物相分析方法精选PPT.ppt
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1、关于物相分析方法第1页,讲稿共42张,创作于星期二4.1 物相定性分析物相定性分析4.1.1 4.1.1 基本原理与方法基本原理与方法原理:定性分析就是分析物质相组成的原理:定性分析就是分析物质相组成的“指纹脚印指纹脚印”。任任何何一一种种结结晶晶物物质质都都具具有有特特定定的的晶晶体体结结构构(包包括括结结构构类类型型,晶晶胞胞的的形形状状和和大大小小,晶晶胞胞中中原原子子、离离子子或或分分子子的的品品种种、数数目目和和位位置置)。在在一一定定波波长长的的X射射线线照照射射下下,每每种种晶晶体体物物质质都都给给出出自自己己特特有有的的衍衍射射花花样样(衍衍射射线线的的数数目目、位位置置和和强
2、强度度,即即d-I数数据据组组),这这就就是是物物质质的的特特征征,因因此此就就可可以以由由衍衍射射花花样样来来定定性性鉴鉴别别物相。物相。方方法法:制制备备各各种种标标准准单单相相物物质质的的衍衍射射花花样样(d-I数数据据组组)并并使使之之规规范范化化,将将待待分分析析物物质质(样样品品)的的衍衍射射花花样样(d-I数数据据组组)与与之之对对照照,从而确定物质的组成相。从而确定物质的组成相。第2页,讲稿共42张,创作于星期二4.1.2 PDF卡片卡片u各各种种已已知知物物相相衍衍射射花花样样的的规规范范化化工工作作于于19381938年年由由哈哈那那瓦瓦特特(J.D.Hanawalt)(J
3、.D.Hanawalt)开创。开创。u他他的的主主要要工工作作是是将将物物相相的的衍衍射射花花样样特特征征(位位置置与与强强度度)用用d d(晶晶面面间间距距)和和I I(衍衍射射线线相相对对强强度度)数数据据组组表表达达并并制制成成相相应应的的物相衍射数据卡片物相衍射数据卡片。u卡卡片片最最初初由由“美美国国材材料料试试验验学学会会(ASTM)”(ASTM)”出出版版,大大约约13001300多张,称多张,称ASTMASTM卡片卡片。u19691969年年成成立立了了国国际际性性组组织织“粉粉末末衍衍射射标标准准联联合合会会(JCPDS)”(JCPDS)”,由由它它负负责责编编辑辑出出版版“
4、粉粉末末衍衍射射卡卡片片”(Powder Powder Diffraction Diffraction FileFile),称称PDFPDF卡卡片片。目目前前已已出出版版了了36集集共共4万多张万多张PDF卡片。卡片。第3页,讲稿共42张,创作于星期二PDF卡片示意图(分成卡片示意图(分成10部分)部分)121a,1b,1c是三条最强衍射线是三条最强衍射线对应对应的面间距,的面间距,1d是最大面间距是最大面间距。2a,2b,2c,2d是上述各衍射线的是上述各衍射线的相对强度相对强度,最强线的相对强度为,最强线的相对强度为100。实验条件:实验条件:Rad为辐射种类(如为辐射种类(如Cu););
5、为波长;为波长;Filter为滤波片名称;为滤波片名称;Dia为相机直径;为相机直径;Cut off为相机或测为相机或测角仪能测得的最大面间距;角仪能测得的最大面间距;Coll为为光阑尺寸;光阑尺寸;I/I1为衍射强度的测量方法;为衍射强度的测量方法;d corr.abs?为所测为所测d值是否经过吸收校值是否经过吸收校正;正;Ref为参考资料。为参考资料。晶体学数据:晶体学数据:Sys为晶系;为晶系;S.G.为空为空间群符号;间群符号;a0,b0,c0为单胞在三个为单胞在三个轴上的长度;轴上的长度;A=a0/b0,C=c0/b0为为轴比轴比;,为晶胞轴间夹角;为晶胞轴间夹角;Z为为晶胞中原子或
6、分子的数目;晶胞中原子或分子的数目;Ref为参为参考资料。考资料。第4页,讲稿共42张,创作于星期二,光学性质光学性质:为折射为折射率;率;Sign为光学性质的正负;为光学性质的正负;2V为为光轴夹角;光轴夹角;D为密度;为密度;mp为熔点;为熔点;Color为颜色;为颜色;Ref为参考资料。为参考资料。试样试样来源,制来源,制备备方法,化学方法,化学分析数据分析数据等。等。物相的化学式和名称物相的化学式和名称,之后,之后常有数字和大写英文字母常有数字和大写英文字母组组合,数字合,数字为单为单胞中原子数,字母胞中原子数,字母为为点点阵类阵类型:型:如,如,C-简单简单立方;立方;B-体心立方;
7、体心立方;F-面心立方;面心立方;P-体心斜方。体心斜方。12矿物学名称矿物学名称。右上角符号表示:。右上角符号表示:为数据高度可靠;为数据高度可靠;i为已指标化和估计强度,为已指标化和估计强度,但不如前者可靠;但不如前者可靠;O为可靠性差;为可靠性差;C为衍射数据来自理论计算。为衍射数据来自理论计算。晶面间距,相对强度和干涉指数晶面间距,相对强度和干涉指数。卡片的顺序号卡片的顺序号。第5页,讲稿共42张,创作于星期二Mo2C的的PDF卡片卡片第6页,讲稿共42张,创作于星期二(1)1a,1b,1c(1)1a,1b,1c三三数数据据为为三三条条最最强强衍衍射射线线对对应应 的的 面面 间间 距
8、距,1d,1d为为最最大大面面间距;间距;(2)2a,2b,2c,2(2)2a,2b,2c,2d d为为上上述述各各衍衍射射线线的的相相对对强强度度,其其中中最最强强线线的的强强度为度为100100;第7页,讲稿共42张,创作于星期二(3)(3)辐射光源辐射光源波长波长滤波片滤波片相机直径相机直径所所用用仪仪器器可可测测最最大大面间距面间距测测量量相相对对强强度度的的方方法法数据来源数据来源第8页,讲稿共42张,创作于星期二(4)(4)晶系晶系空间群空间群晶胞边长晶胞边长轴率轴率A=aA=a0 0/b/b0 0 C=cC=c0 0/b/b0 0轴角轴角单单位位晶晶胞胞内内“分分子子”数数数据来
9、源数据来源第9页,讲稿共42张,创作于星期二(5)(5)光学性质光学性质折射率折射率光学正负性光学正负性光轴角光轴角密度密度熔点熔点颜色颜色数据来源数据来源第10页,讲稿共42张,创作于星期二(6)(6)样品来源、样品来源、制备方法、升制备方法、升华温度、分解华温度、分解温度等温度等第11页,讲稿共42张,创作于星期二(7)(7)物相名称物相名称(8)(8)物物相相的的化化学学式式与与数数据据可可靠性靠性可靠性高可靠性高-良好良好-i-i一般一般-空白空白较差较差-O计算得到计算得到-C第12页,讲稿共42张,创作于星期二(9)(9)全部衍射全部衍射数据数据第13页,讲稿共42张,创作于星期二
10、4.1.3 PDF卡片索引卡片索引u为方便、迅速查对为方便、迅速查对PDFPDF卡片,卡片,JCPDSJCPDS编辑出版了多种编辑出版了多种PDFPDF卡片检索卡片检索手册:手册:HanawaltHanawalt无机物检索手册、无机物检索手册、HanawaltHanawalt有机相检索手册、无机有机相检索手册、无机相字母索引、相字母索引、FinkFink无机索引、矿物检索手册等无机索引、矿物检索手册等u检索手册按检索方法可分为两类:检索手册按检索方法可分为两类:以物质名称为索引以物质名称为索引(即字母索引即字母索引),),以以d d值数列为索引值数列为索引(即数值索引即数值索引)。第14页,讲
11、稿共42张,创作于星期二数值索引数值索引以以Hanawalt无机相数值索引为例。无机相数值索引为例。其其编编排排方方法法为为:一一个个相相一一个个条条目目,在在索索引引中中占占一一横横行行,其其内内容容依依次次为为按按强强度度递递减减顺顺序序排排列列的的8条条强强线线的的晶晶面面间间距距和和相相对对强强度度值值(按按强强度度递递减减排排列列)、化化学学式式、卡卡片片编编号号和和参参比比强强度值。度值。条目示例如下:条目示例如下:第15页,讲稿共42张,创作于星期二该该索引按索引按d值值大小分大小分为为45组组,每,每组组的的d值值范范围围及及对应误对应误差(不同差(不同d值值的的对应误对应误差
12、差见见下表)列于每下表)列于每页顶页顶部。每个条目部。每个条目由最由最强强线线的的d1值值决决定定组别组别,组组内按次内按次强强线线的的d2值递值递减减编编排排。为为避免被避免被测测相最相最强强线线与与PDF卡片最卡片最强强线线不一致,每个相的不一致,每个相的三三强强线线d值值以不同排列方式在不同以不同排列方式在不同d值组值组中重复出中重复出现现。如如1980年以年以前的版本以前的版本以d1d2d3,d2d3d1,d3d2d1方式出方式出现现三次,三次,1980年和年和1982年又作了改年又作了改进进。第16页,讲稿共42张,创作于星期二字母索引字母索引u以以物物相相英英文文名名称称字字母母顺
13、顺序序排排列列。每每种种相相一一个个条条目目,占占一一横行。横行。u条条目目的的内内容容顺顺序序为为:物物相相英英文文名名称称、三三强强线线d值值与与相相对对强强度、卡片编号和参比强度号。条目示例如下:度、卡片编号和参比强度号。条目示例如下:第17页,讲稿共42张,创作于星期二4.1.4 物相定性分析物相定性分析 基本步骤基本步骤第18页,讲稿共42张,创作于星期二200强度强度111200220311222400331420422511,333440531600,44220 30 40 50 60 70 80 90 100 1102 NaCl的粉末衍射图的粉末衍射图第19页,讲稿共42张,创
14、作于星期二获获得衍射花得衍射花样样:用德拜照相法、透射聚焦照相法、衍射:用德拜照相法、透射聚焦照相法、衍射仪仪法。法。计计算面算面间间距距d值值和和测测定相定相对对强强度度I/I1值值(I1为为最最强强线线的的强强度度)。2角和角和d值值的精度的精度为为0.01和和0.001。检检索索PDF卡片:卡片:用三用三强强线线的的d-I/I1值值在在PDF卡片索引中卡片索引中查查出出被被测测相的条目,核相的条目,核对对八八强强线线的的d-I/I1值值,若基本符合,若基本符合,则则由条目中由条目中的卡片的卡片编编号找出号找出PDF卡片,核卡片,核对对全部全部d-I/I1值值。检检索索PDF卡片既卡片既可
15、人工可人工检检索,也可索,也可计计算机自算机自动检动检索。索。最后判定:最后判定:根据检索结果及经验,判定并给出与被测根据检索结果及经验,判定并给出与被测相一致的相一致的PDF卡片。卡片。具体分析方法举例见教材具体分析方法举例见教材p.43p.45。4.1.5 计算机自动检索(自学)计算机自动检索(自学)第20页,讲稿共42张,创作于星期二多相物质分析注意事项多相物质分析注意事项u多相物质的衍射花样是其各组成相衍射花样的简单叠加,这就多相物质的衍射花样是其各组成相衍射花样的简单叠加,这就带来了多相物质分析带来了多相物质分析(与单相物质相比与单相物质相比)的困难:的困难:u检索用的三强线不一定局
16、于同一相,而且还可能发生一检索用的三强线不一定局于同一相,而且还可能发生一个相的某线条与另一相的某线条重叠的现象。个相的某线条与另一相的某线条重叠的现象。u因此,多相物质定性分析时,需要将衍射线条轮番搭配、因此,多相物质定性分析时,需要将衍射线条轮番搭配、反复尝试,比较复杂。反复尝试,比较复杂。第21页,讲稿共42张,创作于星期二4.2 物相定量分析物相定量分析4.2.1 基本原理基本原理:定量分析的目的是确定混合物中各相的相对含量。定量分析的目的是确定混合物中各相的相对含量。根根据据衍衍射射理理论论,各各相相衍衍射射线线的的强强度度随随该该相相在在混混合合物物中中相相对对含含量量的的增增加加
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