差热分析-南京大学

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1、差热分析实验目的1、了解爰热分析法的基木原理和芳热分析仪的基木构造;2、掌握差热分析仪的使用方法；3、用差热仪绘制CuSO4-5H20等样品的差热图，并对结果进行分析。二、实验仪器差热仪、电脑、瓷堆坍、试剂：CuSO4*5H2O＞标准物Sn、参比物AI2O3三、实验原理物质在加热或冷却过程中会发生物理变化或化学变化，与此同时，往往还伴随吸热或放热现彖。伴随热效应的变化，有晶型转变、沸腾、升华、蒸发、熔融等物理变化，以及氧化还原、分解、脱水和离解等化学变化。另有一•些物理变化，虽无热效应发牛:但比热容等某些物理性质也会发生改变，这类变化

2、如玻璃化转变等。物质发生焰变时质量不一-左改变，但温度是必定会变化的。差热分析止是在物质这类性质基础上建立的一种技术。若将在实验温区内呈热稳定的已知物质（参比物）和试样一起放入加热系统中（图1）,并以线性程序温度对它们加热。在试样没有发生吸热或放热变化且•程序温度间不存在温度滞后时，试样和参比物的温度与线性程序温度是一致的。若试样发牛放热变化，山于热量不可能从试样瞬间导出，于是试样温度偏离线性升温线，且向高温方向移动。反之，在试样发生吸热变化时，由于试样不可能从环境瞬间吸取足够的热屋，从而使试样温度低于程序温度。只有经历一个传热过程试

3、样才能回复到与程序温度相同的温度。加jft器图1加热和测定试样与参比物温度的装置示意图在试样和参比物的比热容、导热系数和质最等相同的理想情况，用图1装置测得的试样和参比物的温度及它们之间的温度羌随时间的变化如图2所示。图屮参比物的温度始终与程序温度一致,试样温度则随吸热和放热过程的发生而偏离程序温度线。当TS-TR二AT为零吋，因中参比物与试样温度一致，两温度线重合，在△Till］线则为一条水平基线。T或C图2线性程序升温时试样和参比物的温度及温度差随时间的变化试样吸热时△T〈0,在AT曲线上是一个向下的吸热峰。当试样放热时△[>（）

4、,在曲线上是一个向上的放热峰。由于是线性升温，通过了T-t关系可将AT-t图转换成AT-T图。△「t（或T）图即是差热Illi线，表示试样和参比物之间的温度差随时间或温度变化的关系。弟热曲线肓接提供的信息有峰的位置、峰的而积、峰的形状和个数。由它们不仅可以对物质进行定性和定最分析，而且还可以研究变化过程的动力学。曲线上峰的起始温度只是实验条件下仪器能够检测到的开始偏离基线的温度。根据的规定，该起始温度应是峰询缘斜率最人处的切线与外推基线的交点所对■应的温度。若不考虑不同仪器的灵敏度不同等因素，外推起始温度比峰温更接近于热力学平衡温度。

5、由差热曲线获得的重要信息Z—是它的峰面积。根据经验，峰面积和变化过程的热效应有着直接联系，而热效应的大小又取决于活性物质的质量。（斯贝尔）指出峰面积与相应过程的焙变成正比：pKTdt=maH=K{maH)=KQp式屮，为样品质最；"、S分别为峰的起始、终止时刻；AT为时间t内样品与参比物的温差；fATdt代表峰面积；K为常数。在和值己知后，即能求得待测物质的热效应和畑[1变。U!实验方法1、启动计算机和差热分析仪。2、使用小药匙往小堆烟小装填参比样品和待测样品，一只划竭待放入测样品屮，在另一只玮圳中放入重量基本相等的参比物。3、在

6、堆堀架上放置药品，降下炉体。4、设定升温速率（本实验设置为12°C/min）,启动数据记录软件，开始加热。5、记录升温曲线和差热曲线，总至温度升至发工要求的相变且基线变平后，停止记录，保存数据。6、打开炉盖，取出埔蝎，待炉温降至50°C以下时，换上另一样品，按上述步骤继续操作。五、实验结果本次实验的试样为CuSO4*5H2O.标准物Sn、参比物Al203o1>Sn的差热曲线如图3所示：图3Sn的差热曲线原图图中上方曲线为Sn,卞方曲线炉子温度。山图3可以看出，曲线的基线发生了漂移，在峰的右侧有明显的卜降趋势，为了分析的准确性，需要去除

7、基线漂移的彩响。将数据导出示重新绘图，分别对峰两边的基线进行一次曲线拟合（两边斜率不同），并使它们交于一点，结果如图4所示，纵坐标为温度差，横坐标为加热炉了达到的温度。图4Sn的差热曲线（加基线）利用拟合出的一次曲线使基线归零后，作峰上升段最大斜率处的切线，与基线交于一点（如图5）,该点即Sn开始融化的起点，该点对应温度为224.3°CoSn的熔点为7^=231.89°C,实验所得数据较为接近。图5Sn的差热曲线（基线归零）卜•面计算差热Illi线与外推基线围成的面积，通过拉格朗FI插值法计算出图5屮的峰面积为703.6（。（：）2。

8、2、CuSO4*5H20的差热曲线如图6所示:图6CuSO4*5H2O差热曲线原图图中上方曲线为CuSO4-5H2O,卜•方为炉子温度。同样，该Illi线也存在发主漂移的问题，捉取数据后作图处理，分三段对基线进行一•次拟