热重法分析实验报告
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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:CaC2O4·H2O
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。
五、数据记录与处理:
1、根据得到的曲线,读出试样质量发生变化前后的值及其所对应的温度,分析CaC 2O 4·H 2的TG 曲线上质量变化的原因:
一水合草酸钙100200300400500600700800温度 /℃40
5060
708090100TG /%质量变化: -13.15 %质量变化: -19.51 %质量变化: -30.32 %起始点: 156.3 ℃起始点: 452.0 ℃起始点: 730.6 ℃[1]
(CaC 2O 4·H 2O )在156.3—452.0℃第一次出现失重现象,这一步的失重量占试样总质量的13.15%,相当于一分子的CaC 2O 4·H 2O 失去一分子的H 2O ,其热分解反应为:
O H O CaC O H O CaC 242℃0.4523.156242+−−−−→−⋅-
在452.0—730.6℃第二次出现失重现象,其失重量占试样总质量的19.51%,相当于一分子的CaC 2O 4失去一分子的CO ,其热分解反应为:
CO CaCO O CaC +−−−−→−-3℃6.7300.45242
在730.6℃第三次出现失重现象,其失重量占试样总质量的30.32%,相当于一分子的
CaCO 3失去一分子的CO 2,其热分解反应为:
2℃6.7303CO CaO CaCO +−−→−
六、实验结果分析和讨论:
由上可知,制备的样品为CaO 。三步失重过程的失重率对应的理论失重率分别
为:12.33%、19.17%和30.12%,剩余CaO 的比例为37.03%,显而易见,本实验测定的失重率较理论值均高出约0.5%,剩余物比例较理论值38.33%低约1.36%。可能的原因是草酸钙杂质、颗粒粒径细小。从图中的曲线可以看出,三次失重的特征温度分别为:156.3、452.0和730.6℃。
由上诉对草酸钙的热分析的结果讨论可知:本实验的样品为CaC2O4·H2O 。本实验条件下的草酸钙分解经历了失结晶水、草酸钙分解及碳酸钙分解的历程,分解温度分别为156.3、452.0和730.6℃。
七、思考与讨论
试样的反应热、导热性、比热等因素都对TG 曲线有影响。反应热会引起试样的温度高于或低于炉温,这将对计算动力学数据带来严重的误差。另外,气体分解产物在固体试样中
的吸附也会影响TG曲线。可以通过无盖大口径坩埚,薄试样层或使惰性气氛流过炉子以减少吸附。