輪尚有不能檢出的物相存在，也就是有個別的小峰未被檢索出物相來，那么，此時最有可能成功的就是單峰搜索。在一般的教材上都有“三強線”檢索法，這里使用單峰搜索，即指定一個未被檢索出的峰，在PDF卡片庫中搜索在此處出現(xiàn)衍射峰的物相列表，然后從列表中檢出物相。方法如下：在主窗口中選擇“計算峰面積”按鈕，在峰下劃出一條底線，該峰被指定，鼠標右鍵點擊“S/M”，此時，檢索對象變?yōu)榛疑豢烧{（Jade5中顯示為“PaintedPeaks”）。此時，你可以限定元素或不限定元素，軟件會列出在此峰位置出現(xiàn)衍射峰的標準卡片列表。五、注意事項

對于多晶混合物衍射圖譜分析鑒定時應注意：（1）低角度線的數據比高角度線的數據重要。這是因為，對于不同晶體來說，低角度線的d值相一致重疊的機會很少，而對于高角度線（即d值小的線），不同晶體間相互重疊機會增多，當使用波長較長的X射線時，將會使得一些d值較小的線不再出現(xiàn)，但低角度線總是存在。樣品過細或結晶較差的，會導致高角度線的缺失，所以在對比衍射數據時，應較多地注重低角度線，即d值大的線。（2）強線比弱線重要，特別要重視d值大的強線。這是因為強線穩(wěn)定也較易測得精確；而弱線強度低而不易察覺，判斷準確位置也困難，有時還容易缺失。（3）應重視礦物的特征線。礦物的特征線即不與其它物相重疊的固有衍射線，在衍射圖譜中，這種特征線的出現(xiàn)就標志著混合物中存在著某種物相。有些結構相似的物相，例如某些粘土礦物，以及許多多型晶體，它們的粉晶衍射數據相互間往往大同小異，只有當某幾根線同時存在時，才能肯定它是某個物相。這些線就是所謂的特征線。對于這些物相的鑒定，必須充分重視特征線。（4）在前面所提到的鑒定過程，也就是查表的具體手續(xù)，僅僅是從原理上來講述的，而在實際鑒定過程中往往并不完全遵循。通?？偸潜M可能地先利用其他分析、鑒定手段，初步確定出樣品可能是什么物相，將它局限于一定的范圍內。從而即可直接查名稱索引，找出有關的可能物相的卡片或表格來進行對比鑒定，而不一定要查數據索引。這樣可以簡化手續(xù)，而且也減少了盲目性，使所得出的結果更為可靠。同時，在最后作出鑒定時，還必須考慮到樣品的其他特征，如形態(tài)、物理性質以及有關化學成分的分析數據等等，以便作出正確的判斷。六、實驗報告用Jade7.0軟件打開XRD圖譜庫中的多物相圖譜，對圖譜進行定性標定，并記下圖譜編號和標定結果（物相名稱）填入表1中，同時將圖譜和檢索出的卡片進行比對。并將標定結果打印，附在實驗報告后（點擊File中print－Peakcompact）。表3-1XRD圖譜物相定性標定結果多物相標定結果圖譜編號

物相1

卡