差热分析（ DTA ）

1. 差热分析（DTA） ——Differential Thermal Analysis

2. 目的要求 一、掌握差热分析的基本原理及方法，了解差热分析仪的构造，学会操作技术； 二、用差热分析仪对CuSO45H2O进行差热分析，并定性解释所得的差热谱图； 三、学会热电偶的制作及其标定。

3. 基本原理 • 物质在加热或冷却过程中，当达到特定温度时，会产生物理变化或化学 变化，伴随着有吸热和放热现象，反映物系的焓发生了变化。 • 差热分析就是利用这一特点，通过测定样品与参比物的温度差对时间的函数关系，来鉴别物质或确定组成结构以及转化温度、热效应等物理化学性质。 • 在升温过程中试样如没有热效应，则试样与参比物之间的温度差ΔT为零，而试样在某温度下有放热（吸热）效应时，试样温度上升速度加快（减慢 ），就产生温度差ΔT。 • 分析差热图谱可根据差热峰的数目、位置、方向、高度、宽度、对称性以及峰的面积等。

4. 差热分析的影响因素 ① 升温速率的选择：速率低时，基线漂移小，可以分辨靠得近的差热峰。 ② 气氛及压力的选择：有些物质在空气中易被氧化，选择适当的气氛及压力也是测定得到好的结果的一个方面。 ③ 参比物的选择：作为参比物的材料必须具备的条件是在测定温度范围内，保持热稳定，一般用α—A12O3、MgO、（煅烧过的）SiO2及金属镍等。 ④ 样品处理：样品粒度大约200目左右，颗粒小可以改善导热条件，但太细可能破坏晶格或分解。 ⑤ 走纸速度：走纸速度大则峰的面积大、面积误差可小些。走纸速度太小，对原来峰面积小的差热峰不易看清楚。

5. 谱图处理 • b为峰的起点， c为峰的顶点， d为峰的终点。我们可以在温度线上找到这三个点的相应温度 Tb、TC和Td。Tb大体上代表了开始起变化的温度，因此常用 Tb表征峰的位置。对于很尖锐的峰也常用 TC表示峰的位置。 • 在实际测定中由于种种原因，差热线的基线往往不与时间轴平行，峰前后的基线也不在一条直线上，差热峰也可能较平坦，此时，我们可以用作切线的方法来确定转折点温度。

6. 差热分析仪

7. 实验步骤 • 称量及放样 用天平称 70mg样品和50mg参比物，混合均匀后放入样品池内，在另一样品池内放入适量参比物，将两样品池轻轻拌实，使参比物高度与样品高度大致相同。将热电偶直接插入样品与参比物中，插入的位置和深度基本一致。 • 升温速率8oC/min，最高温度可设定在430 oC，记录温差的为笔1，其量程为2mV，记录温度的为笔2，其量程为20mV，打开电源，记录温度和温差随时间变化的两条曲线，直至镍硅电偶电压表显示15mV。 • (3) 锡凝固点的测定：玻璃样品管里加入80g锡，并覆盖上一层石墨粉，将热偶一端插入玻璃样品管中， 与记录仪笔2连接，控制炉温，比待测样品熔点高出50 oC，即镍硅电偶电压表显示9.6mV，停止加热缓慢冷却，至凝固点以下50 oC为止，记录温度随时间变化的全过程，冷却曲线的平台部分对应于样品的凝固点。 • (4) 水的沸点。 • (5) 水的凝固点。 NMR样品管

8. 数据处理 • 绘制热电偶工作曲线。以锡、铅凝固点，水的沸点和冰点对应的电压表读数作图。 • 原始数据中选取若干数据点，作出T对T表示的差热分析曲线。 • 指明样品脱水出现热效应的次数，各峰外推起始温度Te和峰顶温度Tp。粗略估算各个风的面积。

9. 问题与思考 • DTA实验中如何选择参比物，要注意哪些事项？ • 影响差热分析结果的主要因素有哪些？ • 2.根据无机化学知识和差热峰的面积讨论五个结晶水 • 与CuSO4结合的可能形式。