差热分析

            一、实验目的

            1．用差热—热重联用仪对CuSO4·5H2O进行差热及热重分析，并定性分析所测的差热—热重谱图。操作方法。

            二、实验原理

            2．掌握差热—热重分析原理，了解差热—热重分析仪的构造，学会

            1．差热分析

            差热分析是在程序控制温度下，测量试样与参比物（一种在测量温度范围内不发生任何热效应的物质）之间的温度差与温度关系的一种技术。

            许多物质在加热或冷却过程中会发生熔化、凝固、晶型转变、分解、化合、吸附、脱附等物理化学变化。这些变化必将伴随体系焓的改变，因而产生热效应。其表现为该物质与外界环境之间有温度差。选择一种对热稳定的物质作为参比物，将其与样品一起置于可按设定速率升温的电炉中。分别记录参比物的温度以及样品与参比物间的温度差。以温差对温度作图就可以得到一条差热分析曲线，或称差热谱图，见图1。

            如果参比物和被测物质的热容大致相同，而被测物质又无热效应，两者的温度基本相同，此时测到的是一条平滑的直线，该直线称为基线。一旦被测物质发生变化，因而产生了热效应，在差热分析曲线上就会有峰出现。热效应越大，峰的面积也就越大。在差热分析中通常还规定，峰顶向上的峰为放热峰，它表示被测物质的焓变小于零，其温度将高于参比物。相反，峰顶向下的峰为吸收峰，则表示试样的温度低于参比物。

            差热曲线的峰形、出峰位置、峰面积等受被测物质的质量、热传导率、比热、粒度、填充的程度、周围气氛和升温速度等因素的影响。因此，要获得良好的再现性结果，对上述各点必须十分注意。一般而言，升温速度增大，达到峰值的温度向高温方向偏移；峰形变锐，但峰的分辨率降低，两个相邻的峰，其中一个将会把另一个遮盖起来。

            2．热重分析

            当被测物质在加热过程中有升华
            、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。这时热重曲线就不是直线而是有所下降。通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质，（如CuSO4·5H2O中的结晶水）。从热重曲线上我们就可以知道CuSO4·5H2O中的5个结晶水是分三步脱去的。图2为热重装置结构示意图。

            三、仪器与试剂

            DTG-60H差热—热重联用仪，分析纯CuSO4·5H2O。

            四、实验步骤

            1．仔细阅读仪器操作说明书，在老师指导下，开启仪器。

            2．放样品。

            3．设定程序。

            4．加热。

            加热结束后，计算机自动将测得结果存入“TA60”。

            5．数据分析：将“TA-60WS”窗口关上，双击TA-60WS—File

            —Open—选择你所测得的文件后—打开。

            1）换坐标轴。双击横坐标轴—Unit--选择Temp (℃)—确定，就将横坐标轴由时间变为温度。双击纵坐标轴（TGA）—Unit--选择TGA（%）—确定，（便于对不同重量的同一样品进行比较）

            2） 做切线找熔点：单击差热线，Analysis—Targent，从差热线的端点拉出两条线，分别放在要做切线的点两侧适当的位置，单击右侧“Analyze”出现切点，再单击“Analyze”出现温度值。

            3） 计算热重：单击热重线，Analysis—Weight
            Loss，从热重线的端点拉出两条线，分别放在有失重的线段的两端，单击“Analyze”出现失重的质量及失重百分含量。

            4） 多次做同一样品进行比较：File—Open—选择你所需要的文件—打开。Insert—Date
            File再打开另一张图，就可以把两张图放在一起比较了。

            5） 打印报告：File—Open—选择你所需要的文件—打开。View—Signed with
            Windows—空白处单击，将鼠标放在外框的边或角上，待出现←时，将框移动到所需大小的位置。

            单击一条线—Insert—Title

            单击一条线—Insert—File Information

            单击一条线—Insert—Program

            单击一条线—Insert—Legend

            可以单击出现的文字，出现一个框，将框移至图外，如果框内文字多，空白处放不下，可以改变字体的大小，双击框内字—Font—Change Font—选择字号—确定—确定。

            最后打印报告：File——Print

             附录9 仪器使用说明

            1．开机

            打开电源开关，再打开计算机开关，然后打开主机等仪器的开关。双击“TA-60WS  Collect”——File——ta—ch.1——DTG-60H。出现一兰色画面，说明仪器已联接完成。

            2．放样品

            按主机上“Open/Close”键，把炉子升起来，用镊子将装有参比物α—Al2O3（10mg左右）的铝坩埚轻轻放在炉子的左侧检测杆上，将另一同样质量的空铝坩埚轻轻放在炉子的右侧检测杆上，然后再按“Open/Close”键，把炉子降下来，之后按主机上“Display”键，仪器上显示样品的重量。因为左边放了样品，所以仪器上显示负值，按“Zero”键可以清零，清零之后再将炉子升起来，把右侧的坩埚拿出来，放入少量（10mg左右）CuSO4·5H2O晶体，样品颗粒尽量细小、均匀，并且最好平铺在坩埚底部。再将其重新放入炉内的右侧检测杆上，将炉子降下，按“Display”键，记下CuSO4·5H2O样品的重量。

            3．设定程序

            （1）Measure——Measure
            Parameters。设定升温速度，本实验为10℃/min，一般为2—20℃/min。最高温度可达1500℃，本实验为300℃，再选择是否需要保持温度，是否加保护气等，本实验均不需要。最后按确定。

            （2）File  Information。输入：1）批号；2）名称（可以用中文）；3）样品重量；4）分子量；5）选择坩埚；6）选保护气；7）保护气流速（一般30ml/min）；8）操作员。之后按确定。

            4．全部确定后，按“Start”,炉子开始加热，计算机屏幕由兰色变成粉红色，加热结束后，屏幕又变成兰色。绿线—温度，红线—差热，兰线—热重。