物相定性和定量分析

1、關(guān)于物相定性與定量分析物相定量分析1第一張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月X射線物相分析利用X射線衍射的方法對試樣中由各種元素形成的具有確定結(jié)構(gòu)的化合物（物相），進行定性和定量分析。X射線物相分析給出的結(jié)果，不是試樣的化學(xué)成分，而是由各種元素組成 的具有固定結(jié)構(gòu)的物相。第二張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 6.1 定性相分析-是什么6.1.1. 基本原理與定性分析的判據(jù)6.1.2. PDF卡片6.1.3. MDI-JADE5 軟件第三張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 6.1.1 基本原理任何一種結(jié)晶物質(zhì)都具有特定的晶體結(jié)構(gòu)，在一定波長的X射線照射下，每種晶體物質(zhì)都給

2、出自己特有的衍射花樣。每一種晶體物質(zhì)和它的衍射花樣都是一一對應(yīng)的。多相試樣的衍射花樣是由它和所含物質(zhì)的衍射花樣機械疊加而成。定性相分析的判據(jù)。第四張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月定性相分析的判據(jù)通常用d（晶面間距表征衍射線位置）和I（衍射線相對強度）的數(shù)據(jù)代表衍射花樣。用d-I數(shù)據(jù)作為定性相分析的基本判據(jù)。定性相分析方法是將由試樣測得的d-I數(shù)據(jù)組與已知結(jié)構(gòu)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)d-I數(shù)據(jù)組（PDF卡片）進行對比，以鑒定出試樣中存在的物相。第五張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1.2 PDF卡片1. PDF卡片簡介；2. PDF卡片內(nèi)容；3. PDF卡片檢索美國國際衍射數(shù)據(jù)中心（IC

3、DD）International Centre for Diffraction Data第六張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月PDF卡片簡介J.D.Hanawalt等人于1938年首先發(fā)起，以d-I數(shù)據(jù)組代替衍射花樣，制備衍射數(shù)據(jù)卡片的工作。1942年“美國材料試驗協(xié)會（ASTM）”出版約1300張衍射數(shù)據(jù)卡片（ASTM卡片）。1969年成立了“粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會”，由它負責(zé)編輯和出版粉末衍射卡片，稱為PDF卡片。現(xiàn)在由ICDD(International Center for Diffraction Data)。第七張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第八張，PPT共五十一

4、頁，創(chuàng)作于2022年6月卡片編號三強線面間距三強線強度物質(zhì)化學(xué)式物質(zhì)礦物名實驗條件晶體學(xué)參數(shù)光學(xué)性質(zhì)試樣來源面間距、相對強度、密勒指數(shù)第九張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月PDF卡片的內(nèi)容（1）衍射花樣中三條最強衍射線對應(yīng)的面間距。 （2）各衍射線的相對強度，其中最強線的強度為100.（3）實驗條件：Rad.輻射種類（如Cu K);波長；Filter濾波片；Dia.相機直徑；Cut off相機或測角儀能測得的最大面間距；Coll光闌尺寸；I/I1衍射強度的測量方法；d corr.abs.?所測值是否經(jīng)過吸收校正；Ref參考資料（4）晶體學(xué)數(shù)據(jù)：晶系；空間群; 晶胞參數(shù)：a0、b0、c0

5、，、；A= a0/b0 ，C= c0 / b0 ；Z晶胞中原子或分子的數(shù)目； Ref參考資料。（5）光學(xué)性質(zhì)： 、n、折射率；Sign光性正負；2V光軸夾角；D密度；mp熔點；Color顏色； Ref參考資料。第十張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月PDF卡片的內(nèi)容（6）試樣來源，制備方法；化學(xué)分析，有時亦注明升華點（S.P.），分解溫度（D.T.），轉(zhuǎn)變點（T.P.），攝照溫度等。（7）物相的化學(xué)式和名稱。 在化學(xué)式之后常有一個數(shù)字和大寫英文字母的組合說明。數(shù)字表示單胞中的原子數(shù)；英文字母表示布拉菲點陣類型：C簡單立方；B體心立方；F面心立方；T簡單正方；U體心正方；R簡單菱方；H簡單

6、六方；O簡單斜方；Q底心斜方；S面心斜方；M簡單單斜；N底心單斜；Z簡單三斜。（8）礦物學(xué)名稱。右上角的符號標(biāo)記表示：數(shù)據(jù)高度可靠；i已指標(biāo)化和估計強度，但可靠性不如前者；O可靠性較差；C衍射數(shù)據(jù)來自理論計算。（9）晶面間距，相對強度和干涉指數(shù)。（10）卡片的順序號。第十一張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月索引原則-三強線法對比標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片中物質(zhì)三強線的晶面間距（d值）和相對強度，分析所研究的未知物相。第十二張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月分析方法定性相分析一般要經(jīng)過以下步驟：（1）獲得衍射圖譜。（2）應(yīng)用MDI-JADE5 軟件通過三強線的方法對衍射譜進行標(biāo)定。（3）確定

7、物相。 美國國際衍射數(shù)據(jù)中心PDF數(shù)據(jù)庫 +美國Materials Data Inc (MDI)衍射分析軟件-MDI-JADE5。 第十三張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月X射線衍射基本數(shù)據(jù)處理MDI Jade 的基本操作中南大學(xué)材料學(xué)院第十四張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月啟動Jade 打開計算機，雙擊桌面上的Jade圖標(biāo)，進入Jade窗口說明：衍射數(shù)據(jù)在測量時保存在網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器I盤（或K盤）中，數(shù)據(jù)格式為RAW（衍射測量數(shù)據(jù)二進制格式）程序有較多與衍射儀有關(guān)的參數(shù)設(shè)置，已由設(shè)備管理人通過具體測量并設(shè)置好，任何實驗操作者的重新設(shè)置都可能使分析結(jié)果不準(zhǔn)確或完全不正確第十五張，P

8、PT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月Jade 的主窗口第十六張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月打開測量文件點擊文件打開工具按鈕，顯示文件打開對話框第十七張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月打開測量文件雙擊文件名或選擇多個 文件后點READ，打開一個或多個文件第十八張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月打開測量文件選擇多個 文件后點ADD，將新選文件加入到主窗口中，進行圖譜疊加第十九張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月圖譜平滑單擊圖譜平滑按鈕，使曲線顯得光滑一些，每單擊一次在原基礎(chǔ)作一次平滑，每平滑一次，失真度增加第二十張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月扣除背后底

9、單擊顯示背景線，再單擊一次扣除圖譜背底，其它一些操作中會自動扣除背底第二十一張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月扣除K2K 2線自動扣除，不需要手工扣除第二十二張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月尋峰計算機自動尋峰，并標(biāo)注d值手動尋峰，點擊手動尋峰按鈕后，在峰下單擊加一個峰，右擊去除峰標(biāo)記第二十三張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月尋峰試試右下角這些按鈕，看看它們的作用第二十四張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月物相檢索左鍵點擊S/M，直接進入物相檢索窗口第二十五張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月物相檢索右鍵點擊S/M，進入物相檢索窗口第二十六張，PPT共五十一

10、頁，創(chuàng)作于2022年6月物相檢索右鍵點擊S/M，進入物相檢索窗口第二十七張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月物相檢索在你認為存在的物相前的方框上點上勾，表示該物相存在物相檢索完成后，返回主窗口按鈕第二十八張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月物相檢索第二十九張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月檢索結(jié)果輸出右擊打印機圖標(biāo)，進入圖形輸出窗口第三十張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月檢索結(jié)果輸出左鍵點擊S/M，進入物相檢索窗口第三十一張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月簡介 概述 基本原理 物相定量分析方法 分析實例6.2 物相定量分析-有多少第三十二張，PPT共五十一頁

11、，創(chuàng)作于2022年6月1、概述 1 概述1936年，礦粉中石英含量的X射線定量分析，1945年，弗里德曼發(fā)明衍射儀后，48年由亞力山大完成內(nèi)標(biāo)法；科恩等：直接比較法1974年，F(xiàn).H.Chung K值法，基體清洗法，絕熱法，無標(biāo)樣法第三十三張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、基本原理如果說定性分析是基于對衍射線條位置的分析，定量的分析主要基于對強度的分析。Vj為j相參加衍射的體積，Cj為常數(shù)。fi為體積分數(shù)； 是線吸收吸收。第三十四張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3、方法物相定量分析的具體方法有:單線條法外標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法K值法和絕熱法直接比較法第三十五張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作

12、于2022年6月單線條法混合樣品中j相的某跟單線條與純j相物質(zhì)的同一根單線條比較的方法。如果混合物中的n個相，線吸收吸收和密度都相同。例如，-Al2O3和-Al2O3 混合物。第三十六張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月為外標(biāo)的統(tǒng)一相的強度為：混合物由質(zhì)量吸收系數(shù)分別為m1和m2的兩相組成，且m1 m2。設(shè)兩相的含量為x1和x2，且x2= 1-x1?；旌衔镔|(zhì)量吸收系數(shù)為m為：其中，第一相的衍射強度為：式 代入式 ，得：m1和m2為已知，可由式（7-10）求得1s從而求得。第三十七張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月這種方法的優(yōu)點是，不必在試樣中加入無關(guān)的相，可以定量計算混合物中單個

13、相的含量。該法已成功地用于礦石、粘土、爐渣的量相分析，但要十分注意樣品晶粒度微吸收的影響，必要時要進行修正。第三十八張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月內(nèi)標(biāo)法將一種標(biāo)準(zhǔn)物摻入待測樣品中做內(nèi)標(biāo)，并把重量分數(shù)不同的待測相（A）與重量恒定的標(biāo)樣（B）按重量比混合，事先繪制定標(biāo)曲線Ii/Is-wi。應(yīng)用時，將同樣重量的標(biāo)樣與待測樣混合。若待測樣為n個相（n2）的混合物，各相的質(zhì)量吸收系數(shù)又不相等，則定量分析應(yīng)采用內(nèi)標(biāo)法。用熒石作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時，測定石英含量 的定標(biāo)曲線第三十九張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月K值法在待測樣中加入一種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)I測/I標(biāo)W測K值法是在內(nèi)標(biāo)法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，

14、主要差別在于對比例常數(shù)K值的處理上不同。并且它不需要繪制定標(biāo)曲線。1974年，首先由鐘煥成（F.H.Chung）提出第四十張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月式（5-5）中的Wj及WS分別為被照射體積中j相和s相的重量，j和s為j相和s相的密度。欲測定多相混合物中任一相（j相）的含量時，可往樣品中加入已知量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)s。j相的某根衍射線的強度Ij由強度公式?jīng)Q定，s相的某根衍射線強度I，亦有類似的表達式，因此：(1)第四十一張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月利用上式可以直接得到所需的結(jié)果。代入上式中得及上式中的W為被照射的混合物重量，j 為j相在摻進s相后的混合樣品中的重量百分數(shù)。

15、s則為s相在混合樣品中的重量百分數(shù)。如欲求出j相在原樣品中的重量百分數(shù)j。(2)(3)(4)第四十二張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月K值法與傳統(tǒng)的內(nèi)標(biāo)法比較有下述幾個優(yōu)點：（1）傳統(tǒng)的內(nèi)標(biāo)法公式中，Csj不僅與s、j兩相本身性質(zhì)有關(guān)，而且也隨內(nèi)標(biāo)物質(zhì)s的摻入量而變化，但K值法中，Ksj與s相的摻入量無關(guān)，且為常數(shù)。（2）繪制內(nèi)標(biāo)法的定標(biāo)曲線時一般至少要配制三個試樣，在不同的試樣中，s相重量要保持恒定，而j相含量在各試樣中是不相同的。用K值法測K值時，也要配制試樣，但不要求s相恒定，也不要求j相重量分數(shù)作有規(guī)律的變化。（3）K值有常數(shù)的意義，一個精確測定的K值具有普適性。第四十三張，P

16、PT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2 實驗步驟（1）測定 值。制備WjWs=11的兩相混合樣。 （Ij、Is各選一個或2個合適的衍射峰）（2）制備待測相的復(fù)合樣：摻入與 相同的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)，含量可不同。（3）測量復(fù)合樣。精確測量Ij、Is，所選峰及條件與 同。（4）通過 求待測相含量。第四十四張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（5-9）于是假設(shè)，當(dāng)待測試樣中只有兩個相時，作定量分析可不必加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，因為這時存在如下關(guān)系：參比強度：該物質(zhì)與合成剛玉的1：1混合物的X射線衍射圖中兩最強線的強度比。K值可以直接從索引中查得。K12 = K1A/K2A, K1A和K2A分別為樣品1和2的參比強

17、度。第四十五張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 習(xí) 題試樣：由莫萊石（M），石英（Q）和方解石（C）三個相組成。使用剛玉（A）作為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)，向待測試樣中的參入量為0.69。各待測相的參比強度分別查得：復(fù)合樣（即帶有69%的參比物質(zhì)的混合物）中各峰的強度，IM（最高峰）=922，IC（最高峰） = 6660，IA（最高峰）=4829求試樣中各相含量。 第四十六張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月計算公式：計算結(jié)果：第四十七張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月以上所介紹的定量分析方法均屬于內(nèi)標(biāo)法系統(tǒng)，它們在冶金、化工、地質(zhì)、石油和食品等行業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用。然而，對于金屬材料，在配制均勻的純相混合樣品方面常有困難，故提出以試樣自身中的某相作為標(biāo)準(zhǔn)的定量分析方法，其中較常用的是直接對比法。直接比較法對于試樣由兩個化學(xué)物質(zhì)相近的物相組成時，通常采用這種方法。第四十八張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月直接對比法混合物中衍射線強度：兩項（，）中兩根線條的強度之