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?zāi)康呐c任務(wù)

根據(jù)衍射圖譜或數(shù)據(jù)，學(xué)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(yīng)是取決于它的晶體結(jié)構(gòu)，不同種類的晶體將給出不同的衍射花樣。假如一個樣品內(nèi)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(dāng)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(chǎn)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(guān)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?？梢韵胂?，一個樣品中相的數(shù)目越多，重迭的可能性也越大。鑒別起來也越困難。實際上當(dāng)一個樣品中的相數(shù)多于3個以上時，就很難鑒別了。三、實驗儀器設(shè)備

日本理學(xué)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(jù)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(zhǔn)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(jìn)行驗證。在實際工作中也能經(jīng)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(qiáng)線考慮：a.從樣品的衍射花樣中選擇5相對強(qiáng)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(jìn)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?？梢詸z索出初步檢索出物相A。b.找到物相A的相應(yīng)衍射數(shù)據(jù)表，如果鑒定無誤，則表中所列的數(shù)據(jù)必定可為實驗數(shù)據(jù)所包含。至此，便已經(jīng)鑒定出了一個物相。c.將這部分能核對上的數(shù)據(jù)，也就是屬于第一個物相的數(shù)據(jù)，從整個實驗數(shù)據(jù)中扣除。d.對所剩下的數(shù)據(jù)中再找出3條相對強(qiáng)度較強(qiáng)的線，在進(jìn)行檢索，找到相對應(yīng)的物相B，并將剩余的衍射線與物相B的衍射數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行。因為物相的含量與其衍射強(qiáng)度成正比，這樣占大量的那種物相，它的一組簿射線強(qiáng)度明顯地強(qiáng)。那么，就可以根據(jù)三條強(qiáng)線定出量多的那種物相。并屬于該物相的數(shù)據(jù)從整個數(shù)據(jù)中剔除。然后，再從剩余的數(shù)據(jù)中，找出在條強(qiáng)線定出含量較從的第二相。其他依次進(jìn)行。這樣鑒定必須是各種間含量相差大，否則，準(zhǔn)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(jìn)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(dāng)把處理后的各個樣品分析作X射線衍射分析。其分析的數(shù)據(jù)就可按（3）的方法進(jìn)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(yīng)重視特征線，可根據(jù)這些特征性強(qiáng)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(xué)顯微分析、電子顯微分析、化學(xué)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(biāo)右鍵點擊“S/M”按鈕，打開檢索條件設(shè)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(jìn)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(xué)成分，在“Usechemistryfilter”選項前加上對號，進(jìn)入到一個元素周期表對話框。第三輪：單峰搜索。如果經(jīng)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(qiáng)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(biāo)右鍵點擊“S/M”，此時，檢索對象變?yōu)榛疑豢烧{(diào)（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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)注意：（1）低角度線的數(shù)據(jù)比高角度線的數(shù)據(jù)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(jī)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(jī)會增多，當(dāng)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(xì)或結(jié)晶較差的，會導(dǎo)致高角度線的缺失，所以在對比衍射數(shù)據(jù)時，應(yīng)較多地注重低角度線，即d值大的線。（2）強(qiáng)線比弱線重要，特別要重視d值大的強(qiáng)線。這是因為強(qiáng)線穩(wěn)定也較易測得精確；而弱線強(qiáng)度低而不易察覺，判斷準(zhǔn)確位置也困難，有時還容易缺失。（3）應(yīng)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(biāo)志著混合物中存在著某種物相。有些結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)相互間往往大同小異，只有當(dāng)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(nèi)。從而即可直接查名稱索引，找出有關(guān)的可能物相的卡片或表格來進(jìn)行對比鑒定，而不一定要查數(shù)據(jù)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(jié)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(zhì)以及有關(guān)化學(xué)成分的分析數(shù)據(jù)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(jìn)行定性標(biāo)定，并記下圖譜編號和標(biāo)定結(jié)果（物相名稱）填入表1中，同時將圖譜和檢索出的卡片進(jìn)行比對。并將標(biāo)定結(jié)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(biāo)定結(jié)果多物相標(biāo)定結(jié)果圖譜編號

物相1

卡