(精品)3.5X射线物相定性分析.ppt
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1、3.5 X射线物相定性分析射线物相定性分析物相分析物相分析是为了确定待测样品的结是为了确定待测样品的结构状态,同时也确定了物质的种类。构状态,同时也确定了物质的种类。定量分析定量分析-多相共存时,组成相多相共存时,组成相含量含量是多少。是多少。3.5 X3.5 X射线物相定性分析射线物相定性分析射线物相定性分析射线物相定性分析3.5 X3.5 X射线物相定性分析射线物相定性分析射线物相定性分析射线物相定性分析 粉末晶体粉末晶体X X 射线物相定性分析是根据晶射线物相定性分析是根据晶体对体对X X射线的衍射特征即衍射线的射线的衍射特征即衍射线的方向及强方向及强度度来达到鉴定结晶物质的。来达到鉴定
2、结晶物质的。原因:原因:1 1)每一种结晶物质都有各自独特的化学组)每一种结晶物质都有各自独特的化学组成和晶体结构结构,不会存在两种结晶物成和晶体结构结构,不会存在两种结晶物质的晶胞大小、质点种类和质点在晶胞中质的晶胞大小、质点种类和质点在晶胞中的排列方式完全一致的物质的排列方式完全一致的物质;3.5 X3.5 X射线物相定性分析射线物相定性分析射线物相定性分析射线物相定性分析2 2)结晶物质有自己独特的衍射花样。)结晶物质有自己独特的衍射花样。(d d、和和 I I);3 3)多种结晶状物质混合或共生,它们多种结晶状物质混合或共生,它们的衍射花样也只是简单叠加,互不干的衍射花样也只是简单叠加
3、,互不干扰,相互独立。(扰,相互独立。(混合物物相分析)混合物物相分析)每一种结晶物质都有其特定的每一种结晶物质都有其特定的结构参数结构参数,包,包括点阵类型、晶胞大小、晶胞形状、晶胞中原括点阵类型、晶胞大小、晶胞形状、晶胞中原子种类及位置等。子种类及位置等。与结构有关的信息都会在衍射花样中得到与结构有关的信息都会在衍射花样中得到体现,首先表现在衍射线条数目、位置及其强体现,首先表现在衍射线条数目、位置及其强度上,如同指纹,反应每种物质的特征。度上,如同指纹,反应每种物质的特征。物相分析物相分析根据衍射线条位置(根据衍射线条位置(一定,一定,2 2 角角就一定,它决定于结构的点阵面的就一定,它
4、决定于结构的点阵面的d d 值)和强值)和强度确定物相。度确定物相。3.5 X3.5 X射线物相定性分析射线物相定性分析射线物相定性分析射线物相定性分析 对于聚合物材料来说,还应考虑整个对于聚合物材料来说,还应考虑整个X X射线衍射曲线,因为聚合物射线衍射曲线,因为聚合物X X射线衍射曲射线衍射曲线的非晶态衍射晕环(漫散峰)极大处位线的非晶态衍射晕环(漫散峰)极大处位置、峰的形状也是反映材料结构特征的信置、峰的形状也是反映材料结构特征的信息,用这个峰位息,用这个峰位2 2 角所求出的角所求出的d d值,通常值,通常对应着结构中的分子链(原子或原子团)对应着结构中的分子链(原子或原子团)的统计平
5、均间距。的统计平均间距。3.5 X3.5 X射线物相定性分析射线物相定性分析射线物相定性分析射线物相定性分析 物相分析原理:物相分析原理:将实验测定的衍射花样与已知标准物将实验测定的衍射花样与已知标准物质的衍射花样比较,从而判定未知物相。质的衍射花样比较,从而判定未知物相。混合试样物相的混合试样物相的X 射线衍射花样是各射线衍射花样是各个单独物相衍射花样的简单迭加,根据这个单独物相衍射花样的简单迭加,根据这一原理,就有可能把混合物物相的各个物一原理,就有可能把混合物物相的各个物相分析出来。相分析出来。3.5 X3.5 X射线物相定性分析射线物相定性分析射线物相定性分析射线物相定性分析1.1.物
6、相标准衍射图谱(花样)的获取:物相标准衍射图谱(花样)的获取:1)1)1938 1938年,年,J.D.HanawaltJ.D.Hanawalt等就开始收集并摄等就开始收集并摄取各种已知物质的衍射花样,将这些衍射数取各种已知物质的衍射花样,将这些衍射数据进行科学分析整理、分类。据进行科学分析整理、分类。2)2)1942 1942年,美国材料试验协会年,美国材料试验协会ASTMASTM整理出版整理出版了最早的一套晶体物质衍射数据标准卡,共了最早的一套晶体物质衍射数据标准卡,共计计13001300张,称之为张,称之为ASTMASTM卡。卡。3.5 X3.5 X射线物相定性分析射线物相定性分析射线物
7、相定性分析射线物相定性分析3)3)1969 1969年,组建了年,组建了“粉末衍射标准联合委员会粉末衍射标准联合委员会”(The Joint Committee on Powder The Joint Committee on Powder Diffraction StandardsDiffraction Standards,JCPDSJCPDS),),专门负责专门负责收集、校订各种物质的衍射数据,并将这些数收集、校订各种物质的衍射数据,并将这些数据统一分类和编号,编制成卡片出版。这些卡据统一分类和编号,编制成卡片出版。这些卡片,即被称为片,即被称为PDFPDF卡(卡(The Powder D
8、iffraction The Powder Diffraction FileFile),),有时也称其为有时也称其为JCPDSJCPDS卡片。卡片。目前,这些目前,这些PDFPDF卡已有好几万张之多,而且,卡已有好几万张之多,而且,为便于查找,还出版了集中检索手册。为便于查找,还出版了集中检索手册。2.PDF2.PDF卡片卡片卡片卡片d d1 1a a1 1b b1 1c c1 1d d 7 7 8 8I/II/I1 12 2a a2 2b b2 2c c2 2d dd d I/II/I1 1hklhkld d I/II/I1 1hklhklRadRad.Filter.FilterDiaDia
9、.Cut off Coll.Cut off Coll.I/I1 d I/I1 d corr.abscorr.abs.?.?Ref.Ref.3 39 99 9Sys.S.G.Sys.S.G.a a0 0 b b0 0 c c0 0 A CA C Z ZRef.Ref.4 4 n e Signn e Sign2V D mp Color2V D mp ColorRef.Ref.5 5 6 6 PDFPDF卡片形式卡片形式卡片形式卡片形式1010(1)1a,1b,1c区域为从衍射图的透射区(区域为从衍射图的透射区(290中选出的三条最强线的面间距。中选出的三条最强线的面间距。1d为衍为衍射图中出现的最
10、大面间距。(射图中出现的最大面间距。(1)1a,1b,1c区区域为从衍射图的透射区(域为从衍射图的透射区(290中选出的三中选出的三条最强线的面间距。条最强线的面间距。1d为衍射图中出现的最大为衍射图中出现的最大面间距。面间距。(2)2a,2b,2c,2d区间中所列的是(区间中所列的是(1)区)区域中四条衍射线的相对强度。最强线为域中四条衍射线的相对强度。最强线为100,当,当最强线的强度比其余线小强度高很多时,有时最强线的强度比其余线小强度高很多时,有时也会将最强线强度定为大于也会将最强线强度定为大于100。(3 3 3 3)第三区间列出了所获实验数据时的实验条件。)第三区间列出了所获实验数
11、据时的实验条件。)第三区间列出了所获实验数据时的实验条件。)第三区间列出了所获实验数据时的实验条件。RadRadRadRad 所用所用所用所用X X X X射线的种类(射线的种类(射线的种类(射线的种类(CuK,FeKCuK,FeKCuK,FeKCuK,FeK)0 0 0 0 X X X X射线的波长(射线的波长(射线的波长(射线的波长()Filter Filter Filter Filter 为滤波片物质名。当用单色器时,注明为滤波片物质名。当用单色器时,注明为滤波片物质名。当用单色器时,注明为滤波片物质名。当用单色器时,注明“Mono”Mono”Mono”Mono”DiaDiaDiaDia
12、 为照相机镜头直径,当相机为非圆筒形时,注为照相机镜头直径,当相机为非圆筒形时,注为照相机镜头直径,当相机为非圆筒形时,注为照相机镜头直径,当相机为非圆筒形时,注明相机名称明相机名称明相机名称明相机名称Cut off.Cut off.Cut off.Cut off.为相机所测得的最大面间距;为相机所测得的最大面间距;为相机所测得的最大面间距;为相机所测得的最大面间距;Coll.Coll.Coll.Coll.为狭缝或光阑尺寸;为狭缝或光阑尺寸;为狭缝或光阑尺寸;为狭缝或光阑尺寸;I/II/II/II/I1 1 1 1 为测量衍射线相对强度的方法为测量衍射线相对强度的方法为测量衍射线相对强度的方法
13、为测量衍射线相对强度的方法 (衍射仪法(衍射仪法(衍射仪法(衍射仪法DiffractometerDiffractometerDiffractometerDiffractometer,测微光度计法测微光度计法测微光度计法测微光度计法 MicrophotometerMicrophotometerMicrophotometerMicrophotometer,目测法目测法目测法目测法VisualVisualVisualVisual););););dcorrdcorrdcorrdcorr abs abs abs abs?所测所测所测所测d d d d值的吸收矫正(值的吸收矫正(值的吸收矫正(值的吸收矫正
14、(NoNoNoNo未矫正,未矫正,未矫正,未矫正,YesYesYesYes矫正)矫正)矫正)矫正);Ref.Ref.Ref.Ref.说明底说明底说明底说明底3 3 3 3,9 9 9 9区域中所列资源的出处。区域中所列资源的出处。区域中所列资源的出处。区域中所列资源的出处。(4)第)第4区间为被测物相晶体学数据:区间为被测物相晶体学数据:sys.物相所属晶系;物相所属晶系;SG.物相所属空间群;物相所属空间群;a0,b0,c0物相晶体晶格常数,物相晶体晶格常数,A=a0/b0,B=c0/b0轴率比;轴率比;,物相晶体的物相晶体的晶轴夹角;晶轴夹角;Z.晶胞中所含物质化学式的分子数;晶胞中所含物
15、质化学式的分子数;Ref.第四区域数据的出处。第四区域数据的出处。(5)第五区间是该物相晶体的光学及其他物理)第五区间是该物相晶体的光学及其他物理常数:常数:,n,e 晶体折射率;晶体折射率;sign.晶体光性正负;晶体光性正负;2V.晶体光轴夹角;晶体光轴夹角;D.物相密度;物相密度;MP.物相的熔点;物相的熔点;Color.物相的颜色,有时还会给物相的颜色,有时还会给 出光泽及硬度;出光泽及硬度;Ref.第第5区间数据的出处。区间数据的出处。(6)第)第6区间为物相的其他资料和数据。区间为物相的其他资料和数据。包括试样来源,化学分析数据,升华点包括试样来源,化学分析数据,升华点(S-P),
16、),分解温度(分解温度(D-T),转变点(),转变点(T-P),),按处理条件以及获得衍射数据时的温按处理条件以及获得衍射数据时的温度等。度等。(7)第)第7区间是该物相的化学式及英文名称区间是该物相的化学式及英文名称有时在化学式后附有阿拉伯数字及英文有时在化学式后附有阿拉伯数字及英文大写字母,其阿拉伯数表示该物相晶胞中原大写字母,其阿拉伯数表示该物相晶胞中原子数,而大写英文字母则代表子数,而大写英文字母则代表16种布拉维点种布拉维点阵:阵:C简单立方;简单立方;B体心立方;体心立方;F面心立方;面心立方;T简单四方;简单四方;U体心四方;体心四方;R简单三方;简单三方;H简单六方;简单六方;
17、O简单正交;简单正交;P体心正交;体心正交;Q底心正交;底心正交;S面心正交;面心正交;M简单单简单单斜;斜;N底心单斜;底心单斜;E简单正斜。简单正斜。(8)第)第8区为该物相矿物学名称或俗名区为该物相矿物学名称或俗名某些有机物还在名称上方列出了其结构式某些有机物还在名称上方列出了其结构式或或“点点”式(式(”dot”formula)而名称上有而名称上有圆括号,则表示该物相为人工合成。此外,在圆括号,则表示该物相为人工合成。此外,在第第8区还会有下列标记:区还会有下列标记:表示该卡片所列数据高度可靠;表示该卡片所列数据高度可靠;O表示数据可靠程度较低;表示数据可靠程度较低;I表示已作强度估计
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