答案3材料特性表征第2篇分子结构分析2核磁32

化学试剂的纯度和材料特性分析方法化学试剂是化学实验和研究中不可或缺的重要物质。

为了确保实验结果的准确性和可重复性，化学试剂的纯度和材料特性分析是至关重要的。

本文将介绍一些常见的化学试剂纯度检测方法和材料特性分析方法。

一、化学试剂的纯度检测方法1. 比重法比重法是一种常见的用于检测液体化学试剂纯度的方法。

它基于溶液中溶质和溶剂的比重关系来判断纯度。

通过测量溶液的密度可以间接得出试剂的纯度。

2. 熔点测定法熔点是物质从固态向液态转变的温度，对于某种化学物质来说，它的纯度与其熔点密切相关。

通过测量化学试剂的熔点，可以初步判断其纯度。

3. 水分含量检测水分含量是影响化学试剂纯度的一个重要因素。

常见的水分检测方法包括卤素含量测定法、卡尔费休法等。

这些方法基于化学反应原理，通过测定试剂与水分发生反应后产生的产物来间接分析水分含量。

4. 离子含量测定离子含量是化学试剂中重要的一种杂质。

离子含量的测定方法包括离子色谱法、电导法、吸收光谱法等。

这些方法可以对试剂中的阳离子和阴离子进行定量测定，从而评估其纯度。

5. 色谱分析色谱分析是一种常见的化学物质分离和定量分析方法。

常见的色谱方法包括气相色谱、液相色谱和高效液相色谱等。

通过色谱分析可以准确地测定化学试剂中不同组分的含量，从而评估其纯度。

二、化学试剂的材料特性分析方法1. 红外光谱分析红外光谱分析是一种常见的材料特性分析方法。

通过测量物质在红外光谱范围内吸收或发射的光谱特性，可以得出物质的结构和化学键的信息。

通过红外光谱分析可以确定化学试剂的结构、组分和纯度。

2. 核磁共振分析核磁共振分析是一种非常强大的分析技术，用于研究物质的结构和性质。

通过核磁共振波谱仪可以获得物质的核磁共振波谱图，从而得出物质的分子结构和化学环境信息。

核磁共振分析在化学试剂的材料特性分析中有着重要的应用。

3. 热重分析热重分析是一种通过测量材料在升温或降温过程中质量的变化来研究材料特性的方法。

MSEN6414P Homework II Due 1/7/20211. Here is a list of integrated intensities and Bragg angles as determined from the diffraction pattern shown in the figure below. The data was collected using Cu K α radiation (wavelength 1.5405 Å). a) Knowing that the sample is single-phase with the cubic crystal system and that the edge of the unit cell a = 10.4857 Å, assign Miller indices to all listed Bragg peaks by completing the table below.b) Based on the solution of (a), determine the Bravais lattice to which the material belongs. Explain your answer (25 points) a) ANSWER:2sin hkl d λθ==b) ANSWER:The cubic crystal system includes SC、FCC and BCC, BCC forbids diffraction from those with h+k+l = odd ,but there is {111}, FCC forbids diffraction from planes with mixed odd and even miller indices, but there is {311}. So, the Bravais lattice belongs to SC(simple cubic).2.Shown in the following page are the electron diffraction pattern and HAADF-STEMimage of SrTiO3 (space group Pm3̅m, lattice parameter a = 3.905 Å) along a certain zone axis.a) In the diffraction pattern, indicate the miller indices of the three spots pointed byarrows. (15 points) What is the zone axis along which the diffraction pattern was taken?(5 points)b) Open the attached .cif file in VESTA or CrystalMaker, and rotate the atomic modelto the zone axis found in (a). Compare the atomic model with the HAADF-STEM image, and indicate which spots in the image correspond to Sr atomic columns, and which to Ti-O columns. (10 points)c) Along the zone axis identified in (a), some atomic columns in the SrTiO3 structuralmodel contain O only. Are these columns visible in the HAADF-STEM image? (5 points) Name one STEM imaging mode that may better visualize O. (5 points) For both questions, explain your answers. (10 points)a)ANSWER:The miller indices are indicated in the following picture. The zone axis is [001].Electron diffraction pattern of SrTiO3b)ANSWER:The bigger spots are Sr atoms columns and the smaller spots are Ti(O) columns.HAADF-STEM image of SrTiO3c)ANSWER:O is invisible. HAADF-STEM image is determined by atomic number(Z). The larger the number of atoms, the brighter the spot. As a result, the number of O atom is too small to be visible. ABF STEM is suitable for O element, because it’s contrast is proportional to Z1/3 .。

第一章绪论材料研究的四大要素：材料的固有性质、材料的结构、材料的使用性能、材料的合成与加工。

材料的固有性质大都取决于物质的电子结构、原子结构和化学键结构。

材料结构表征的三大任务及主要测试技术：1、化学成分分析：除了传统的化学分析技术外，还包括质谱（MC）、紫外（UV）、可见光、红外（IR）光谱分析、气、液相色谱、核磁共振、电子自旋共振、二次离子色谱、X射线荧光光谱、俄歇与X射线光电子谱、电子探针等。

如质谱已经是鉴定未知有机化合物的基本手段；IR在高分子材料的表征上有着特殊重要地位；X射线光电子能谱（XPS）是用单色的X射线轰击样品导致电子的逸出，通过测定逸出的光电子可以无标样直接确定元素及元素含量。

2、结构测定：主要以衍射方法为主。

衍射方法主要有X射线衍射、电子衍射、中子衍射、穆斯堡谱等，应用最多最普遍的是X射线衍射。

在材料结构测定方法中，值得一提的是热分析技术。

3、形貌观察：光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜。

第二章X射线衍射分析1、X射线的本质是电磁辐射，具有波粒二像性。

X射线的波长范围：0.01~100 Å 或者10-8-10-12 m 1 Å=10-10m（1）波动性（在晶体作衍射光栅观察到的X射线的衍射现象，即证明了X射线的波动性）；（2）粒子性（特征表现为以光子（光量子）形式辐射和吸收时具有的一定的质量、能量和动量）。

2、X射线的特征：①X射线对物质有很强的穿透能力，可用于无损检测等。

②X射线的波长正好与物质微观结构中的原子、离子间的距离相当，使它能被晶体衍射。

晶体衍射波的方向与强度与晶体结构有关，这是X射线衍射分析的基础。

③X射线光子的能量与原子内层电子的激发能量相当，这使物质的X射线发射谱与吸收谱在物质的成分分析中有重要的应用。

一、X射线的产生1.产生原理高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电子的运动受阻失去动能，其中一小部分（1％左右）能量转变为X射线，而绝大部分（99％左右）能量转变成热能使物体温度升高。

1紫外光谱1紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200-400nm（近紫外区），可用于结构鉴定和定量分析。

产生：外层电子从基态跃迁到激发态。

2四种电子能级跃迁所需能量ΔΕ大小顺序：n→π＊< π→π＊< n→σ＊< σ→σ＊3生色基：可以产生π→π* 和n→π*跃迁的基团。

如—C=C—，—N=N—，C=O，C=S，芳环，共轭双键4助色基;本身不具有生色基作用，但与生色基相连时，通过非键电子的分配，扩展了生色基的共轭效应，影响生色基的吸收波长，增大吸收系数，因常使化合物的颜色加深，故称助色基。

5红移：由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后，吸收峰位置向长波方向的移动，叫红移（长移）。

6蓝移：由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后，吸收峰位置向短波方向的移动，叫蓝移（紫移，短移）7吸收谱带的类型：R吸收带，K吸收带，B吸收带，E吸收带8.高强度的吸收为共轭重键，270nm以上左右的低强度吸收可能为醛酮的羰基吸收，210nm 左右的低强度吸收可能为羧基及其衍生物，250~300nm左右的中等强度吸收表明有芳环存在2红外光谱1红外光谱定义：当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其振动运动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱。

又称为分子振动转动光谱。

2红外光谱图：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（微米）和波数1/λ单位：cm-1。

可分为两个区，即官能团区和指纹区。

mbert-Beer 定律:A=log(I0/I)=klcA: 吸光度I0,I: 入射光和透射光的强度k: 吸光系数l: 样品厚度c: 样品浓度4.IR产生的条件：(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；(2)辐射与物质间有相互偶合作用。

对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。

材料科学中的结构表征与性能分析材料科学是一门研究材料的结构、性质和性能之间关系的学科。

在材料科学中，结构表征和性能分析是非常重要的研究方法，用于揭示材料的内部结构以及其对外界环境的响应。

本文将讨论材料科学中的结构表征与性能分析的相关内容。

一、材料的结构表征1. 光学显微镜观察光学显微镜是最常用且简单的材料结构表征方法之一。

通过光学显微镜可以观察到材料的表面形貌和内部微观结构，如晶界、颗粒分布等。

此外，还可以对材料进行晶体学分析，确定晶体结构和晶体取向。

2. 扫描电子显微镜（SEM）SEM是一种高分辨率的表面成像技术。

它利用电子束与样品表面相互作用的方式，获得材料表面的形貌和微观结构信息。

与光学显微镜相比，SEM可以获得更高的放大倍数和更详细的细节。

3. 透射电子显微镜（TEM）TEM是一种通过物质对电子的散射来观察材料内部结构的技术。

通过透射电子显微镜可以获得材料的高分辨率图像，并对材料的晶体结构、晶界、缺陷等进行详细分析。

4. X射线衍射（XRD）X射线衍射是一种通过材料对X射线进行衍射来确定材料晶体结构的方法。

XRD可以获得材料的晶体结构信息、晶格常数、晶体取向、影响材料性能的晶体缺陷等信息。

5. 核磁共振（NMR）核磁共振是一种通过观察核自旋在外加磁场下的行为来分析材料结构的方法。

核磁共振可以用于确定材料中不同原子核的类型和数量，了解材料的化学结构。

二、材料性能的分析1. 机械性能分析机械性能是材料重要的性能之一，包括强度、韧性、硬度、延展性等。

通过拉伸试验、硬度试验、冲击试验等可以测定材料的机械性能。

此外，还可以通过纳米压痕测试、微弯曲测试等方法对材料的力学性能进行研究。

2. 热性能分析热性能包括热膨胀系数、热导率、热稳定性等。

热膨胀系数可以通过热膨胀仪进行测量，热导率可以通过热导率仪进行测定。

热性能的分析可以为材料在高温环境下的应用提供重要的指导。

3. 导电性能分析导电性能是指材料对电流的导电能力。

材料表征知识点总结一、材料表征的基本概念1.1 材料表征的概念材料表征是指通过一系列的手段和方法对材料进行结构、性能分析的过程。

它是材料科学研究的重要手段，对于认识和理解材料的微观结构、物理性质、化学性质、力学性质等具有重要意义。

材料表征的目的是为了揭示材料的内在特征，解析材料的结构和性质之间的关系，为材料设计、改进和应用提供科学依据。

1.2 材料表征的内容材料表征的内容主要包括以下几个方面：结构表征、性质表征、表面表征、界面表征、缺陷表征等。

结构表征主要是对材料的晶体结构、非晶结构、微观结构、纳米结构等进行研究与分析；性质表征主要是对材料的物理性质、化学性质、力学性质、热性质等进行研究与分析；表面表征主要是对材料的表面形貌、表面性质、表面活性等进行研究与分析；界面表征主要是对材料的各种界面性质、界面相互作用、界面扩散等进行研究与分析；缺陷表征主要是对材料的各种缺陷类型、缺陷形成、缺陷演变等进行研究与分析。

1.3 材料表征的方法材料表征的方法主要包括物理方法、化学方法、电子显微镜方法、X射线衍射方法、光学显微镜方法、谱学方法、表面分析方法等。

这些方法可以对材料的结构、性质、表面、界面、缺陷等进行多角度、多层次的表征与分析，从而全面地了解材料的内在特征。

二、材料表征的常用方法与技术2.1 物理方法物理方法是材料表征中最常用的方法之一，主要包括X射线衍射法、电子显微镜法、磁共振法、核磁共振法、拉曼光谱法、光谱学方法、热分析法、热敏电阻法、热释电法等。

这些方法可以通过对材料的物理性质、电磁性质、热力学性质等进行分析，揭示材料的内部结构和性质之间的相互关系。

2.2 化学方法化学方法是材料表征中另一个重要的方法，主要包括原子吸收光谱法、光度法、电化学方法、色谱法、荧光分析法、偏振光分析法等。

这些方法可以通过对材料的化学性质、化学成分、化学反应等进行分析，揭示材料的化学本质和特征。

2.3 电子显微镜方法电子显微镜方法是材料表征中一种重要的方法，主要包括透射电子显微镜法、扫描电子显微镜法、透射电镜能谱法等。

材料分析测试方法试题及答案第一章电磁辐射与材料结构一、名词、术语、概念波数，分子振动，伸缩振动，变形振动（或弯曲振动、变角振动），干涉指数，晶带，原子轨道磁矩，电子自旋磁矩，原子核磁矩。

二、填空1、电磁波谱可分为3个部分：①长波部分，包括()与()，有时习惯上称此部分为()。

②中间部分，包括()、()和()，统称为()。

③短波部分，包括()和()（以及宇宙射线），此部分可称()。

答案：无线电波（射频波），微波，波谱，红外线，可见光，紫外线，光学光谱，某射线，射线，射线谱。

2、原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为()跃迁或()跃迁。

答案：电子，能级。

3、电子由高能级向低能级的跃迁可分为两种方式：跃迁过程中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出，称之为()跃迁；若多余的能量转化为热能等形式，则称之为()跃迁。

答案：辐射，无辐射。

4、分子的运动很复杂，一般可近似认为分子总能量（E）由分子中各()，()及()组成。

答案：电子能量，振动能量，转动能量。

5、分子振动可分为()振动与()振动两类。

答案：伸缩，变形（或叫弯曲，变角）。

6、分子的伸缩振动可分为()和()。

答案：对称伸缩振动，不对称伸缩振动（或叫反对称伸缩振动）。

7、平面多原子（三原子及以上）分子的弯曲振动一般可分为()和()。

答案：面内弯曲振动，面外弯曲振动。

8、干涉指数是对晶面()与晶面()的标识，而晶面指数只标识晶面的（）。

答案：空间方位，间距，空间方位。

9、晶面间距分别为d110／2，d110/3的晶面，其干涉指数分别为()和()。

答案：220，330。

10、倒易矢量r某HKL的基本性质：r某HKL垂直于正点阵中相应的（HKL）晶面，其长度r某HKL等于(HKL)之晶面间距dHKL的()。

答案：倒数（或1/dHKL）。

11、萤石（CaF2）的（220）面的晶面间距d220=0.193nm，其倒易矢量r某220（）于正点阵中的（220）面，长度r某220=（）。

材料结构表征及应⽤复习资料.材料结构表征及应⽤复习资料--2013材料化学第⼀章绪论1.材料研究的四⼤要素：材料的固有性质、材料的结构、材料的使⽤性能、材料的合成与加⼯；2.材料的固有性质⼤都取决于物质的电⼦结构、原⼦结构和化学键结构。

3.材料结构表征的三⼤任务及主要测试技术：①化学成分分析：传统的化学分析技术、质谱、⾊谱、红外光谱、核磁共振、X射线光电⼦能谱；②结构测定：X射线衍射、电⼦衍射、中⼦衍射、热分析；③形貌观察：光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、原⼦⼒显微镜；第⼆章红外光谱及激光拉曼光谱2.1 红外光谱的基本原理1.红外光谱定义：当⽤⼀束具有连续波长的红外光照射物质时，该物质的分⼦就要吸收⼀定波长的红外光的光能，并将其转变为分⼦的振动能和转动能，从⽽引起分⼦振动—转动能级的跃迁。

通过仪器记录下不同波长的透过率(或吸光度)的变化曲线，即是该物质的红外吸收光谱。

2.中红外区波数范围：4000-400cm-1；3.简正振动振动⾃由度（3n-6或3n-5)。

4.简正振动的特点是，分⼦质⼼在振动过程中保持不变，所有的原⼦都在同⼀瞬间通过各⾃的平衡位置。

每个简正振动代表⼀种振动⽅式，有它⾃⼰的特征振动频率。

5.简正振动类型主要分为两⼤类，即伸缩振动和弯曲振动。

伸缩振动是指原⼦沿着键轴⽅向伸缩使键长发⽣变化的振动；弯曲振动即指的是键⾓发⽣变化的振动6.实际观测到的红外基频吸收数⽬却往往少于3n-6个,为什么?①如振动过程中分⼦不发⽣瞬间偶极矩变化，则不引起红外吸收；②频率完全相同的振动彼此发⽣简并；③强宽峰往往要覆盖与它频率相近的弱⽽窄的吸收峰；④吸收强度太弱，以致⽆法测定；⑤吸收峰落在中红外区之外。

7.分⼦吸收红外辐射必须满⾜的条件？①只有在振动过程中，偶极矩发⽣变化的那种振动⽅式才能吸收红外辐射，从⽽在红外光谱中出现吸收谱带。

这种振动⽅式称为红外活性的。

反之，在振动过程中偶极矩不发⽣改变的振动⽅式是红外⾮活性的，虽有振动，但不能吸收红外辐射。