KNO3的差热分析试验

实验原理

(1)差热分析的原理

在物质匀速加热或冷却的过程中，当达到特定温度时会发生物理或化学变化。在变化过程中，往往伴随有吸热或放热现象，这样就改变了物质原有的升温或降温速率。差热分析就是利用这一特点，通过测定样品与一对热稳定的参比物之间的温度差与时间的关系，来获得有关热力学或热动力学的信息。

目前常用的差热分析仪一般是将试样与具有较高热稳定性的差比物(如α-Al2O3)分别放入两个小的坩埚，置于加热炉中升温。如在升温过程中试样没有热效应，则试样与差比物之间的温度差△T为零;而如果试样在某温度下有热效应，则试样温度上升的速率会发生变化，与参比物相比会产生温度差△T。把T和△T转变为电信号，放大后用双笔记录仪记录下来，分别对时间作图，得△T-和T-t两条曲线。

下图所示的是理想状况下的差热曲线。图中ab、de、gh分别对应于试样与参比物没有温度差时的情况，称为基线，而bcd和efg分别为差热峰。差热曲线中峰的数目、位置、方向、高度、宽度和面积等均具有一定的意义。比如，峰的数目表示在测温范围内试样发生变化的次数;峰的位置对应于试样发生变化的温度;峰的方向则指示变化是吸热还是放热;峰的面积表示热效应的大小等。因此，根据差热曲线的情况就可以对试样进行具体分析，得出有关信息。

差热曲线和试样

在峰面积的测量中，峰前后基线在一条直线上时，可以按照三角形的方法求算面积。但是更多的时候，基线并不一定和时间轴平行，峰前后的基线也不一定在同一直线上(见下图)。此时可以按照作切线的方法确定峰的起点、终点和峰面积。另外，还可以采取剪下峰称重，以重量代替面积(即剪纸称量法)。

测定面积的方法

(2)影响差热分析的因素

差热分析是一种动态分析技术，影响差热分析结果的因素较多。主要有以下几种。

①升温速率

升温速率对差热曲线有重大影响，常常影响峰的形状、分辨率和峰所对应的温度值。比如当升温速率较低时基线漂移较小、分辨率较高、可分辨距离很近的峰，但测定时间相对较长;而升温速率高时，基线漂移严重，分辨率较低，但测试时间较短。

② 试样

样品的颗粒一般大约在200目左右，用量则与热效应和峰间距有关。样品粒度的大小、用量的多少都对分析有着很大的影响，甚至连装样的均匀性也会影响到实验的结果。

③稀释剂的影响

稀释剂是指在试样中加入一种与试样不发生任何反应的惰性物质，常常是参比物质。稀释剂的加入使样品与参比物的热容相近，能有助于改善基线的稳定性，提高检出灵敏度，但同时也会降低峰的面积。

④气氛与压力

许多测定受加热炉中气氛及压力的影响较大，如CaC2O4·H2O在氮气和空气气氛下分解时曲线是不同的。在氮气气氛下CaC2O4·H2O第二步热解时会分解出CO气体，产生吸热峰，而在空气气氛下热解时放出的CO会被氧化，同时放出热量呈现放热峰。

除了以上因素外，走纸速率、差热量程等均对差热曲线有一定的影响。因此在运用差热分析方法研究体系时，必须认真查阅文献，审阅体系，找出合适的实验条件方可进行测试。