热重分析 图解
五水硫酸铜的热重曲线
五水硫酸铜的热重曲线
热重分析是一种常见的热分析方法，用于研究样品在不同温度下的质量变化。
五水硫酸铜（CuSO4•5H2O）的热重曲线描述了该化合物在升温过程中质量随温度的变化情况。
下图是五水硫酸铜热重曲线的示意图：
M
│
│
│
│ __________________________
│ | |
│ | |
│ | |
│ | |
│ | |
│ | |
│__________|__________________________│
T1 T2
曲线的横坐标表示温度（T），纵坐标表示质量（M）。
在图中，T1和T2表示不同的温度点。
五水硫酸铜的热重曲线主要有以下几个阶段：
1. 初期稳定阶段：在室温下，五水硫酸铜的热重曲线基本保持水平，质量变化较小。
2. 失重阶段：随着温度升高，曲线开始下降，表示样品开始失去部分水分。
这个阶段主要是五水硫酸铜分解成二水硫酸铜（CuSO4•2H2O）和释放出结晶水（H2O），导致质量减少。
3. 稳定阶段：当升温达到一定的温度后，曲线趋于稳定，表明样品已经完全分解成二水硫酸铜。
在这个阶段，质量不再明显变化。
4. 最终失重阶段：在更高的温度下，曲线开始再次下降，表示样品继续失去少量的结晶水，直到完全失去。
需要注意的是，热重曲线的具体形状和温度区间可能会受到实验条件（如升温速率、使用的仪器等）的影响。
因此，实际的热重曲线可能会有所差异。
热重分析及差热分析PPT课件
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热分析法概述
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 度物、质热在焓温、度尺变寸化、过机程械中、，电常学常伴、随声宏学观及物磁理学、性化质学等等。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。
度关系的一种技术。 当试样发生任何物理（如相转变、熔化、结晶、升华等）或化学
变化时，所释放或吸收的热量使试样温度高于或低于参比物的 温度，从而相应地在DTA曲线上得到放热或吸收峰。
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差热分析曲线
根据国际分析协会ICTA的规定，差热分析DTA是将试样和参比 物置于同一环境中以一定速率加热或冷却，将两者间的温度差 对时间或温度作记录的方法。从DTA获得的曲线试验数据是这样 表示的：纵坐标是试样与参比物的温度差ΔT，向上表示放热反 应，向下表示吸热反应，横坐标为T（或t），从左到右增加。
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热分析需满足三个条件
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.
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热分析法种类
物理性 分析技术名称 简 称 物理性质
热重分析 ppt课件
1
主要内容：
➢ 热分析的发展简史 ➢ 热分析概述 ➢ 热重分析概述 ➢ 影响热重法测定结果的因素 ➢ TG失重曲线的处理和计算 ➢ 材料热稳定性的评价方法 ➢ 热重分析应用举例
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
梯度曲线
曲线的纵坐标为质量mg 或剩 余百分数%表示；
横坐标T为温度。用热力学温 度（K）或摄氏温（℃）。
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16
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
33
4.1.4 温度测量误差的影响
误差的原因：1、实验中测温元件不能与试样直接接触，因而测 定值与试样的真实温度有差异。 2、试样周围温度不均匀，试样发生反应（如燃烧） 产生的热效应导致试样周围环境温度分布不均匀。
实验对策：1、校正 2、尽可能减少试样量 3、降低扫描速度
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➢ 4.2 实验条件的影响
47热重曲线直接比较法将几种材料的tg曲线叠加到同一张图纸上进行直观的比较定温失重量法规定一个温度值求此温度下的失重百分数失重量越大热稳定性越差定失重量温度法规定一个失重百分数求与此相对应的温度温度越高者热稳定性越好始点温度法求材料开始失重的温度titi越高热稳定性越好48终点温度法求出材料结束失重的温度t最大失重速率法在tg曲线的微分曲线上求出峰顶温度半分解温度法材料在真空中加热30min重量损失一半的温度也称为材料的半寿命49主要热分解温度为375650最大失重温度为459最大失重速率为0117在557时还有一小的失重峰应该归于煤中黄铁矿和碳酸盐等矿物质的分解
热重分析TGDTGDSC82页PPT
现代热分析技术指在程序控温下，测量物质的物理
性质随温度变化的一类技术。
通过检测样品本身的热物理性质随温度或时间的变化， 来研究物质的分子结构、聚集态结构、分子运动的变 化等。
温度和热焓的变化
热物理性质变化：
质量的变化 尺寸的变化
力学特性的变化
电磁学变化
Sichuan University
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3. 气氛的影响
氮气、空气。 流速：40-100 mL/min，利于传热、逸出气体。
注意事项：
• 热天平周围气氛的改变对TG曲线影响显著。
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（4）浮力及对流的影响。 （5）挥发物冷凝的影响。
解决方案：热屏板 （6）温度测量的影响。
比，比例常数（传热系数）K与温度无关。
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设Tw为金属块温度，即炉温
程序升温速率 ： dT w
dt
当t=0时，TS=TR=Tw
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Sichuan University
42
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差热分析时，炉温Tw以φ开始升温，由于 存在热阻，TS、TR均滞后于Tw，经过一段 时间以后，两者才以φ升温。
DTG曲线上出现的峰指示质量发生变化，峰的 面积与试样的质量变化成正比，峰顶与失重变 化速率最大处相对应。
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8.3 TG实验技术
1. 试样量和试样皿
试样量：5-10mg 试样皿：铝、三氧化二铝或铂金 注意事项：
•对于膨胀型的材料适量减少试样量；
•试样量过多，传质阻力大，使试样温度偏离线性程 序升温，TG曲线发生变化；
《热重分析法TG》课件
在化学反应研究中的应用
热重分析法在化学反应研究中用于研究反应动力学、反应机理和反应条件优化。通过分析反应过程中 物质的质量变化和温度变化，可以获得反应速率常数、活化能、反应机理和反应条件等信息，有助于 深入了解反应过程和提高产物的纯度和产量。
例如，在研究有机合成、药物合成和燃料合成等化学反应过程中，热重分析法可以用来优化反应条件 和提高产物的收率。
03
热重分析实验技术
实验前的准备
仪器准备
确保热重分析仪（TGA）处于良 好工作状态，检查天平、炉子、 气体供应等辅助设备的运行情况
。
样品准备
选择合适的样品，确保其质量和纯 度满足实验要求。对于某些特殊样 品，可能需要特殊的预处理或制备 方法。
实验环境准备
确保实验室环境干燥、无尘、无振 动，以减少外部因素对实验结果的 影响。
食品工业领域
研究食品成分的热稳定性、热降解等 ，有助于食品加工工艺的优化和食品 安全控制。
THANKS
感谢观看
04
热重分析法的应用实例
在材料科学中的应用
热重分析法在材料科学中广泛应用于研究材料的热稳定性、热分解行为和相变过 程。通过分析材料在加热过程中的质量变化，可以获取材料的热稳定性、分解温 度、热分解机制和残余物性质等信息，为材料的合成、改性和应用提供重要依据 。
例如，在研究新型高分子材料、复合材料和陶瓷材料的制备过程中，热重分析法 可以用来评估材料的热稳定性、确定最佳合成条件和优化材料性能。
热重分析法在各领域的应用前景
能源领域
研究新能源材料（如电池材料）的热 稳定性、热分解反应等，为新能源开 发提供支持。
环境领域
应用于大气污染、水污染等环境问题 研究，通过分析污染物的热行为，为 环境治理提供依据。
热重分析实验 ppt课件
占试样总质量的18.5%,相当于每mol草酸钙分解出1molCO，因此这一步
的热分解应按热分解反应进行。在600℃和800℃之间失重并出现第四个
平台,其失重量占试样总质量的30％,正好相当于每mol草酸钙分解出
1molCO2,因此这一步的热分解应按热分解反应进行。可见借助热重曲线
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热重分析实验
可推断反应机理及产物。
SDT Q600 综合热分析仪
－结构与原理
图为典型的DSC-TGA的同步测量曲线,
在加热过程中,同时测量出样品的热流、重
量、温差等不同信号的变化。详细显示了
氮气条件下草酸钙的热分解过程。完整的
热重和热重微分信号定量的记录了失水过
程和高温分解过程。DSC信号跟踪记录出
样品测杯和参照测杯)。
6.通过TA/DSC控制器输入实验和过程信息,其中包
括样品信息和仪器信息。
7.关闭炉子。
8.开始实验。
热重分析实验
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SDT Q600 综合热分析仪
－结构与原理
9.停止实验
如果由于某种原因,需要终止实验,可随时通过按
下触摸屏上的STOP键或通过仪器控制软件选择
停止来中止实验。另一种能停止实验的功能是拒
横坐标,自左至右表示温度(或时间)增加。
热重分析实验
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？
• 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
热重分析法ppt课件
金属的腐蚀
物料的干燥及残渣分析
升华过程 液体的蒸馏和汽化 吸附和解吸 催化活性研究 固态反应 爆炸材料(含能材料)研究 反应动力学研究，反应机
理研究 新化合物的发现
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
DTG与DTA/DSC曲线具有可比性 DTA/DSC的信息要比DTG多一些
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
常见转变在热重曲线上的反映
样品品质 -固体 -结晶 -半结晶
-无定形 -半结晶
回零式（闭环式）热天平
近代电子微量天平大多采用回零式 精度要比偏移式的高 当试样质量变化而发生偏移时，用自动方式加到 天平上一个与试样质量变化相等并相反的回复力( 或力矩)，使天平回到原始的平衡位置，即所谓的 回零式
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
2.5 热天平的工作方式
按天平的工作方式（测定质量方式）可分为 偏移式(或称开环式)和回零式(或称闭环式) 偏移式天平 试样质量的大小直接与天平的偏移量成正比 。偏移量的大小通常由位移传感器转变成电 压信号，经放大后通过计算机采集、显示或 打印下来 早期的热天平大多采用偏移式天平结构
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
热重分析(TG)和差示扫描量热法(DSC)
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实例
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影响热重分析的因素
实验条件
❖ 样品盘的影响（惰性材料，铂或陶瓷）
❖ 挥发物冷凝的影响 ❖ 升温速率的影响（5 C/min或10 C/min ） ❖ 气氛的影响（动态气氛）
样品的影响
❖ 样品用量的影响 ❖ 样品的粒度
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差示扫描量热法（DSC）
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 的一种技术。示差扫描量热测定时记录的热谱图称之为DSC 曲线，其纵坐标是试样与参比物的功率差dH/dt，也称作热流 率，单位为毫瓦（mW），横坐标为温度（T）或时间（t）。 一般在DSC热谱图中，吸热(endothermic)效应用凸起的峰值 来表征 (热焓增加)，放热(exothermic)效应用反向的峰值表 征(热焓减少)。
热重分析（TG）和差示扫描量热法 （DSC）
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热重分析法（TGA）
热重分析（Thermogravimetry，简称TG）就 是在程序控制温度下测量获得物质的质量与 温度关系的一种技术。其特点是定量性强， 能准确地测量物质的质量变化及变化的速率。 热重分析法包括静态法和动态法两种类型。
.
热重分析法的处理
吸热
玻璃化转变
熔融
基线
分解气化
ΔT(℃)
放热 dH/dt(mW)
固固 一级转变
DSC
曲线
Tg
.
结晶
Tc
Tm
Td
放热行为 （固化，氧化，反应，交联）
DTA 曲线
4.1 玻璃化转变温度的测定
dQ/dt dQ/dt
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热重分析法
热重分析法(TGA)热分析法第二节热重分析17．4 热重分析仪TG基本原理热重法是在程序控温下，测量物质的质量随温度(或时间)的变化关系。
检测质量的变化最常用的办法就是用热天平，测量的原理有两种，可分为变位法和零位法。
所谓变位法，是根据天平梁倾斜度与质量变化成比例的关系，用差动变压器等检知倾斜度，并自动记录。
零位法是采用差动变压器法、光学法测定天平梁的倾斜度，然后去调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流，使线圈转动恢复天平梁的倾斜，即所谓零位法。
由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例，这个力又与线圈中的电流成比例，因此只需测量并记录电流的变化，便可得到质量变化的曲线，其原理见图5—1所示。
热重分析仪的简单工作原理以P—E公司生产的TGS-2为例加以说明，下图5—2所示。
图中左边部分的试样在程序控温下工作。
它是把程序发生器发生的控温信号与加热炉中控温热电偶产生的信号相比较，所得偏差信号经放大器放大，再经过PID(比例、积分、微分)调节后，作用于可控硅触发线路以变更可控硅的导通角，从而改变加热电流，使偏差信号趋于零，以达到闭环自动控制的目的，使试验的温度严格地按给定速率线性升温或降温。
图中右边为天平检测部分，试样质量变化，通过零位平衡原理的称重变换器，把与质量变化成正比的输出电流信号，经称重放大器放大，再由记录仪或微处理机加以记录。
图中其他为热重天平辅助调节不可缺少的部分，温度补偿器是校温时用的；称量校正器是校正天平称量准确度用的；电调零为自动清零装置；电减码为如需要可人为扣除试样重量时用；微分器可对试样质量变化作微分处理，得到质量变化速率曲线。
17．5实验技术17．5．1试样量和试样皿热重法测定，试样量要少，一般2～5mg。
一方面是因为仪器天平灵敏度很高(可达0．1μg)，另一方面如果试样量多，传质阻力越大，试样内部温度梯度大，甚至试样产生热效应会使试样温度偏离线性程序升温，使TG曲线发生变化，粒度也是越细越好，尽可能将试样铺平，如粒度大，会使分解反应移向高温。
热重分析
第三节热重分析（TG）、基本原理热重法是在程序控温下，测量物质的质量随温度（或时间）的变化关系的一种技术，简称TG如熔融、结晶和玻璃化转变之类的热行为，试样确无质量变化，而分解、升华、还原、解吸附、吸附、蒸发等伴有质量改变的热变化可用TG来测。
如果在程序升温的条件下不断记录试样的重量的变化，即可得到TG曲线。
图1热重分析曲线（a）与微商热重曲线（b）如图1所示。
一般可以观察到二到三个台阶，第一个失重台阶W—W多数发生在100C以下，这多半是由于试样的吸附水或试样内残留的溶剂挥发所致。
第二个台阶往往是试样内添加的小分子助剂，如高聚物增塑剂、抗老剂和其他助剂的挥发（如纯物质试样则无此部分）。
第三个台阶发生在高温是属于试样本体的分解。
为了清楚地观察到每阶段失重最快的温度。
经常用微分热重曲线DTG（如图1b）。
这种dW/dt曲线可以利用电子微分电路在绘制TG曲线的同时绘出。
对于分解不完全的物质常常留下残留物W。
在某种特殊的情况下还会发生增重现象，这可能是物质与环境气体（如空气中的氧）进行了反应所致。
另外目前又出现了一种等温TG曲线。
这是在某一定温度条件下，观察试样的重量随时间的变化，所以又称“等温热失重法”即：W= （t）（温度为定值）它能提供很多有用的信息，如在某温度下物体的分解速度或某成分的挥发 速度等。
二、基本结构热重法的仪器称为热天平，给出的曲线为热重曲线。
热重曲线以时间t 或炉温T 为横坐标，以试样的质量变化（损失）为纵坐标。
热天平的基本单元是 微量天平、炉子、温度程序器、气氛控制器以及同时记录这些输出的仪器。
热 天平的示 通常是先 质量和温 完成测量 温度。
三、影 虽然由于技术的进步，在设计TG 仪器时进行了周密的考虑， 尽量减少各种 因素的影响，但是客观上这些因素还不同程度在存在着，为了数据的可靠性， 有必要分述如下：1•坩埚的影响坩埚是用来盛装试样的，坩埚具有各种尺寸、形状并由不同材质制成。
热重分析
第三节 热重分析 样品池和样品吊兰材料的影响
试样容器可以由多种材质制成，如铂、银、镍、铝等 金属和石英、刚玉、玻璃等无机材料。它们适用的温 度范围不同，导热和热辐射也有所不同。 热分析用的样品池和样品吊兰(包括吊丝)的材料要求 对试样、中间产物、最终产物和周围气氛都是惰性的， 即不能有反应活性也不能有催化活性。
典型热重曲线
第三节 热重分析 微分热重法(Fra bibliotekTG)TG的衍生技术, 即是由TG曲线对温度或时间进行 微分而得到的曲线。在TG曲线上质量变化的每一个 阶梯，在相应的DTG曲线上是以对应的峰的形式出 现。
第三节 热重分析
TG/DTG曲线的应用:
确定化合物热分解或蒸发温区
烟酸(Nicotinic acid )的TG/DTG曲线 烟酸 的 曲线
第三节 热重分析
确定化合物的结晶水含量和化合物的热分解机理
CaC2O4⋅H2O的TG/DTG曲线 的 曲线
第三节 热重分析 影响热重曲线的因素
浮力的影响
任何物体在空中都要受周围气氛对它的影响，浮力大小与周围气 氛的密度及温度、物体本身的体积有关。 重量没有发生变化的情况下，由于温度升高样品好象增重了，这 种现象称表观增重。 浮力的影响最好实际测定，其方法是在样品池内放一定重量的αAl203(DTA的参考物)升温到1000℃，由所测的TG曲线就可求得各 温度下的表观增重量。作试样时把表观增重扣除，即得实际重量 变化值。
第三节 热重分析 升温速率的影响
升温速率对TG曲线影响最大。升温速率越大温度滞 后越严重，开始分解温度Ti和终止分解温度Tf偏高， 反应区间也变宽。 一般进行热重测定不采用太高的升温速率，对传热 差的高分子试样，一般用于10oC/分。对无机物、金 属试样用10-20oC/分。作动力学实验时还要低一些
热重分析
Freeman-Carrol法、Coats-Redfern法、Zivkovic法和AcharBrindley-Sharp-Wendworth法均以非等温、非均相体系动力 学方程为基础。按动力学方程形式，可将动力学分析方法 分为积分法和微分法。Freeman-Carrol法和Achar-BrindleySharp-Wendworth法属于微分法，Coats-Redfern法和 Zivkovic法属于积分法。微分法不涉及难解的温度积分带 来的误差，但微商热重曲线影响因素复杂，而积分法存在 数学上无解析解及由此提出的各种近似方法的误差。 Freeman-Carrol法和Coats-Redfern法是较为常用热解的动力 学分析方法，前者有其方法本身固有的不稳定性，不能直 接用于计算指前因子，但能较准确地计算活化能；后者把 热解反应看作单一反应，求解的是整个过程活化能的平均 值。Zivkovic法只能粗略地估算反应活化能，AcharBrindley-Sharp-Wendworth法对实验数据较为敏感。
热重分析
热重分析基本原理 热重曲线解析
非等温热重法研究反应动力学
基本原理:
热重法是在程序温度 控制下, 连续测量试样 的质量随温度或时间变 化的一种技术。这种技 术常应用于物质的分解、 升华、蒸发、氧化、还 原、吸附和脱附等伴随 有质量变化的过程。原 理方框图如右所示：
热重曲线的解析 平台(Plateau), AB和CD段 起始温度(Ti) 终止温度(Tf) 反应区间(BC段), 从Ti到Tf 的 温度间隔 阶梯(Step), BB’段 (a).阶梯位置 -重量变化温区 (b).阶梯高度 - 重量变化大小 (c).阶梯斜度 -重量变化或反 应速率
合并（1-1）、（1-2）、（1-4）式，并考虑到（1-3） 式所表达的含义，便可以得到： (1-5) dα A E A E n = exp − (1 − α) = exp − f(α)
热重分析 图解
（3）氧化反应 ——放热峰
（4）非晶态物质的析晶 ——放热峰
（5）晶型转变 ——吸热峰或放热峰
熔化、升华、气化、玻璃化转变：吸热峰
3
方解石 CaCO3 白云石 CaMg(CO3)2
4
β型硅酸二钙 β-2CaO.SiO2 水合硅酸钙 CaO.SiO2.H2O
6、DTA曲线的解析 （1）含水矿物的脱水
——普通吸附水脱水温度：100－110℃ 。 ——层间结合水或胶体水：400 ℃内，大多数200或300 ℃内。 ——架状结构水：400 ℃左右。 ——结晶水：500 ℃内，分阶段脱水。 ——结构水：450 ℃以上。
五水硫酸铜(CuSO4.5H2O)的脱水
说明： 1、脱去4个结晶水 2、脱去1个结晶水 3-4、 CuSO4→CuO+SO3 样品用量： 虚线：78mg 实线：742mg
量程校正
可用铟作标准进行校正
在铟的记录纸上划出一块大小适当 的长方形面积，如取高度为记录纸 的横向全分度的3/10即三大格，长 度为半分钟走纸距离，再根据热量 量程和纸速将长方形面积转化成铟 的ΔH，
按K=ΔHWs/AR计算校正系数
K’。若量程标度已校正好，则K’与铟 的文献值计算的K应相等。 若量程标度有误差，则K’与按文献 值计算的K不等，这时的实际量程标 度应等于K/K’R。
10
DTA在微晶玻璃中的研究 晶化与核化
转变温度与晶化温度
核化温度：接近Tg温度 而低于膨胀软化点。 晶化温度：放热峰上升 点至峰顶温度范围。
核化峰不明显，且与晶 化峰分开较大，结晶较 细，可一步法析晶
核化峰和晶化放热峰较 明显,典型微晶玻璃差热 曲线，可采用二步法
热重图像分析
热重曲线专项分析热重法是在程序控温下，测量物质的质量随温度(或时间)的变化关系。
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温度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质，（如CuSO4·5H2O中的结晶水）。
从热重曲线上我们就可以知道CuSO4·5H2O中的5个结晶水是分三步脱去的。
热重法测定，试样量要少，一般2～5mg。
试样皿的材质，要求耐高温，对试样、中间产物、最终产物和气氛都是惰性的，即不能有反应活性和催化活性。
通常用的试样皿有铂金的、陶瓷、石英、玻璃、铝等。
特别要注意，不同的样品要采用不同材质的试样皿，否则会损坏试样皿，如：碳酸钠会在高温时与石英、陶瓷中的SiO2反应生成硅酸钠，所以象碳酸钠一类碱性样品，测试时不要用铝、石英、玻璃、陶瓷试样皿。
铂金试样皿，对有加氢或脱氢的有机物有活性，也不适合作含磷、硫和卤素的聚合物样品，因此要加以选择。
1．【2011年高考新课标理综卷化学试题26．】0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示。
请回答下列问题：（1）试确定200℃时固体物质的化学式______________（要求写出推断过程）；（2）取270℃所得样品，于570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为______________。
把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为_________，其存在的最高温度是_____________；（3）上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu 在加热时发生反应的化学方程式为________________；（4）在0.10mol·L -1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH=8时，c （Cu 2+）=_______________mol·L -1（K ap [Cu （OH ）2]=2.2×10-20）。
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无定型的材料。淬火冷却后的聚酯再升温时、无规则的分子构型又可变为高
度规则的结晶排列，因此会出现冷结晶的放热峰。
经淬火处理后的聚酯的DSC图。
81℃的玻璃化转变温度；
137℃左右的放热峰，这是冷结晶峰；
250℃左右的结晶熔融吸热峰。
薄膜的拉伸加工条件：
拉伸温度必须选择在Tg以上和 冷结晶开始的温度（117℃）
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DTA在微晶玻璃中的研究 晶化与核化
转变温度与晶化温度
核化温度：接近Tg温度 而低于膨胀软化点。 晶化温度：放热峰上升 点至峰顶温度范围。
核化峰不明显，且与晶 化峰分开较大，结晶较 细，可一步法析晶
核化峰和晶化放热峰较 明显,典型微晶玻璃差热 曲线，可采用二步法
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晶化放热峰显著，但在 其峰前有一较大的吸热 峰（软化变形），制品 易变形，结晶能力不 好，性能不优良。 晶化放热峰明显，且有 两个以上的放热峰，如 核化峰不明显，可采取 一步法工艺；如核化峰 明显，可采用二步法处 理工艺，制品多为多晶 微晶玻璃
TS
= T0
−
RT02 x ΔH f
1 F
TS为样品瞬时的温度（K）； T0为纯样品的熔点（K）； R为气体常数； ΔHf为样品熔融热； x为杂质摩尔数； F为总样品在TS熔化的分数 1/F是曲线到达TS的部分面积 除以总面积的倒数
（2）比热测定
dH / dt = mC pdT / dt
式中，为热流速率（J·s-1）；m为样品质量（g）；CP为比热（J·g-1℃-1）；为 程序升温速率（℃·s-1）
DTA面临的问题
定性分析，灵敏度不高
差示扫描量热分析法（DSC）
Differential Scaning Calarmeutry
——通过对试样因热效应而发生的能量变化进行及 时补偿，保持试样与参比物之间温度始终保持相 同，无温差、无热传递，使热损失小，检测信号 大。灵敏度和精度大有提高，可进行定量分析。
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利用校正软件对DSC仪进行校正
没有经过校正的金属铟熔融曲线
针对热阻进行校正后的熔融曲线
针对时间常数与热阻进行校正后的曲线
3、DSC曲线的数据处理方法
称量法： 误差 2%以内。 数格法： 误差 2%—4%。 用求积仪：误差 4%。 计算机： 误差 0.5%。
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4、DSC法的应用
（1）纯度测定 利用Vant Hoff方程进行纯度测定。
利用蓝宝石作为标准样品测定。通过对比样品和蓝宝石的热 流速率求得样品的比热。
CP
= mBCPB m
dH dt
dH /( dt ) B源自= CPBmB m
y y'
（3）反应动力学的研究 为动力学研究提供定量数据。
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结晶度的表征
测量样品的熔解热，测试值除以参比值得到材料的结晶度信息。 %结晶度 = ΔHm / ΔHref
高分子材料的DTA和DSC模式曲线 1. 固-固一级转变，2. 偏移的基线，3. 熔融转变， 4. 降解或气化，5. 二级转变或玻璃化转变，6. 结 晶，7. 固化、氧化、化学反应或交联
高聚物结晶行为的研究
DTA与DSC法可以用来测定高聚物的结晶速度、结晶度以及结晶熔点和熔融热
等
聚酯熔融后在冷却时不能迅速结晶，因此，经快速淬火处理，可以得到几乎
水泥水合反应DTA曲线
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（2）研究玻璃转变温度和析晶温度
碲酸盐玻璃差热分析谱
玻璃的差热分析谱
8
Li2O-P2O5-V2O5系统玻璃
玻璃形成能力判据
ΔT=Tx-Tg，ΔT越大，玻璃越稳定。 热稳定参数 H´=(Tx-Tg)/Tg，H’越大，玻璃越稳定 热稳定参数 S＝(Tp-Tx)×(Tx-Tg)/Tg，S越大，玻璃
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硅酸锂玻璃DTA曲线
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DTA分析在高分子材料方面的应用
物性测定
可用DTA和DSC技术测定 的高聚物的物性有：玻璃 化转变温度、熔融温度、 结晶转变温度、结晶度， 结晶速率、添加剂含量、 热化学数据(如比热容、熔 化热、分解热、蒸发热、 结晶热、溶解热、吸附与 解吸热、反应热等)以及分
子量等。
试样已经经过热处理而固化，所以 不再出现固化峰，而仅仅可看到一个转 折，即固化后树脂体系的玻璃化转变。
但是如果树脂固化不完全，则仍可 看出有较平坦的固化峰痕迹，同时玻璃 化转折出现在较低的温度上，完全固化 或经后固化处理的样品测出的Tg温度最 高。
图5.30 典型的环氧树脂 固化的DSC曲线
三、差示扫描量热分析法
ΔH
=
∫
dH dt dt
实际DSC能量(热焓)测量 ΔH=KAR/Ws
式中，ΔH为试样转变的热焓(mJ·mg-1)； W为试样质量(mg)； A为试样焓变时扫描峰面积(mm2)； R为设置的热量量程(mJ·s-1)； s为记录仪走纸速度(mm·s-1)； K为仪器校正常数。
仪器校正常数K的测定常用铟作为标准 K=ΔHWs/AR
热通量式差示扫描量热法
——利用热电堆精确测量试样和参比物温度，灵敏度 和精确度高，用于精密热量测定。
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功率补偿型 DSC的优点
Sample
Platinum Alloy PRT Sensor
Platinum Resistance Heater
Heat Sink
Reference
! 精确的温度控制和测量 ! 更快的响应时间和冷却速度 ! 高分辨率
物质 转变温度 （℃）
转变能量 （J/g）
常用标准物质熔融转变温度和能量
铟(In)
156.60
锡(Sn)
231.88
铅(Pb)
327.47
锌(Zn)
419.47
K2SO4
K2CrO4
585.0±0.5 670.5±0.5
28.46
60.47
23.01
108.39
33.27
33.68
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能量校正与热焓测定
以下的温度区间内，以免发生
结晶而影响拉伸。
拉伸热定型温度则一定要高于冷结晶
结束的温度（152℃）使之冷结晶完全，
但又不能太接近熔点，以免结晶熔融。 这样就能获得性能好的薄膜。
图5.29 用DSC曲线确定聚酯薄 膜的加工条件
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热固性树脂固化过程的研究
环氧树脂的DSC曲线
首先出现一个吸热峰，这是树脂由 固态熔化，然后出现一个很明显的放热 峰，这就是固化峰。
5
尼龙6/尼龙11共混物的DTA（DSC）谱
Bi系微晶玻璃的DTA谱
6
7、差热分析的应用
（1）胶凝材料水化过程研究
120 ℃左右：水化水泥脱去游离水的过程； 170℃左右：水化硅酸钙凝胶(C-S-H) 的脱水反应； 498 ℃左右：水化硫铝酸钙脱水和Ca (OH)2分解； 750 ℃左右：β-C2S发生晶形转变。
（2）矿物分解放出气体 ——CO2、SO2等气体的放出 ——吸热峰
（3）氧化反应 ——放热峰
（4）非晶态物质的析晶 ——放热峰
（5）晶型转变 ——吸热峰或放热峰
熔化、升华、气化、玻璃化转变：吸热峰
3
方解石 CaCO3 白云石 CaMg(CO3)2
4
β型硅酸二钙 β-2CaO.SiO2 水合硅酸钙 CaO.SiO2.H2O
越稳定。 动力学析晶参数 K(Tp)=v exp(-E/RTp)，K(Tp)越
小，玻璃越稳定。 析晶活化能E，E越小，越不容易析晶
9
TeO2-Nb2O5系统玻璃
分相前后的Na2O-K2O-MgO-Al2O3-SiO2 玻璃
已分相的玻璃的 第一析晶放热峰 面积大于未分相 玻璃， 已分相的第二放 热峰温度 （1157℃）低于 未分相玻璃的第 二放热峰 （1175℃）， 表明经热处理的 玻璃内部产生分 相，分相促进了 玻璃的核化。
6、DTA曲线的解析 （1）含水矿物的脱水
——普通吸附水脱水温度：100－110℃ 。 ——层间结合水或胶体水：400 ℃内，大多数200或300 ℃内。 ——架状结构水：400 ℃左右。 ——结晶水：500 ℃内，分阶段脱水。 ——结构水：450 ℃以上。
五水硫酸铜(CuSO4.5H2O)的脱水
说明： 1、脱去4个结晶水 2、脱去1个结晶水 3-4、 CuSO4→CuO+SO3 样品用量： 虚线：78mg 实线：742mg
量程校正
可用铟作标准进行校正
在铟的记录纸上划出一块大小适当 的长方形面积，如取高度为记录纸 的横向全分度的3/10即三大格，长 度为半分钟走纸距离，再根据热量 量程和纸速将长方形面积转化成铟 的ΔH，
按K=ΔHWs/AR计算校正系数
K’。若量程标度已校正好，则K’与铟 的文献值计算的K应相等。 若量程标度有误差，则K’与按文献 值计算的K不等，这时的实际量程标 度应等于K/K’R。
1
水铝石 Al(OH)3 高岭石 Al2Si2O5(OH)4
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高铝水泥掺到硅酸盐水泥中水化3天后的DTA谱
曲线1为以硅酸盐水泥 为主的样品，有三个明 显的析热峰； 随着高铝水泥的掺量增 加，开始出现C3AH6的 脱水峰（270℃），而 氢氧化钙的脱水峰消 失，碳酸钙的分解峰减 小； 试样3中高铝水泥掺量 更多，因此曲线上 275℃的析热峰非常明 显。
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DTA与DSC比较
DTA:定性分析、测温范围大 DSC:定量分析、测温范围800℃以下(1650 ℃)
DSC的温度、能量和量程校正
——利用标准物质的熔融转变温度进行温度校正 ——利用高纯金属铟(In）标准熔融热容进行能量 校正。 ——利用铟进行量程校正。
DSC温度校正
选用不同温度点测定 一系列标准化合物的熔点
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