差热分析实验DTA.docx

差热分析一、实验目的1、学习热综合分析仪器装置及实验技术2、熟悉矿物的差热曲线，并会分析各个峰产生的原因二、实验原理在物质匀速加热或冷却的过程中，当达到特定温度时会发生物理或化学变化。在变化过程中，往往伴随有吸热或放热现象，这样就改变了物质原有的升温或降温速率。差热分析就是利用这一特点，通过测定样品与对热稳定的参比物之间的温度差与时间的关系，来获得有关热力学或热动力学的信息。目前常用的差热分析仪一般是将试样与具有较高热稳定性的参比物（如-Al2O3）分别放入两个小坩埚，以恒定速率加热时，样品和参比物的温度线性升高；如果样品没有产生焓变，则样品与参比物的温度是一致的（假设没有温度滞后），即样品与参比物的温差T=0；如样品发生吸热变化，样品将从外部环境吸收热量，该过程不可能瞬间完成，样品温度偏离线性升温线，向低温方向移动，样品与参比物的温差T0；繁殖，如样品发生放热变化，由于热量不可能从样品瞬间溢出，样品温度偏离线性升温线，向高温方向变化，温差T0。上述温差T（DTA信号）经过检测与放大以峰形曲线记录下来。经过一个传热过程，样品才会恢复到与参比物相同的温度。在差热分析时，样品和参比物的温度分别是通过热电偶测量的，将两支相同的热电偶同极串联构成差热电偶测定温度差。当样品和参比物温差T=0，两支热电偶热电势大小相同，方向相反，差热电偶记录的信号为水平线；当温差T0时，差热电偶的电势信号经放大和A/D转换，被记录为峰形曲线，得T-t曲线（如图1所示），通常峰向上为放热，峰向下为吸热。图1差热曲线直接提供的信息主要有峰的位置、峰的面积、峰的形状和个数，通过它们可以对物质进行定性和定量分析，并研究变化过程的动力学。峰的位置是由导致热效应变化的温度和热效应种类（吸热或放热）决定的，前者体现在峰的起始温度上，后者体现在峰的方向上。不同物质的热性质是不同的，相应的差热曲线上的峰位置、峰个数和形状也不一样，这是差热分析进行定性分析的依据。分析DTA曲线时通常需要知道样品发生热效应的起始温度，根据国际热分析协会（ICTA）的规定，该起始温度应为峰前缘斜率最大处的切线与外推基线的交线所对应的温度T（如图2），该温度与其他方法测得的热效应起始温度较一致。DTA峰的峰温Tp虽然比较容易测定，但是它既不反应变化速率到达最大值时的温度，也与放热或吸热结束时的温度无关，其物理意义并不明确。 图2此外，峰的面积与焓变有关，通过测量T-t曲线上吸热或放热峰的面积，利用式1可以对试样进行定量分析。在峰面积的测量中可以按照三角形的方法求面积。但是更多的时候，基线并不一定和时间轴平行，峰前后的基线也不一定在同一直线上。此时可以按照做切线的方法确定峰的起点、终点、峰面积。另外，还可以采取剪下峰称重，以重量代替面积（即剪纸称量法）。H=CmabTdt 式1三、仪器和试剂草酸钙（AR）差示扫描量热仪（北京恒久科学仪器厂）四、实验步骤1、打开循环水2、打开差示扫描量热仪主机，3、打开电脑、打开软件4、拿一个干净的氧化铝小坩埚，称量坩埚净重5、放入少量样品（能够覆盖坩埚底部即可，10mg），称重，减去坩埚净重，得到样品净重6、在软件中填入参数，点击“检查”，“确定”7、测试完毕后，等炉温降到100度以下，关闭冷却水五、数据处理配合失重曲线，分析样品再加热过程中产生差热的物理化学的原因六、思考题影响差热曲线的因素有哪些？