综合热分析法测定CaC2O4·H2O

ICTA对热分析技术的分类
物理 性质 1.质量 分析技术名称 1）热重法 2）等压质量变化 测定 简称 TG 物理性质 3.热焓 4.尺寸
(9 类 17 种）
分析技术名称 9)差示扫描量热法 10)热膨胀法
简称 DSC
3)逸出气体检测
4)逸出气体分析 5)放射热分析 6)热微粒分析 2.温度 7)加热曲线测定
热分析的应用类型
成份分析：无机物、有机物、药物和高聚物的鉴别和分析以及它们的 相图研究。
稳定性测定：物质的热稳定性、抗氧化性能的测定等。 化学反应的研究：比如固 -气反应研究、催化性能测定、反应动力学 研究、反应热测定、相变和结晶过程研究。
热重法 （THERMOGRAVIMETRY TG )
定义：在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一 种技术。
(2) 气氛的影响
热重法通常可在静态气氛或动态气氛下进行测定。在静态气氛 下，如果测定的是一个可逆的分解反应，随着温度的升高，分解 速率增大。但由于试样周围气体浓度增加会使分解速率下降。另 外炉内气体的对流可造成样品周围的气体浓度不断变化。这些因 素会严重影响实验结果，所以通常不采用静态气氛。为了获得重 复性好的实验结果，一般在严格控制的条件下采用动态气氛。 试样周围气氛对热分解过程有较大的影响，气氛对TG曲线的影 响与反应类型、分解产物的性质和气氛的种类有关。 热重法所研究的反应大致有下列三种类型:
利用热重法测定发泡剂含量
AB段：热重基线 B点：Ti 起始温度 C点：Tf 终止温度 D点：Te外推起始温度，外 推基线与 TG 线最大斜率切 线交点。
DTG曲线上出现的各种峰对应着TG线的各个 重量变化阶段。
DTG曲线的优点
能准确反映出起始反应温度Ti， 最大反应速率温度Te和Tf 。 更能清楚地区分相继发生的热 重变化反应，DTG比TG分辨率更 高。

山西大学综合化学实验报告实验名称综合热分析法测定CaC2O4·H2O的脱水、分解曲线以及用非等温方法计算各步反应的活化能学院化学化工学院学生姓名专业学号年级指导教师二Ο年月日综合热分析法测定CaC2O4·H2O的脱水、分解曲线以及用非等温方法计算各步反应的活化能摘要：热分析是在程序控温下测定物质的物理性质与温度关系的一类技术。

由于物理化学过程都伴随有热效应，而且固-气体系在反应过程中又可出现固相或液相的质量变化。

因此，可借于对其热效应或质量的测定来了解过程的变化，从而解决研究中的一些问题。

这种方法的特点是由简单的实验曲线可以了解体系的变化过程和计算出物理化学参数，给研究者带来很大的方便。

本实验主要是了解差热和热重分析法的基本原理及方法，用同步热分析仪来测定差热和热重曲线并求出各步反应活化能。

关键词：差热分析示差扫描量热分析 CaC2O4·H2O 活化能引言热分析是研究物质随温度变化所发生的物理化学过程以及相应产生的性质状态变化的一种方法，这种分析方法应用广泛的一类技术。

热分析技术种类很多，比较常用的方法有差热法（DTA），热重法（TG）（包括微分热重（DTG）），差示扫描量热法（DSC）。

（1）热重分析热重分析是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。

热重法实验得到的曲线称为热重（TG）曲线。

TG 曲线以温度作横坐标，以试样的失重作纵坐标，显示试样的绝对质量随温度的恒定升高而发生的一系列变化。

如图10.1CaC2O4·H2O 的热重曲线，有三个非常明显的失重阶段。

第一个阶段表示水分子的失去，第二个阶段表示CaC2O4 分解为CaCO3，第三个阶段表示CaCO3 分解为CaO。

CaC2O4·H2O的热失重比较典型，在实际上许多物质的热重曲线很可能是无法如次明了地区分为各个阶段的，甚至会成为一条连续变化地曲线。

这时，测定曲线在各个温度范围内的变化速率就显得格外重要，它是热重曲线的一阶导数，称为微分热重曲线（图10.1 也显示出了CaC2O4·H2O 的微分热重曲线（DTG））。

热分析法测定草酸钙热分解机理及反应级数和活化能刘金河一、前言随着热分析仪器的智能化和精确度的提高，热分析技术在许多领域得到广泛应用，在石油石化领域的应用也日益增多。

因此，化学化工类专业的学生有必要了解热分析技术。

本实验的目的是通过实验使同学们了解热分析技术的基本原理，掌握热分析技术用于反应动力学研究的基本原理和确定固体物质热分解反应的分解机理。

二、实验原理热分析是指在程序控制温度下测量物质的物理性质与温度关系的一类技术，是研究物质在加热或冷却过程中，所发生的物理或化学变化的一种较简便又直观的研究方法。

程序控制温度一般是指线形的升温、降温，也包括恒温和非线形的升、降温过程。

物理性质是指质量、热量、温度、力学性质、电学性质等等。

本实验所用的热分析仪为WCT —2微机差热天平，可同时记录T 、TG 、DTA 三条曲线，通过对TG 曲线的微分可得DTG 曲线。

● 热重法（Thermogravimetry,TG ）：在程序控温下，测量物质的质量与温度的关系的技术，测得的记录曲线称为热重曲线（TG ），其纵坐标为试样的质量，由上向下减少；横坐标为试样的温度或时间，由左向右增加。

● 微商热重法（Derivative Thermogravimetry, DTG ）是热重曲线对时间或温度一阶微商的方法,即质量变化速率作为温度或时间的函数被连续地记录下来，即dT dw =f(T)或dt dw =f(t)，测得的曲线为DTG 曲线，其纵坐标为质量变化速率dt dw ，自上向下表示减小，横坐标通常表示为温度T 或时间t ，自左向右增大。

● 差热分析（Differential Thermal Analysis, DTA ）是在程序控制温度下，测量物质与参比物之间温度差与温度关系的一种技术。

所记录的是差热分析（DTA ）曲线，以温度差（△T ）为纵坐标，放热效应向上，吸热效应向下，以温度或时间为横坐标，自左向右增加。

. ● 仪器测量原理WCT-2微机差热天平为DTA —TG —DTG 联用热分析仪器，可对微量试样同时进行差热分析、热重测量及热重微分测量。

实验九综合热分析一、目的要求1、学习综合热分析的仪器装置及实验技术。

2、掌握综合热分析的特点及分析方法。

二、基本原理与方法综合热分析是指几种单一的热分析法相互结合成多元的热分析法。

也就是将各种单功能的热分析仪相互组合在一起变成多功能的综合热分析仪。

如差热（DTA）－热重（TG）、差示扫描（DSC）－热重（TG）、差热（DTA）－热重（TG）－微商热重（DTG）、差热（DTA）－热机械分析（TMA）等等。

这种多功能综合热分析的特点是在完全相同的实验条件下，也就是在一次实验中可同时获得样品的各种热变化信息。

因此，综合热分析具有极大的优越性而被广泛采用。

在无机非金属材料中，综合热分析技术使用得最多的是DTA－TG。

由综合热分析的基本原理可知，综合热分析曲线就是各单功能热分析曲线测绘在同一张记录纸上。

因此，综合热分析曲线上的每一单一曲线的分析与解释与单功能仪器所作曲线完全一样，各种单功能标准曲线都可作为综合热分析曲线的标准，分析解释时可作参考。

另外，在解释综合热分析曲线时，下面一些基本规律值得注意：（1）有吸热效应，伴有失重时，为脱水或分解过程，有放热效应伴有增重时，为氧化过程。

（2）有吸热效应，无质量变化时为多晶转变过程，有吸热并伴有胀缩时也可能是多晶转变过程。

（3）有放热效应，伴有收缩现象，表示有新物质形成。

例如图9－1示出了某种粘土的综合热分析曲线，它包括加热曲线、差热曲线、失重曲线和收缩曲线。

根据DTA曲线可知，该粘土的主要峰形与高岭土相符，其矿物组成应以高岭土（Al2O3、2SiO2·2H2O）为主。

DTA曲线上两个显著的吸热峰，第一个吸热峰从200℃以下开始发生至260℃达峰值，TG曲线上对应着这一过程的质量损失达3.7%，而收缩曲线表明这一过程体积变化不大，所以这一吸热峰对应的是高岭土失去层间吸附水的过程。

第二吸热峰从540℃开始至640℃达峰值，这一过程对应质量损失10.31%，而体积收缩1.4%。

南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：■演示□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验一热重分析一、实验目的1. 了解热重分析的仪器装置及实验技术。

2. 测绘矿物的热重曲线，解释曲线变化的原因。

二、实验基本原理物质受热时，发生化学反应，质量也就随之改变，测定物质质量的变化就可研究其变化过程。

热重法(TG)是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。

热重法实验得到的曲线称为热重曲线(即TG曲线)。

TG曲线以质量作纵坐标，从上向下表示质量减少；以温度(或时间)为横坐标，自左至右表示温度(或时间)增加。

热重法的主要特点是定量性强，能准确地测量物质的变化及变化的速率。

热重法的实验结果与实验条件有关。

但在相同的实验条件下，同种样品的热重数据是重现的。

温控热电偶图1 热重分析原理图图2 TG曲线三、主要仪器设备及耗材主要设备：综合热分析仪1套。

试剂与耗材：CaC2O4·H2O(A.R.)、CuSO4·5H2O(A.R.)等四、实验步骤(1) 调整天平的空称零位；(2) 将坩埚在天平上称量，记下质量数值P 1，然后将待测试样放入已称坩埚中称量，并记下试样的初始质量；(3) 将称好的样品坩埚放入加热炉中吊盘内；(4) 调整炉温，选择好升温速率（若为自动记录，应同时选择好走纸速度，开启记录仪）；(5) 开启冷却水，通入惰性气体；(6) 启动电炉电源，使电源按给定速度升温；(7) 观察测温表，每隔一定时间开启天平一次，读取并记录质量数值（若为自动记录，则定时观察TG 曲线，并标记质量和温度值）；(8) 测试完毕，切断电源，待炉温降至100℃时切断冷却水。

五、实验数据及处理结果1. 根据得到的TG 曲线，读出试样质量发生变化前后的值及其所对应的温度，计算出其变化值。

2. 根据公式％样品原来的质量样品质量的变化值失重100(%)⨯= 可以计算出，样品的失重。

3. 分析曲线上质量变化的原因。

综合热分析法测定草酸钙【实验目的】（1）掌握热重-差热分析原理和ZCT-A型综合热分析仪的操作方法，了解其应用范围。

（2）对草酸钙进行热重及差热分析，测量化学分解反应过程中的分解温度。

（3）测量物质在加热过程中所发生的物理化学变化，绘制相应曲线，从而研究材料的反应过程。

【实验原理】热分析是物理化学分析的基本方法之一。

综合热分析研究物质在加热过程中发生相变或其他物理化学变化时所伴随的能量、质量和体积等一系列的变化，可以确定其变化的实质或鉴定矿物。

热分析技术种类很多，比较常用的方法有（1）差热法（DTA），（2）热重法（TG）[包括微分热重（DTG）]，（3）差示扫描量热法（DSC）。

（1）热重分析热重分析是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。

热重法实验得到的曲线称为热重（TG）曲线。

TG曲线以温度作横坐标，以试样的失重作纵坐标，显示试样的绝对质量随温度的恒定升高而发生的一系列变化。

这些变化表征了试样在不同温度范围内发生的挥发组分的挥发，以及在不同温度范围内发生的分解产物的挥发。

如图1、图2 CaC2O4·H2O的热重曲线，有三个非常明显的失重阶段。

第一个阶段表示水分子的失去，第二个阶段表示CaC2O4分解为CaCO3，第三个阶段表示CaCO3分解为CaO。

当然，CaC2O4·H2O的热失重比较典型，在实际上许多物质的热重曲线很可能是无法如次明了地区分为各个阶段的，甚至会成为一条连续变化地曲线。

这时，测定曲线在各个温度范围内的变化速率就显得格外重要，它是热重曲线的一阶导数，称为微分热重曲线[图1也现示出了CaC2O4·H2O的微分热重曲线（DTG）]。

微分热重曲线能很好地显示这些速率地变化。

图1 CaC2O4·H2O的TG-DSC曲线（文献图）图2 CaC2O4·H2O的TG曲线（文献图）（2）差热分析（DTA）和差示扫描量热分析（DSC）差热分析（DTA）是在试样与参比物处于控制速率下进行加热或冷却地环境中，在相同地温度条件时，记录两者之间地温度差随时间或温度地变化。

实验六差热分析草酸钙的热分解过程一、实验目的1. 掌握差热分析法的基本原理.2. 了解热分析仪的结构,掌握仪器的基本操作.3. 利用差热分析技术研究草酸钙的热分解过程.二、实验原理热分析是在程序控制温度下测量物质的物理性质与温度关系的一类技术.程序控制温度一般是指线性升温或线性降温,也包括恒温、循环或非线性升温、降温.物质性质包括质量、温度、热焓变化、尺寸、机械特性、声学特性、电学和磁学特性等等.在热分析技术中,热重法是指在程序控制温度下,测量物质质量与温度关系的一种技术,被测参数为质量通常为重量,检测装置为“热天平”,热重法测试得到的曲线称为热重曲线TG.热重曲线以质量作为纵坐标,可以用重量、总重量减少的百分数、重量剩余百分数或分解分数表示.曲线从上往下表示质量减少,以温度或时间作横坐标,从左向右表示温度或时间增加,所得到的重量变化对温度的关系曲线则称之为热重曲线.热重法的主要特点是定量性强,能准确地测量物质质量变化及变化的速率.在正常的情况下,热重曲线的水平部分看作是恒定重量的特征,变化最陡峭的部分,可以给出重量变化的斜率,曲线的形状和解析取决于试验条件的稳定性.热重曲线开始偏离水平部分的温度为反应的起始温度,测量物质的质量是在加热情况下测量试样随温度的变化,如含水和化合物的脱水,无机和有机化合物的热分解.物质在加热过程中与周围气氛的作用,固体或液体物质的升华和蒸发等,都是在加热过程中伴随有重量的变化.从热重法派生出微商热重法DTG和二阶微商法DDTG,前者是TG曲线对温度或时间的一阶导数,后者是TG 曲线的二阶导数.差热分析DTA是在程序控制温度下,测量物质与参比物之间的温度差与温度函数关系的一种技术,只要被测物质在所用的温度范围内具有热活性,则热效应联系着物理或化学变化,在所记录的差热曲线上呈现一系列的热效应峰,峰的位置由物质的化学组成的晶体结构所决定,而峰的面积则与发生反应时所放出的能量有关.差热分析曲线DTA曲线是描述样品与参比物之间的温度随时间或温度的变化关系.样品温度的变化是由于相转变或反应的吸热或放热效应引起的,比如：相转变、熔化、结晶结构的转变、沸腾、升华、蒸发、脱氢反应、断裂或分解反应、氧化或还原反应、晶格结构的破坏和其他化学反应.一般说来,相转变、脱氢还原和一些分解反应产生吸热效应,而结晶、氧化和一些分解反应产生放热效应.这些化学或物理变化过程所引起的温度变化可通过差示技术检测.如果样品和参比物的温度分别为Ts和Tr,那么温度差Ts-Tr就是DTA曲线的纵坐标.由于检测的是温差,所用的热电偶彼此是反向串接的,所以Ts和Tr之间的微小差值可以通过适当的电压放大装置检测,也即可用少量样品进行测试.差示扫描量热法DSC是在程序控制温度下,测量输送被测物质和参比物质的能量差与温度关系的一种技术.定量性和重复性都很好.其仪器和方法发展都很快,DSC仪器分为两大类,一类为功率补式,另一类称热流式.差热分析与差示扫描量热法比较,差热分析体系承受样品和参比物质在程序控温下的温度差,样品温度明显地增加或减少,归因于发生在样品中能量的放出放热或能量的吸收吸热,差示扫描量热体系是在相同温度下测量样品和参比物回路之间的能量差,当吸热变化产时能量被样品吸收,以增加能量来补偿、输出给样品,使温度保持平衡.因为这个能量的输入平衡了被吸收的能量,在量热计上产生了一个能量的转变.DSC对热分析的贡献就在于它能直接定量测量物质的转变能量.热分析仪器,主要由样品支持器、能量转变放大系统、程序温度控制系统、记录显示系统,气氛控制系统及数据处理系统组成.由于电子技术的发展,集成电路和微电子学,以及先进的热测量技术,大大提高了热分析仪器的灵敏度和重现性,计算机的应用使热分析仪器的操作和数据处理完全自动化.三、实验仪器与试剂1. 仪器热分析仪；电子天平；氧化铝坩埚；镊子；小勺.2. 试剂待测样品CaC2O4·H2O,差热参比物Al2O3.四、实验步骤1. 通水：提前3h接通冷却循环水,按下温控开关保持水温高于室温10℃.2. 通气：将气瓶出口压力调节至~,提前半小时开启使气流畅通.调节气体流量,使吹扫气/样品气为20~30mL/min；天平保护气为10~20mL/min.3. 开机：依次打开稳压电源开关、热分析仪开关、工作站开关,同时开启计算机和打印机.4. 称量：用电子天平准确称取已装入约占坩埚1/3~1/2高度的样品5mg,另准确称取放入适量参比物的坩埚.试样为无机物时,试样与参比物1:1；试样为有机物时,试样与参比物为1:2,.将两只坩埚轻轻敲打颠实.5. 放样：按热分析仪面板控制按键,炉子升起,将样品托板拨至炉子磁体端口.为避免操作失误导致杂物调入加热炉中,在打开炉子操作时,一定要将样品托板拨至热电偶下.用镊子取一只空坩埚放入白金样品吊篮内,将试样坩埚放在检测支持器前皿,将参比物坩埚放在后皿,移开样品托板,按键放下炉子.待天平稳定后,仪器自动扣除坩埚自重.6. 参数设定：进入操作软件界面,依次输入测量序号、样品名称、样品质量、坩埚质量、气氛、操作者姓名等.打开温度校正文件和灵敏度校正文件,设定初始温度、终止温度和升温速率,采样速率.打开气体阀门开关.7. 测量：在对话界面,依次点击初始化、清零、开始.当试样达到预设的终止温度时,测量自动停止.8. 关机：待炉温降下来后再依次关闭工作站开关、电脑开关、稳压电源开关,关闭冷却水,关闭气瓶.为了保护仪器,炉温在500℃以上时不得关闭仪器主机电源.9. 数据分析：进入仪器分析软件界面,打开测试文件夹,对原始TG 和DTA 记录曲线进行适当处理,可对其求导,得到DTG 曲线.选定每个台阶或峰的起止位置,算出各个反应阶段的TG 失重百分比、失重始温、终温、失重速率最大点温度等.DTA 又可选择项目进行分析,如切线求反应外推起始点、峰值、峰高、峰面积等.最后数据保存,打印曲线图.CaC 2O 4·H 2O 的TG 和DTA 曲线五、注意事项1. 差热分析是一种动态技术,吸热和放热曲线峰的形状、位置、数目是重要的.改善实验条件,如升温速率或炉子气氛,不但峰的位置会改变,也许峰的数目也会改变,从氮气氛改变成氧气氛,可能产生另外的放热峰.2. 试样用量、粒度、气氛、容器、装样的紧密程度对热分析实验结果的影响.六、数据处理1. 由所测DTA 曲线,求出各峰的起始温度,将数据列表记录,求出所测样品的失重率.CaC 2O 4·H 2O 的热分析过程：第一阶段 脱水： CaC 2O 4·H 2O 固 CaC 2H 4固+ H 2O 气第二阶段 脱CO ： CaC 2H 4 CaCO 3固+ CO 气+ O 2第三阶段 脱CO 2： CaCO 3 CaO 固+ CO 2气① 失重量 %w =14618×%100=%3.12 ② 草酸钙分解 %w =14628×%100=%2.19 ③ 碳酸钙分解 %w =14644×%100=%1.30 总失重∑%w =%2. 依据所测TG 和DTG 曲线,由失重百分比推断反应方程式.七、问题与讨论1. 影响差热分析结果的主要因素有哪些2. 用CaC 2O 44H 2O 化学式量计算理论失重率,与实测值比较.如有差异,试讨论原因. 附型热分析仪基本操作方法：。

热分析法测定草酸钙热分解机理及反应级数和活化能刘金河一、前言随着热分析仪器的智能化和精确度的提高，热分析技术在许多领域得到广泛应用，在石油石化领域的应用也日益增多。

因此，化学化工类专业的学生有必要了解热分析技术。

本实验的目的是通过实验使同学们了解热分析技术的基本原理，掌握热分析技术用于反应动力学研究的基本原理和确定固体物质热分解反应的分解机理。

二、实验原理热分析是指在程序控制温度下测量物质的物理性质与温度关系的一类技术，是研究物质在加热或冷却过程中，所发生的物理或化学变化的一种较简便又直观的研究方法。

程序控制温度一般是指线形的升温、降温，也包括恒温和非线形的升、降温过程。

物理性质是指质量、热量、温度、力学性质、电学性质等等。

本实验所用的热分析仪为WCT —2微机差热天平，可同时记录T 、TG 、DTA 三条曲线，通过对TG 曲线的微分可得DTG 曲线。

● 热重法（Thermogravimetry,TG ）：在程序控温下，测量物质的质量与温度的关系的技术，测得的记录曲线称为热重曲线（TG ），其纵坐标为试样的质量，由上向下减少；横坐标为试样的温度或时间，由左向右增加。

● 微商热重法（Derivative Thermogravimetry, DTG ）是热重曲线对时间或温度一阶微商的方法,即质量变化速率作为温度或时间的函数被连续地记录下来，即dT dw =f(T)或dt dw =f(t)，测得的曲线为DTG 曲线，其纵坐标为质量变化速率dt dw ，自上向下表示减小，横坐标通常表示为温度T 或时间t ，自左向右增大。

● 差热分析（Differential Thermal Analysis, DTA ）是在程序控制温度下，测量物质与参比物之间温度差与温度关系的一种技术。

所记录的是差热分析（DTA ）曲线，以温度差（△T ）为纵坐标，放热效应向上，吸热效应向下，以温度或时间为横坐标，自左向右增加。

. ● 仪器测量原理WCT-2微机差热天平为DTA —TG —DTG 联用热分析仪器，可对微量试样同时进行差热分析、热重测量及热重微分测量。

综合化学实验教案目录实验一安息香的合成及表征 (2)实验二安息香衍生物的合成及表征 (5)实验三槐米中芦丁、槲皮素的提取、分离及含量测定……………………………11 实验四［Co(Ⅱ)Salen］配合物的制备和载氧作用 (15)实验五三乙二胺合钴配离子光学异构体的制备、离析和旋光度测定……………20 实验六荧光粉Y2O2S∶Eu 的高温合成 (26)实验七 pH值法测定甘氨酸合镍配合物逐级稳定常数…………………………32 实验八电化学分析方法 (39)实验九溶胶-凝胶法固定α-淀粉酶及其活性和包埋量测定………………………44实验十综合热分析法测定CaC2O4•H2O的脱水、分解曲线以及用非等温方法计算各步反应的活化能……………………………………………………49实验十一浸渍法制备Pd/γ-Al2O3催化剂 (56)实验十二连续流动微型催化反应器评价催化剂活性………………………………63 实验十三尿素法制备碳酸二甲酯……………………………………………………67 实验十四煤下游精细化学品9-乙基-3，6-二甲基咔唑的合成 (70)实验十五煤下游精细化学品3-吲哚甲醛的制备 (73)实验一安息香的合成及表征一实验目的学习辅酶催化合成安息香的反应原理及其合成方法，利用红外光谱表征其分子结构。

二实验原理本实验采用了有生物活性的辅酶维生素B1(Thiamine)来代替剧毒的氰化物完成安息香缩合反应，反应时，维生素B1 分子中的噻唑环上的氮原子和硫原子邻位的氢，在碱的作用下可生成负碳离子(Ⅳ)。

然后(Ⅳ)与苯甲醛作用生成中间体(Ⅴ)，(Ⅴ)可以被分离得到。

(Ⅴ)经异构化脱去质子得到了中间体烯胺(Ⅵ)，(Ⅵ)与另一分子苯甲醛作用时就得到了缩合中间物(Ⅶ)，再进一步得到产物(Ⅷ)。

三实验步骤（一）具体操作方法1. 在100 ml三颈烧瓶上装有回流冷凝管，加入3.5g (0.010 mol)维生素B1 和7 ml 水，使其溶解，再加入30 ml 95% 乙醇。

实验十三SDT Q600热分析仪的应用及热分析谱图的解析方法一、实验目的1、掌握热分析法的一般原理。

2、掌握SDT Q600热分析仪的工作原理，了解其使用方法。

3、掌握热分析谱图的解析方法。

二、实验原理和技术⑴热重法（TG）热重法是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。

物质受热时，发生化学反应，质量也就随之改变，测定物质质量的变化就可研究其变化过程。

热重法实验得到的曲线称为热重曲线（即TG 曲线）。

TG曲线以质量作纵坐标，从上向下表示质量减少；以温度（或时间）为横坐标，自左向右表示温度（或时间）增加。

热重法的主要特点是定量性强，能准确地测量物质的变化及变化的速率（2）差热分析（DTA）差热分析是在程序控制温度下，测量试样与参比物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 起按设定速率升温。

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（DTA 曲线）。

DTA 曲线以△ T （或C /mg ） 作纵坐标，从上向下表示 吸热；以温度（或时间） 为横坐标，自左向右表示 温度（或时间）增加。

DTA 有两个缺点，其 一，试样在产生热效应时，升温速率是非线性的，从而使校正系 数K 值变化，难以进行定量；其二，试样产生热效应时，由于与 参比物、环境的温度有较大差异，因而三者之间会发生热交换， 这样就降低了对热效应测量的灵敏度和精确度。

由于这两个缺点， 使得DTA 技术难以进行定量分析工作，只能进行定性或半定量的 分析工作。

为了克服DTA 的缺点，发展了差示扫描量热法，即DSC （3）差示扫描量热法（DSC ）差示扫描量热法是在程序控制温度下，测量输给物质与参比 物的功率差与温度关系的一种技术。

一水草酸钙热重-差热综合热分析的最优化表征方法邹华红;胡坤;桂柳成;程蕾;陆海燕【摘要】以热分析为手段研究一水草酸钙在不同实验条件下,包括试样用量、粒度大小、升温速率和气氛的不同等条件下的热重曲线、微商热重曲线和差热分析曲线,总结出一水草酸钙热重-差热综合热分析最优的热分析表征方法.【期刊名称】《广西科学院学报》【年(卷),期】2011(027)001【总页数】5页(P17-21)【关键词】热分析;热重法;微商热重法;差热分析;一水草酸钙【作者】邹华红;胡坤;桂柳成;程蕾;陆海燕【作者单位】广西师范大学化学化工学院药用资源化学与药物分子工程教育部重点实验室,广西桂林,541004;广西师范大学化学化工学院药用资源化学与药物分子工程教育部重点实验室,广西桂林,541004;广西师范大学化学化工学院药用资源化学与药物分子工程教育部重点实验室,广西桂林,541004;广西师范大学化学化工学院药用资源化学与药物分子工程教育部重点实验室,广西桂林,541004;广西师范大学化学化工学院药用资源化学与药物分子工程教育部重点实验室,广西桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】TQ016热分析是在程序控制温度下测量物质的物理性质与温度的关系的一类技术[1]。

热分析方法中热重法(TG)、微商热重法(DTG)、差热分析(DTA)以及差示扫描量热法(DSC)是应用最广泛的研究方法,用来研究物质的物理变化和化学变化,获得如物质的成份、稳定性、化学反应中的过程研究、各种物理化学性质等重要信息[2～5]。

影响热重曲线的因素有很多,仪器的影响包括浮力、坩埚和挥发物再凝聚等影响,操作条件的影响包括试样用量、粒度、填装情况、升温速率和气氛等影响[2,6～8]。

目前未见针对化合物热重-差热综合热分析表征方法的系统研究,系统的研究热分析的表征方法具有非常重要的意义。

本文研究一水草酸钙在试样用量、粒度大小、升温速率和实验气氛的不同等实验条件下的热重曲线(TG)、微商热重曲线(DTG)和差热分析曲线(DTA),通过对各组数据的分析以及相同条件下TG、DTG和DTA热重曲线的对比,总结出一水草酸钙热重-差热综合热分析最优的热分析表征方法,为其热重-差热综合热分析表征提供理论参考与依据。

现代分析测试技术实验报告指导老师：＿＿＿＿＿成绩：＿＿＿＿＿实验名称：运用热重技术分析一水合草酸钙和五水合硫酸铜姓名：专业：学号：一、实验目的1.掌握热重分析的基本原理2.初步掌握热重分析仪器的结构和使用。

3.热重分析法研究未知络合物二、实验原理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CaC2O4· H2O中的结晶水）。

一种未知物可以通过该技术来初步判断其结构组成。

热重分析仪主要由微量天平、加热炉、气氛单元、温度控制单元、气氛控制单元、计算机等组成。

如图1所示,由称重传感器、信号放大滤波电路、模数转换器、微处理器、通信模块、去皮电路和调零电路等组成。

称重传感器输出的电压信号送到信号放大滤波电路,进行放大、滤波、电平搬迁等处理,得到适合于模数转换电路的信号。

通过信号值就可以直观的看出被测物质的热失重情况。

三、实验仪器与试剂1. 主要仪器3TG209热重分析仪（北京精仪高科仪器有限公司)2. 试剂一水合草酸钙和五水合硫酸铜四、实验步骤1．仪器的校正(1) 皮重校正：为使数据精确，应在每次试验前进行；(2) 质量校正：每月至少1次，以确保TG 两个质量范围及皮重的准确性；(3) 温度校正：试验的基本要素之一，可以通过高纯物或居里温度两种方法进行。

2．操作步骤(1) 依次打开电源开关：显示器、电脑主机、仪器测量单元；(2) 以高纯氮净化系统，在仪器测量单元上手动测试气路的通畅，调节好相应的流量，并保证出气阀打开；(3) 选择适用的坩埚，在电脑上打开对应的TG209F1测量软件，待自检通过后，放入空坩埚，升降支架观察中心位置有无异常；按照工艺要求，新建一个基线文件（此时不用称重）编程运行；待程序正常结束后冷却后，打开炉子取出坩埚（同样要注意支架的中心位置），将一水合草酸钙平整放入坩埚，并放入炉子中，然后打开基线文件，选择基线加样品的测量模式，编程运行；(4) 程序设定：平衡2 min →升温至900 K （升温速率为1.5 K/min ）；(5) 待样品温度降至100℃以下时打开炉盖，拿出坩埚；(6) 按照（3）（4）（5）的步骤测定五水合硫酸铜。

综合化学实验Comprehensive chemical experiments（64学时）一、本课程任务与目的本课程是适应学科发展日趋综合交叉，为培养21世纪高素质本科化学专业人才而设置，是本科生进入毕业设计前必修的重要教学环节。

本课程摒弃过去专业实验过细过窄的局限，综合了无机化学、分析化学、有机化学、物理化学等二级学科中的重要实验方法和技术，按化学学科的整体性，在化学一级学科的层面上安排教学过程，通过各类物质的合成、分离和表征，将四大基础知识综合，促进各二级学科知识的融合，使学生在综合研究性实验的过程中融会贯通四大基础知识和多种综合实验技能，学习系统的研究方法；包括了材料、生命、环境、能源等学科的内容，按化学学科发展趋势，在交叉学科领域开设实验，让学生能从化学一级学科的高度了解和掌握整个化学领域中的各种实验方法、原理、技能及其综合应用。

通过本课程的学习，要培养学生面对化学问题，能独立进行资料查阅、实验设计、方案实施、结果分析、报告总结等，具有分析问题、解决问题的独立工作能力和创新能力，同时了解化学方法和技术在当今高新科技领域的重要作用。

二、本课程适应专业：化学三、实验课程项目和学时本课程学时为64学时，每个实验8小时，学生由下列各实验选修8个实验。

实验项目四、课程内容及要求实验1 安息香的合成及表征要求：学习辅酶催化合成安息香的原理及方法，掌握用红外表征有机化合物结构的方法。

实验2 安息香衍生物的合成与表征要求：掌握由安息香氧化合成二苯乙二酮的方法及重排机理。

掌握应用薄层监测反应进程的方法及原理，及红外表征有机化合物结构的方法。

实验3 [Co(II)Salen]配合物制备和载氧作用要求：通过实验掌握无机合成基本技术，认识金属配合物的载氧作用机制。

实验4 pH法测定甘氨酸合镍配合物逐级稳定常数要求：掌握pH法测定配合物逐级稳定常数的基本原理和计算方法，学会用Excel处理实验数据。

实验5 三乙二胺合钴配离子光学异构体的制备、离析和旋光度测定要求：了解配合物的光学异构现象，掌握配离子光学异构体的制备、拆分原理和比旋光度的测定方法。

热分析法测定固体药物的多晶型一、实验目的1. 熟悉热分析的大体原理与实验方式及其在药学研究中的要紧应用2. 把握热谱图的分析与多晶型确信的方式3.了解热分析仪的要紧结构二、大体原理热分析是在程序控温条件下，测量物质物理化学性质随温度转变的函数关系的一种技术。

程序控温可采纳线性、对数或倒数程序。

热分析法依照所测样品物理性质的不同有以下几种：差热分析法，差示扫描量热法，热重分析法，热膨胀分析及热－力分析法等，在药物研究中前三种技术应用普遍。

（一）差热分析差热分析（differential thermal analysis, DTA）法是在程序控温下，测量物质与参比物之间温度差随温度或时刻转变的一种技术。

依照国际热分析协会(international confederation for thermal analysis, ICTA) 规定，DTA曲线放热峰向上，吸热峰向下，灵敏度单位为微伏（μV）。

如图1-1为苦味酸（三硝基苯酚）的DTA曲线。

139图1-1 苦味酸在动态空气中的DTA曲线可见，体系在程序控温下，不断加热或冷却降温，物质将依照它固有的运动规律而发生量变或质变，从而产生吸热或放热，依照吸热或放热即可判定物质内在性质的转变。

如：晶型转变、熔化、升华、挥发、还原、分解、脱水或降解等。

差热分析测量原理如图1-2所示。

图1-2 差热分析仪工作原理示用意1测按时将试样与参比物（经常使用α-Al2O3）别离放在两只坩埚中，置于样品杆的托盘上（底部装有一对热电偶，并接成差接形式），然后使加热炉按必然速度升温（如10℃·min-1）。

若是试样在升温进程中没有热反映（吸热或放热），那么其与参比物之间的温差ΔT＝0；若是试样产生相变或气化那么吸热，产生氧化分解那么放热，从而产生温差ΔT，将ΔT所对应的电势差（电位）放大并记录，便取得差热曲线。

各类物质因物理特性不同，因此表现出其特有的差热曲线。

大展机电技术研究所专业生产差热分析仪DTA（DZ3320A）差示扫描量热仪DSC（DZ3335）联系方式：周艺光（二）差示扫描量热法（差动热分析法）差示扫描量热法（differential scanning calorimeter, DSC）是在程序控温下，测量物质与参比物之间能量差随温度转变的一种技术。

现代分析测试技术实验报告实验名称：热重法分析一水草酸钙的差热姓名： 学号： 专业：有机化学实验日期：2017.10.10 指导老师： 成绩：一、实验目的：1、掌握热重分析法的一般原理；2、了解热重分析使用方法；3、掌握热分析谱图的解析方法。

二、工作原理：1、根据热电偶的测量原理,将一个热电偶制成传感器,将微量的样品置于传感器上,放入特殊的炉子内按一定的规律加热,当样品在一定的温度下发生吸放热的物理变化时,通过传感器就可以探测出样品温度的变化,进而通过专业的热分析软件，处理得出温度变化的数据或图形，根据图形再判断材料有可能发生的各种相变。

2、将传感器和样品构成的支架系统同时放在天平上, 当样品在一定的温度下发生重量的变化时,天平就可以立刻反应出来，通过专业的热分析软件，处理得出重量变化的数据或图形，同样根据图形再判断材料有可能发生的各种内在成分的变化。

3、将两张图放在一块，可以同时测试物质的重量和差热随温度的变化，进而在材料的物化分析方面得到更多的信息。

三、实验仪器和药品：1、仪器：热重分析仪TG209F1（德国耐驰仪器制造有限公司）、直径为6mm 的氧化铝坩埚2、主要试剂：CaC 2O 4·H 2O四、实验操作步骤：1、提前2小时检查恒温水浴的水位（保持液面低于顶面2cm ）；打开电源开关，在面板上启动运行，设定的温度值应比环境温度高约10---15℃，同时注意有无漏水现象；2、依次打开电源开关：显示器、电脑主机、仪器测量单元、控制器，以及测量单元上的天平电源开关；3、实验使用氮气，调节低压输出压力为0.03－0.05Mpa ；4、在电脑上打开对应的TG209测量软件，待自检通过后，检查仪器设置；打开炉盖，将支架升起，放入空坩埚；待程序正常结束后冷却后，打开炉子取出坩埚，将样品平整放入后（以不超过1/3容积约10mg 为好）称重，然后打开基线文件，选择基线加样品的测量模式，编程运行，结束温度值为910℃；5、待样品温度降至100℃以下时,先将支架升起方可打开炉盖，拿出坩埚；6、不使用仪器时正常关机顺序依次为：关闭软件、退出操作系统、关电脑主机、显示器、仪器控制器、天平电源、测量单元。

1．热重分析法由热重分析记录的质量变化对温度的关系曲线称热重曲线。

如固体物质A 热分解反应：A(固)――→△B(固)＋C(气)的典型热重曲线如图所示。

图中T 1为固体A 开始分解的温度，T 2为质量变化达到最大值时的终止温度。

若试样初始质量为W 0，失重后试样质量为W 1，则失重百分数为W 0－W 1W 0×100%。

2．典例分析草酸钙晶体(CaC 2O 4·H 2O)在氮气氛围中的热重曲线如图所示： ①热重曲线中第一个平台在100 ℃以前为CaC 2O 4·H 2O ；②在100～226 ℃之间第一次出现失重，失去质量占试样总质量的12.3%，相当于1 mol CaC 2O 4·H 2O 失去1 mol H 2O ，即第二个平台固体组成为CaC 2O 4；③在346～420 ℃之间再次出现失重，失去的质量占试样总质量的19.2%，相当于1 mol CaC 2O 4分解出1 mol CO ，即第三个平台固体的组成为CaCO 3；④在660～840 ℃之间出现第三次失重，失去的质量占试样总质量的30.1%，相当于1 mol CaCO 3分解出1 mol CO 2，即第四个平台固体组成为CaO 。

以上过程发生反应的化学方程式为CaC 2O 4·H 2O =====100～226 ℃ CaC 2O 4＋H 2O↑；CaC 2O 4=====346～420 ℃CaCO 3＋CO↑；CaCO 3=====660～840 ℃CaO ＋CO 2↑ 【特殊】若在空气中CaC 2O 4受热分解时会发生如下反应：2CaC 2O 4＋O 2=====△2CaCO 3＋2CO 2。

【例题】下图是1.00 g MgC 2O 4·n H 2O 晶体放在坩埚里从25 ℃缓慢加热至700 ℃分解时，所得固体产物的质量(m )随温度(t )变化的关系曲线。

(已知该晶体100 ℃以上才会逐渐失去结晶水，并大约在230 ℃时完全失去结晶水)试回答下列问题：(1)MgC 2O 4·n H 2O 中n ＝________。

* * 大学综合化学实验报告实验名称综合热分析法测定CaC2O4·H2O的脱水、分解曲线以及用非等温方法计算各步反应的活化能学院学生姓名专业学号年级指导教师二〇年月日综合热分析法测定CaC2O4·H2O的脱水、分解曲线以及用非等温方法计算各步反应的活化能***(**大学 **学院，**(省) **(市) ******(邮编))摘要：综合热分析方法测量CaC2O4·H2O的脱水、分解反应的质量和热效应，用得到的热重曲线来研究反应过程.实验观察到反应中有三个失重阶段，最后计算了体系变化过程中的一些物理化学参数.关键词：热分析;热重法;差热法;TG;DSC;CaC2O4·H2O0引言热分析是测量在程序控制温度下，物质的物理性质与温度依赖关系的一类技术.最常用的热分析方法有:差(示)热分析(DTA)、热重法(TG)、微分热重量法(DTG)、差示扫描量热法(DSC)、热机械分析(TMA)和动态热机械分析(DMA)等.许多物理化学过程都伴随有热效应.而固-气和液-气体系在反应过程中又可出现固相或液相的质量变化.因此，借助于对其热效应或质量的测量来了解过程的变化，从而解决研究中的一些问题.随着差热-热重方法联用的进展，用它们研究固态或液态反应动力学的工作日渐增多.这种方法的特点是由简单的实验曲线可以了解体系的变化过程和计算出物理化学参数，给研究者带来很大的方便.近年来随着电子技术的发展使这个方法向微量、快速等方面发展，使用领域也逐渐扩大.0.1 热重分析热重分析是在程序控制下借助热天平连续测定物质受热过程中质量与温度关系的一种实验技术，有助于研究晶体的熔化、蒸发、升华和吸附等性质变化，也常用于研究物质脱水、解离、氧化、还原等过程.热重法实验得到的曲线称为热重(TG)曲线.TG 曲线以温度作横坐标，以试样的失重作纵坐标，显示试样的绝对质量随温度的恒定升高而发生的一系列变化.这些变化表征了试样在不同温度范围内发生的挥发组分的挥发，以及在不1.单臂天平2.别热炉3.热电偶4.保护气体5.尾气出口6.真空系统7.水冷系统8.样品9.炉体升降机构同温度范围内发生的分解产物的挥发.曲线上每一个阶梯都与一个热重变化机理相对应，每一条水平线意味着某一化合物在当前条件下的稳定存在.阶梯的垂直高度，定量反应出变化过程中的质量改变值[1].0.2 差热分析和差示扫描量热分析差热分析（DTA ）是在试样与参比物处于控制速率下进行加热或冷却地环境中，在相同地温度条件时，记录两者之间地温度差随时间或温度地变化.当试样发生热效应(熔化、分解、相变等)时，试样实际温度与程序升温所控制的温度会有差异这就需要一定的时间来建立零温度差，此时，何用差示扫描量热法可以更准确地测定热量数值变化.差示扫描量热分析（DSC ）记录地则是在二者之间建立零温度差所需地能量随时间或温度地变化.差热分析和差示扫描量热分析所得到的谱图或曲线常画成在恒定加热或冷却的速率下随时间或温度变化的形式，其横坐标相应于时间或温度，作差热分析测量时，纵坐标为试样与参比物之温差，而作差示扫描量热分析时，纵坐标为试样池与参比池之功率差（d ΔC/dt ）.凡是有热量变化的物理和化学现象都可以借助于差热分析或差示扫描热分析的方法来进行精确的分析，并能定量地加以描述.本实验分析草酸钙的热分解过程，发生了如下三步：()()()242242CaC O H O s CaC O s H O g ⋅−−→+△()()()243CaC O s CaCO s CO g −−→+△()()()32CaCO s CaO s CO g −−→+△1 实验部分1.1 试剂及仪器Ca 2C 2O 4·H 2O 、N 2、STA 449F3热分析仪、恒温水浴. 1.2 实验内容打开恒温水浴、STA 449F3主机与计算机电源.在水浴与热天平打开2～3小时后，可以开始测试，如果配有低温系统，打开冷却控制器CC200电源，打开电脑中的操作软件.调整保护气体及吹扫气体的输出压力和流速.参比使用空坩埚，参比物与样品使用相同的坩埚且参比物坩埚应置于传感器的后方. 进入测量运行程序，选文件菜单中的打开选项，打开所需的测试基线进入编程文件.选择测量模式，输入识别号、样品名称与样品质量.选择标准温度校正文件和标准灵敏度校正文件后，仪器开始测量直到测量结束.2 数据处理实验得到差示扫描量热曲线(DSC)、热重曲线（TG ）和升温曲线等.现由TG 曲线计算脱水及分解各步反应所失重量百分数，并与理论值相比较，如下：化学反应过程百分失重测量值百分失重理论值()()()242242CaC O H O s CaC O s H O g ⋅−−→+△12.21% 12.33% ()()()243CaC O s CaCO s CO g −−→+△18.18%19.18%()()()32CaCO s CaO s CO g −−→+△29.93% 30.14%表一 各步反应过程所失重量百分数这些数据显示了试样在不同温度范围内发生的各个过程中，挥发组分的挥发量，测量值与理论值差距不大.下面由DSC 曲线计算过程中的热效应化学反应过程焓变J/g 理论吸热量kJ/mol()()()242242CaC O H O s CaC O s H O g ⋅−−→+△372.0 136.9 ()()()243CaC O s CaCO s CO g −−→+△215.1 300.2 ()()()32CaCO s CaO s CO g −−→+△902.6275.5表二 各步反应过程的热效应实验得到的热重曲线，有三个非常明显的失重阶段，相应地DSC 曲线有三个吸热峰.分别对应失去结晶水与C 2O 42-和CO 32-的分解过程.3 讨论3.1 影响热分析的因素主要有：1.试样因素，如颗粒尺寸，热传导性，试样重量，试样化学成分和晶体结构，试样空隙度和表面特性等；2.条件因素，如试样装填状况，试样稀释情况，加热或冷却速度，环境气氛、压力、流量，参比材料等；3.仪器因素，如炉子的形状和尺寸，坩埚材料、形状、尺寸，坩埚和热电偶接触情况等.4.挥发物的再次冷凝[2]等其它因素. 3.2 DSC 曲线第二个峰向下DSC 曲线的第二个峰有时会出现与文献值方向相反的情况，即出现放热过程，这主要是由于在第二个峰处的过程为CaC 2O 4 分解为CaCO 3并放出CO ，放出的CO 与N 2中带有的O 2反应放出热量，这个热量要比CaC 2O 4 分解为CaCO 3所吸收的热量要大，所以便出现了与文献上相反的峰.3.3 TG 曲线开始阶段上升在温度刚开始升高，物质还未发生变化前，TG 曲线应该是水平的，但实际上是一条向上斜的线，原因是N 2气在升温过程中密度减小，天平在N 2中受到的浮力也减小，表现在天平上就相当于反应物质量增加，导致曲线上斜. 参考文献：[1] 邱金恒,高卫等.氮气氛下CaC 2O 4·H 2O 热分解过程的综合研究[J].广西师范大学学报,2003. [2] 张仲礼,黄兆铭,李选培.热学式分析仪器[M]. 北京:机械工业出版社,1984. [3] 陈镜泓,李传儒编,热分析及其应用[M],科学出版社,1985. [4] 神户博太郎著,刘振海等译.热分析[M]. 北京：化学工业出版社.[5] 日本化学会编,无机化合物合成手册[M],第三卷,北京:化学工业出版社,1988. [6] 徐国华,袁靖等编,常用热分析仪器[M],上海科技出版社. [7] 李余增主编,热分析[M],清华大学出版社.[8] 胡小安, 管春平, 王浩华. 热分析的现状及进展[J]. 楚雄师范学院学报,2005.。