热分析方法

和磁场对热重测量的影响尽可能小；（2）高精度的重
量与温度测量及记录系统；（3）能满足在各种气氛和 真空中进行测量的要求；（4）能与其它热分析方法联 用。 热天平由精密天平和线性程序控温加热炉组成。
热天平种类
根据试样与天平横梁支撑点之间的相对 位置，热天平可分为下皿式，上皿式与 水平式三种。
热天平测量原理
去结构水，其热谱特征为先吸热后再放热。此外，TA 还能为药品的干燥提供最佳的干燥温度。
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7、药物的热降解及稳定性研究
化学稳定性试验有时需要几个星期甚至几个月，
有的可能要几年才能取得数据资料，而应用TA技术
可在一天或几天内就能完成。是研究固体药物稳定
性的有效手段，通常通过测定药物的活化能，以活
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3、药物多晶型的研究
应用DTA 或DSC不仅可区别不同晶型，而 且还可以从热力学性质的角度研究多晶型药物 熔化过程的特点、混合晶型及其变化等。DSC 还可定量测定混合晶型中某晶型的含量和比率。 另外，有些药物改变温度、湿度、压强等都会 引起晶型的转变，用TA技术可测出这种晶型改 变的条件，以便有效地减缓或制止这种转变。
TA技术为制剂的处方设计特别是新药的处方设计及
制剂质量控制提供了极大的方便。
四、热分析技术在其他方面的应用
应用TGA，还可以很方便地进行金属络
合物分子量及聚合物中添加剂含量测定、 催化剂活性筛选、催化剂固体酸的测量及
化合物分解产物的判断等。
2. 热重法 （Thermogravimetry TG )
应用领域：化学化工、冶金、地质、物理、陶瓷、建材、 生物化学、药学、地球化学、航天、石油、煤炭、环保、 考古、食品等。
热分析的应用类型
1、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。 2、稳定性测定：物质的热稳定性、 抗氧化性能的测定等。 3、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。
判定某项技术是否属于热分析技术应该具
备以下三个条件：
1）测量的参数必须是一种“物理性质”，
包括质量、温度、热焓变化、尺寸、机械
特性、声学特性、电学及磁学特性等。
2）测量参数必须直接或者间接表示成温度
的函数关系。
3）测量必须在程序控制的温度下进行.
热分析技术的分类
热分析方法的种类是多种多样 的，根据ICTA的归纳和分类，目前 的热分析方法共分为9类17种。
6、药物含水量的测定及表面吸附水、结 晶水、结构水的判断
应用TGA 与DTA 或DSC 同时测定，可根据热失重 的情况，测得药物的总含水量，也能准确测定其吸附 水和结晶水含量。通常药物的表面吸附水比结晶水容 易失去，脱水温度较低且缓慢，其热谱峰较矮且宽；
而结晶水的脱水温度高些，其热谱峰较高且尖锐；脱
定义： 热分析方法是利用热学原理对物质的物理性 能或成分进行分析的总称。根据国际热分析协会 ICTA （International Confederation for Thermal Analysis)对热分析法的定义：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门 技术。所谓“程序控制温度”是指用固定的速率 加热或冷却，所谓“物理性质”则包括物质的质 量、温度、热焓、尺寸、机械、电学、声学及磁 学性质等。
静态法又分等压质量变化测定和等温质量变化测定两种。 等压质量变化测定又称自发气氛热重分析，是在程序控制 温度下，测量物质在恒定挥发物分压下平衡质量与温度关 系的一种方法。该方法利用试样分解的挥发产物所形成的 气体作为气氛，并控制在恒定的大气压下测量质量随温度
的变化，其特点就是可减少热分解过程中氧化过程的干扰。 等温质量变化测定是指在恒温条件下测量物质质量与温度 关系的一种方法。该法每隔一定温度间隔将物质恒温至恒
重，记录恒温恒重关系曲线。
动态法又称非等温热重法，分热重分析和微 商热重分析。热重和微商热重分析都是在程序升 温的情况下，测定物质质量变化与温度的关系。 微 商 热 重 分 析 又 称 导 数 热 重 分 析 （ derivative thermogravimetry，DTG)，它是记录热重曲线对 温度或时间的一阶导数的一种技术。由于动态非
热天平测量原理
当天平左边称盘中试样因受热产生重量变化时，
天平横梁连同光栏则向上或向下摆动，此时接收
元件（光敏三极管）接收到的光源照射强度发生
变化，使其输出的电信号发生变化。这种变化的
动物药很多,诸如蝙蝠（夜明砂), 犀牛(犀角), 水牛(水牛角), 牛(牛黄), 虎(虎骨), 蛇(蛇蜕), 白 花蛇, 乌梢蛇, 蝉(蝉蜕), 蚕(蚕砂), 九喷鼻虫, 土
鳖虫, 鸡(鸡内金), 人(头发-血余炭, 胎盘-紫河车,
尿-人寿白, 粪-人寿黄), 鼯鼠(五灵脂), 水蛭, 虻 虫, 蛤(海蛤壳), 浮海石, 乌贼(海螵蛸), 龙骨, 龙 齿, 鲍(鲍鱼贝壳), 海蛎子, 蚌(珍珠母), 阿拉伯绶 贝(紫贝齿), 羚羊(羚羊角), 蚯蚓(地龙), 蚕(僵蚕),
化能的大小作为衡量药物热降解及稳定性的标准。
8、绘制药物体系的相图
固体分散体常为二元组分系统，可通过绘制该二
元组分体系的相，找出共熔点，应用DTA或DSC技术，
可直接准确地测得二元组分的熔点，继而精确地绘制
相图，比传统方法简便、客观、精确和快速。 2012-5-24
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三、热分析技术在药剂学中的应用
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3、矿物药材的鉴别
中，有些为同名异物，有些则同物异名。而某些矿物药 材，特别是粉末状药材，它们的外观相似，易混淆，应
在众多矿物药（硫磺、朱砂、石膏、磁石、滑石粉等）
用TA技术鉴别，结果较满意。
4、树脂类药材的鉴别
树脂类药材来源于植物体某些器官组织分泌物而结
成的干燥物或经加工提取的产物（松香、安息香、乳香、
全蝎, 蜈蚣, 麝(麝喷鼻), 蜜蜂(蜂蜜), 驴(阿胶),
乌龟(龟板), 鹿(鹿角胶,鹿角霜), 海豹(海狗肾), 海马, 冬虫夏草, 蛤蚧, 壁虎(守宫), 五倍子, 螳螂 (桑螵蛸), 斑蝥, 蟾蜍(蟾酥), 胡蜂(露蜂房)等等. 2012-5-24 12
2、植物药材的鉴别
植物药材（菊花、丹参、白术、白芷、
热分析方法(TA)
1.热分析方法概述
2.热重法(TG) 3.差热分析(DTA)
4.差示扫描量热法(DSC)
主要参考书目
热分析，李余增，清华大学出版社 现代仪器分析，杜廷发，国防科技大学
出版社 热分析及其应用，陈镜泓，科学出版社 材料结构表征及应用，吴刚，化学工业 出版社
1. 热分析方法概述
由于每一种物质均有其特有的 DTA 或 DSC 图
谱，因此 TA 技术对动物药材，特别是一些名贵动物
药材（鹿茸、犀牛角、甲鱼胆）的鉴别更具有实用
价值。
由于 DTA 及 DSC 方法简便、无需分离提取就 可直接测试，尤其是它们能从热焓的角度对外观相 似且化学组成相同只是其含量有差异的动物药材进 行定性鉴别及定量分析，因此颇受瞩。
阿魏等）。故相关植物的组织特征多不存在，因此用原
植物鉴定较为困难，显微鉴别也意义不大。若应用TA技
术，则可容易地区别它们的种类及其真伪。
二、热分析技术在药物分析中的应用
1、药物的熔点测定 我国药典规定，药物的熔点用毛细管法
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
测定，此法常存在人为视觉误差及“初熔”
难于判断等缺点。若用DTA 或DSC法测熔点，
1. 热分析方法概述
物质在温度变化过程中，常常伴随宏观
物理、化学等性质的变化，宏观上的这些性 质变化通常又与物质的组成和微观结构相关 联。通过测量和分析物质在加热或冷却过程 中的物理、化学性质的变化，可以对物质进 行定性、定量分析，从而实现对物质的结构 鉴定，为新材料的研究和开发提供热性能数
据和精细结构信息。
往往有质量变化，其变化的大小及出现的温度与物质
许多物质在加热或冷却过程中除了产生热效应外，
的化学组成和结构密切有关。因此利用在加热和冷却
过程中物质质量变化的特点，可以区别和鉴定不同的 物质。 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。
m = f(T)
热重分析法包括静态法和动态法两种类型
DTG曲线
TG特点
定量性强，能准确地测量物质的质量变 化及变化的速率，不管引起这种变化的 是化学的还是物理的。
2.1 基本原理
TG与DTG的测量都要依靠热天平。 热天平是实现热重测量技术而制作的仪器，它是在普 通分析天平基础上发展起来的，具有一些特殊要求的精 密仪器：（1）程序控温系统及加热炉，炉子的热辐射
等温热重分析和微商热重分析简便实用，又利于
与DTA 、DSC等技术联用，因此广泛应用在热分
析技术中。
热重曲线（TG曲线）
由TG实验获得的曲线。记录质量变化对温度的关系曲 线。 纵坐标是质量（从上向下表示质量减少） ，横坐标为 温度或时间。
微商热重曲线（DTG曲线）
从 热 重 法 可 派 生 出 微 商 热 重 （Derivative Thermogravimetry ）, 它是TG曲线对温度（或时间）的一 阶导数。 纵坐标为dW/dt。 横坐标为温度或时间。
TMA DMA
5)放射热分析
6)热微粒分析
6.声学特性
13)热发声法
14)热声学法
2.温度
7)加热曲线测定
8)差热分析 DTA
7.光学特性
8.电学特性 9.磁学特性
15)热光学法
16)热电学法 17)热磁学法
应
用
在上述热分析技术中，热重法(TG)、差热分析(DTA)以 及差示扫描量热法(DSC)应用最为广泛。 范围：研究无机物（金属、矿物、陶瓷材料等）→有机 物、高聚物、药物、络合物、液晶和生物高分子等的物 理变化（如晶型转变、熔融、升华、吸附等）和化学变 化（脱水、分解、氧化和还原等）。