些因素的变化均能引起差热曲线基线的偏移。因此,即使装填时对样品进行小心振动使样品尽量装填紧密,还是不能避免误差的产生。
在我们的试验中,CuSO4·5H2O的差热曲线基线向上发生偏移,而Sn的差热曲线基线却向下偏移。
(2)试样的用量偏大会导致相邻的两个峰发生重叠,在进行近似处理时不可避免的会带来系统误差,因此实验时可减少试样用量,使差热曲线更准确更便于分析处理。
(3)升温速率的影响。升温过快会导致峰变尖锐,图像各点的离散程度变大,不利于数据的处理,且升温过快会使实验受环境温度的影响变大,容易导致加热器内温度的不均匀。 七、思考题
1、差热峰的方向与样品吸放热的关系:
差热峰的方向和两个因素有关。首先,差热分析中是以参比物还是试样为基准来算差值(即TS-TR=ΔT还是TR -TS =ΔT);其次,发生的反应本身是吸热还是放热的。若以参比物为基准,则放热时ΔT<0,峰向上,吸热时ΔT>0,峰向下;而以试样为基准则是吸热时ΔT>0,峰向上,放热时ΔT<0,峰向下。在本次实验中以试样为基准,由于是吸热反应,因此差热峰向上。试样与参比物所放位置不同,即基准不同。
2、克服基线漂移,可以采取哪些措施?
(1)、只有当参比物和试样的热性质、质量、密度等完全相同时才能在试样无任何类型能量变化的相应温区内保持=O,使基线不发生漂移。参比物的导热系数受比热容、密度、温度和装填方式等多种因素的影响,这些因素的变化均能引起差热曲线基线的偏移。即使同一试样用不同参比物实验,引起的基线偏移也不一样。为减小试样和参比物在热性质上造成的明显差异的基线漂移,可用试样和参比物均匀混合( 即稀释试样)后使用的方法来减小。本实验中将样品小心振动使其尽量均匀,使基线漂移减小。
(2)、降低升温速率是体系接近平衡状态,基线漂移小。
(3)、减少试样用量,差热曲线出峰明显、分辨率高,可减小基线的漂移。 3、影响峰高度和峰面积的因素:
(1)升温速率。
升温速率对测定结果的影响非常明显,它会影响峰温、峰形、峰面积及分辨率,应根据情况适当选择,以保证试样在热场中处于接近热平衡状态。如加热速率过快,出现温度滞后现象,将影响差热曲线形状;一般来说速率低时,基线漂移小,可以分辨离得很近的差热峰,分辨率高,但测定时间长,一般多用8~12?C?min。实验中我们定为10
(2)气氛及压力的选择。
许多测定受炉中气氛和压力的影响,在惰性气氛和真空中测得的差热曲线差别很大, 而在惰性气氛的压力不同的情况下也有不同的结果。一些物质在空气中易被氧化,所以要选择适当的惰性气氛及压力,这是得到好的测量结果的一个方面。但在实际实验中我们不需要考虑氧化的结果。
(3)参比物的选择。
参比物是测量的基准,作为参比物的首要条件是在整个实验过程中不发生物理变化和化学变化。在测定的温度范围内必须保持良好的热稳定性,参比物的热性质如比热容、导热系
?1数等应尽可能与试样相近,这样才能减少基线漂移。实验中我们选取Al2O3作为参比物。
(4)样品粒度及用量的选择。
试样应磨细至100目左右,粒度小,以利于填充紧密,改善导热。但过细也是不适宜的,因为可能破坏晶格,且会阻碍分解后气体产物的排出。对于表面反应及受扩散控制的反应,颗粒小,将使峰温降低。
在一定范围内,试样量与峰面积成正比。通常可根据仪器灵敏度选用几毫克到几百毫克的试样,样品用量多,可增加灵敏度(因有较大的热效应),但试样量过大,会使相邻的峰重叠,分辨率降低,而少量样品则出峰明显、分明、基线漂移小。
(5)坩埚材料的选择。
导热性好,并且在实验过程中对试样、中间产物、产物、气氛等都不起反应,也不起催化作用。实验中我们选取陶瓷。盛试样和参比物的坩埚材料,不仅要求材质相同,而且质量和形状应尽量相近。
总结:试样的导热系数增加,峰高下降。由于试样装填后的导热能力是由颗粒试样和装填空隙中的气体共同决定的,因此,随着试样容重的改变,装填密度的变化,试样的导热系数也将发生改变。如果粒度改变引起装填空隙减小,而装填空隙中充满的是导热能力较差的空气时,试样的导热能力将随?变大而增大。从而?Tmax峰高下降,峰面积也下降。这种情况常常在粒度增大时发生,而粒度变小产生的是相反的效应。试样装填密度的大小还会影响试样内部的温度梯度。通常,装填密度增加后,会因试样导热能力的增大面使试样内部的温度梯度变小。这时,试样发生变化的温度范围将变窄,并使峰温Tp向低温移动, 而?Tmax、
?Tmin有可能增加。
在线性升温时,较快的升温速率通常导致Tp向高温移动和峰面积增加,?Tmax(?Tmin)一般也是增加的。这是因为若仅考虑升温速率,试样在单位时间内发生转变或反应的量随升温速率增大而增加,从而使始变速率dH/dt增加。由于差热曲线从峰返回基线的温度是由时间和试样与参比物间的温度差决定的,所以升温速率增加,曲线返回基线时或热效应结束时的温度均向高温方向移动。