武漢理工大學(xué)材料研究與測(cè)試方法復(fù)習(xí)資料樣本

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。第一章X射線一、X射線的產(chǎn)生?熱陰極上的燈絲被通電加熱至高溫時(shí),產(chǎn)生大量的熱電子,這些電子在陰陽極間的高壓作用下被加速,以極快速度撞向陽極,由于電子的運(yùn)動(dòng)突然受阻,其動(dòng)能部分轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠?以X射線的形式放出,產(chǎn)生X射線。二、X射線譜的種類?各自的特征?答:兩種類型:連續(xù)X射線譜和特征X射線譜連續(xù)X射線譜:具有從某一個(gè)最短波長(zhǎng)(短波極限)開始的連續(xù)的各種波長(zhǎng)的X射線。它的強(qiáng)度隨管電壓V、管電流i和陽極材料原子序數(shù)Z的變化而變化。指X射線管中發(fā)出的一部分包含各種波長(zhǎng)的光的光譜。從管中釋放的電子與陽極碰撞的時(shí)間和條件各不相同,絕大多數(shù)電子要經(jīng)歷多次碰撞,產(chǎn)生能量各不相同的輻射,因此出現(xiàn)連續(xù)X射線譜特征X射線譜:也稱標(biāo)識(shí)X射線譜,它是由若干特定波長(zhǎng)而強(qiáng)度很大的譜線構(gòu)成的,這種譜線只有當(dāng)管電壓超過一定數(shù)值Vk(激發(fā)電壓)時(shí)才能產(chǎn)生,而這種譜線的波長(zhǎng)與X射線管的管電壓、管電流等工作條件無關(guān),只取決于陽極材料,不同元屬制成的陽極將發(fā)出不同波長(zhǎng)的譜線,并稱為特征X射線譜三、什么叫K系和L系輻射?當(dāng)k層電子被激發(fā),L、M、N。。殼層中的電子跳入k層空位時(shí)發(fā)出X射線的過程叫K系輻射,發(fā)出的X射線譜線分別稱之為Kα、Kβ、Kγ…譜線,它們共同構(gòu)成了k系標(biāo)識(shí)X射線。當(dāng)L層電子被激發(fā),M、N。。殼層中的電子跳入L層空位時(shí)發(fā)出X射線的過程叫L系輻射,發(fā)出的X射線譜線分別稱之為L(zhǎng)α、Lβ…譜線,它們共同構(gòu)成了L系標(biāo)識(shí)X射線。四、何謂Kα射線?何謂Kβ射線?這兩種射線中哪種射線強(qiáng)度大?一般X射線衍射用的是哪種射線?Kα是L殼層中的電子跳入K層空位時(shí)發(fā)出的X射線,Kβ射線是M殼層中的電子跳入K層空位時(shí)發(fā)出的X射線,Kα比Kβ強(qiáng)度大,因?yàn)長(zhǎng)層電子跳入K層空位的幾率比M層電子跳入K層空位的幾率大。Kβ波長(zhǎng)短,X射線衍射用的是Kα射線,另加:Kα射線是由Kα1和Kα2組成,它們分別是電子從L3和L2子能級(jí)跳入K層空位時(shí)產(chǎn)生的。且Kα1和Kα2的強(qiáng)度比是2:1。因?yàn)?電子從L3和L2子能級(jí)跳入K層空位的幾率差不多,可是處在L3子殼層上的電子數(shù)是四個(gè),處在L2子殼層上的電子數(shù)只有兩個(gè)。五、什么叫X射線的衍射?布拉格方程的表示式?各字母的含義?意義?極限條件?應(yīng)用?當(dāng)一束X射線照射到晶體上,晶體中各個(gè)原子對(duì)X射線的相干散射波干涉疊加的現(xiàn)象叫X射線的衍射。布拉格方程有兩種表示1)普通形式:2dsinθ=nλ2)標(biāo)準(zhǔn)形式:2dHKLsinθ=λ其中d為晶面間距,(HKL)為衍射指數(shù),θ為半衍射角,λ為X射線波長(zhǎng),n為整數(shù),稱衍射級(jí)數(shù)。意義:僅當(dāng)射向相鄰原子面上的入射光程差為波長(zhǎng)λ的整數(shù)倍時(shí),相鄰晶面的反射波才能干涉加強(qiáng)形成衍射線,產(chǎn)生衍射極限條件:(2個(gè))1、2dsinθ=nλ=sinθ=nλ/(2d)≤1=n≤2d/λ當(dāng)入射線的波長(zhǎng)和衍射面選定以后,d和λ的值都定了,可能有的衍射級(jí)數(shù)n也就確定了,因此一組晶面只能在有限的幾個(gè)方向上”反射”X射線。2、對(duì)于一定波長(zhǎng)λ的X射線而言,晶體中能產(chǎn)生衍射的晶面族數(shù)也是有限的sinθ=nλ/(2d)≤1d≥λ/2也就是說晶面間距大于波長(zhǎng)的二分之一的晶面才能產(chǎn)生衍射應(yīng)用:1、測(cè)晶面間距d2、測(cè)X射線波長(zhǎng)(利用XRF)六、晶面間距與點(diǎn)陣常數(shù)之間的關(guān)系(掌握立方晶系的)。dhkl=a/sqrt(h2+k2+l2)七、何謂系統(tǒng)消光?系統(tǒng)消光規(guī)律如何?(熟記)由于某衍射線的結(jié)構(gòu)因子Fhkl=0,使衍射強(qiáng)度等于0,因此在滿足布拉格方程情況下衍射線消失的現(xiàn)象稱為系統(tǒng)消光點(diǎn)陣類型反射出現(xiàn)條件反射消失條件簡(jiǎn)單點(diǎn)陣全部無體心點(diǎn)陣H+K+L=偶數(shù)H+K+L=奇數(shù)C面帶心點(diǎn)陣H+K=偶數(shù)H+K=奇數(shù)B面帶心點(diǎn)陣H+L=偶數(shù)H+L=奇數(shù)A面帶心點(diǎn)陣K+L=偶數(shù)K+L=奇數(shù)面心點(diǎn)陣H、K、L全奇全偶H、K、L奇偶混雜三方點(diǎn)陣-H+K+L=3n-H+K+L≠3n八、衍射強(qiáng)度的影響因素。X射線衍射線束的相對(duì)積分強(qiáng)度為I相對(duì)=F2Pφ(θ)e-2MA(θ),由式知相對(duì)積分強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)因子F,重復(fù)因子P,角因子φ(θ),溫度因子e-2M,,及吸收因子A(θ)有關(guān)。X射線的絕對(duì)強(qiáng)度受到上面的影響因素外,還與入射X射線的強(qiáng)度、波長(zhǎng)和衍射儀半徑、晶胞體積等因素有關(guān)。九、結(jié)構(gòu)因子的影響因素?結(jié)構(gòu)因子的計(jì)算公式?影響因素:只與晶胞中原子的種類和原子在晶胞中的位置有關(guān),不受晶胞的形狀和大小的影響。計(jì)算公式:F=∑fjei2π(hxj+kyj+lzj)fj是指原子的散射因子enπi=e-nπi=(-1)n十、PDF卡片索引方式的名稱及方法。字母索引:按物質(zhì)英文名稱的字母順序哈那瓦爾特索引:8條強(qiáng)線d值按相對(duì)強(qiáng)度遞減順序排列芬克索引:8條強(qiáng)線以d值遞減順序排列十一、X射線衍射線指標(biāo)化的定義?指標(biāo)化的方法?衍射線的指標(biāo)化就是求出粉晶衍射圖上每一條衍射線的晶面指數(shù)(h,k,l)。方法:查卡法、圖解法和分析法分析法的原理(以立方晶系為例)基于晶胞參數(shù),sinθ或d值與晶面指數(shù)(hkl)關(guān)系dhkl=a/sqrt(h2+k2+l2)1/dhkl2=(h2+k2+l2)/a2Sin2θ=(h2+k2+l2)*λ2/(4a2)對(duì)不同晶面(h1k1l1)、(h2k2l2)、……,必滿足下列等式:N1:N2:N3…=Sin2θ1:Sin2θ2:Sin2θ3…=1/d12:1/d22:1/d32…=(h12+k12+l12):(h22+k22+l22):(h32+k32+l32)…由系統(tǒng)消光規(guī)律我們能夠得出一下規(guī)律:對(duì)于簡(jiǎn)單立方體系N1:N2:N3…=1:2:3:4:5:6:8:9……(缺7,15等)對(duì)于體心立方體系N1:N2:N3…=2:4:6:8:10…….(不缺)對(duì)于面心立方體系N1:N2:N3…=3:4:8:11:12……其中N=(h2+k2+l2)不可能等于7,15,23等滿足(7+8S)4m的數(shù)十二、X射線物相定性分析的基本原理是什么?在進(jìn)行這種混合物相的鑒定時(shí),應(yīng)注意考慮哪些問題?答:X射線物相分析的基本原理是:每種晶態(tài)物質(zhì)都有其特有的結(jié)構(gòu),因而也就有其獨(dú)特的衍射花樣;當(dāng)試樣中包含兩種或者兩種以上的結(jié)晶物質(zhì)時(shí),它們的衍射花樣將同時(shí)出現(xiàn),而不會(huì)相互干涉;而且混合物中某相的衍射線強(qiáng)度取決于它在試驗(yàn)中的相對(duì)含量。應(yīng)注意優(yōu)先考慮哪些問題(1)d值的數(shù)據(jù)比相對(duì)強(qiáng)度I/I0的數(shù)據(jù)重要(2)低角度區(qū)域的衍射線數(shù)據(jù)比高角度區(qū)域的數(shù)據(jù)重要;(3)強(qiáng)線比弱線重要;(4)特征線重要;十三、X射線物相定量分析的常見方法?內(nèi)標(biāo)法、外標(biāo)法和k值法直接對(duì)比法十四、X射線衍射的應(yīng)用?物相分析---定量和定性,其中定性分析包括單物相的鑒定或驗(yàn)證,和混合物相的鑒定晶體結(jié)構(gòu)分析---晶體對(duì)稱性(空間群)的測(cè)定、點(diǎn)陣常數(shù)(晶胞參數(shù))的測(cè)定、衍射線指標(biāo)化、相變的研究、薄膜結(jié)構(gòu)分析晶粒度測(cè)定晶體取向分析十五、X射線衍熒光光譜的定義及作用利用能量足夠高的X射線(或電子)照射試樣,激發(fā)出來的光叫X射線熒光,X射線熒光的波長(zhǎng)取決于物質(zhì)中原子的種類,其強(qiáng)度取決于該原子的濃度。據(jù)此進(jìn)行元素的定性和定量分析。十六．已知α-Fe屬立方晶系,點(diǎn)陣參數(shù)a=0.28644nm,用nmX射線照射α-Fe,問(400)面網(wǎng)組能產(chǎn)生幾條衍射線?(作業(yè))由布喇格方程的極限條件衍射級(jí)數(shù)n要滿足n≤2d/λ,而n≤2d/λ=0.625＜1,因此不能產(chǎn)生衍射線。第二章電子顯微分析一、電子與物質(zhì)相互作用能夠得到哪些物理信息?能夠獲得以下七種信息:(1)透射電子(2)二次電子(3)背散射電子(4)特征X射線(5)陰極熒光(6)俄歇電子(7)吸收電子二、什么是二次電子?其產(chǎn)額與什么因素有關(guān)?二次電子是指在入射電子作用下被轟擊出來并離開樣品表面的原子的核外電子。其產(chǎn)額與材料的原子序數(shù)、入射束的能量和入射電子束在試樣表面的傾斜角度有關(guān)。三、什么是背散射電子?其產(chǎn)額與什么因素有關(guān)?背散射電子是指電子射入試樣后,受到原子的彈性和非彈性散射,有一部分電子的總散射角大于90°,重新從試樣表面逸出的電子。其產(chǎn)額與原子序數(shù)和試樣表面傾角有關(guān),隨著原子序數(shù)的增加而增加。四、什么是散射襯度?它與哪些因素有關(guān)?散射襯度也稱為質(zhì)厚襯度,它是指穿過樣品且散射角度小的那些電子即彈性散射所形成的襯度。散射襯度與樣品的密度、原子序數(shù)、厚度等因素有關(guān),五、什么是電子衍射?它滿足什么方程?電子衍射的基本公式。電子衍射是指當(dāng)一定能量的電子束落到晶體上時(shí),被晶體中原子散射,各散射電子波之間產(chǎn)生互相干涉現(xiàn)象。它滿足勞厄方程或布拉格方程,并滿足電子衍射的基本公式Lλ=RdL是相機(jī)長(zhǎng)度,λ為入射電子束波長(zhǎng),R是透射斑點(diǎn)與衍射斑點(diǎn)間的距離。六、什么是電子衍射襯度像?其明場(chǎng)像和暗場(chǎng)像的定義?兩者的圖像有何關(guān)系?實(shí)現(xiàn)明場(chǎng)像向暗場(chǎng)像的轉(zhuǎn)變有哪些方法?電子衍射襯度像是根據(jù)衍射襯度原理形成的電子圖像,所謂的衍射襯度是基于晶體薄膜內(nèi)各部分滿足衍射條件的程度不同而形成的襯度。用物鏡光闌擋去衍射束,只讓透射束經(jīng)過形成的電子圖像,有衍射的為暗象,無衍射的為明象,這樣形成的為明場(chǎng)象;暗場(chǎng)像指用物鏡光闌擋去透射束及其余衍射束,讓一束強(qiáng)衍射束經(jīng)過形成的電子圖像,無衍射的為暗像,有衍射的為明像,這樣形成的為暗場(chǎng)像。明場(chǎng)像和暗場(chǎng)像襯底是互補(bǔ)的,或者說明場(chǎng)像和暗場(chǎng)像的亮暗是相反的。轉(zhuǎn)變的兩種方法:1、傾斜入射電子束,擋住透射電子;2、移動(dòng)物鏡光闌,擋住透射電子。七、透射電子顯微鏡的技術(shù)指標(biāo)。分辨率、加速電壓和放大倍數(shù)八、透射電鏡的應(yīng)用。主要研究材料的形貌,內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和晶體缺陷的觀察以及物相鑒定。九、掃描電鏡的主要成像方式有哪兩種?各自反映的是試樣的何種信息?哪種分辨率更高?掃描電鏡的主要成像方式有二次電子像和背散射電子像。二次電子像主要反映試樣表面的形貌特征。背散射電子像主要反映的是樣品表面形貌和成分分布。二次電子像的分辨率更高。十、掃描電鏡的應(yīng)用。SEM主要應(yīng)用于試樣表面形貌的觀察與分析。十一、電子探針X射線顯微分析的原理?用聚焦電子束(電子探測(cè)針)照射在試樣表面待測(cè)的微小區(qū)域上,激發(fā)試樣中諸元素的不同波長(zhǎng)(或能量)的特征X射線。用x射線譜儀探測(cè)這些x射線,得到X射線譜。根據(jù)特征X射線的波長(zhǎng)(或能量)進(jìn)行元素定性分析,根據(jù)特征X射線的強(qiáng)度進(jìn)行元素的定量分析。十二、多晶電子衍射花樣的標(biāo)定方法對(duì)于同一物相、同一衍射花樣各圓環(huán)而言有:R12:R22:…:Rn2=(h12+k12+l12):(h22+k22+l22):(h32+k32+l32)…各衍射圓環(huán)半徑平方(由小到大)順序比等于各圓環(huán)對(duì)應(yīng)衍射晶面指數(shù)平方和數(shù)值之比。例題:某立方晶體電子衍射實(shí)驗(yàn)采用λ=1.542?的電子束,相機(jī)常數(shù)L=5mm,測(cè)得其電子衍射花樣上各同心圓的2R值為4.792,5.550,7.958,9.204,9.704,11.206,12.148,12.39(mm)。問:①試將粉末線指標(biāo)化;②確定該晶體晶胞的點(diǎn)陣型式;③計(jì)算晶胞常數(shù)a。十三、什么叫電子探針X射線顯微分析?有哪兩大類?具體的分析方法有哪些?(作業(yè))電子探針X射線顯微分析是利用一束細(xì)聚焦電子束轟擊樣品,產(chǎn)生二次電子、背散射電子、特征X射線等各種物理信號(hào),并研究微米級(jí)區(qū)域樣品的表面形貌、化學(xué)元素的定性、定量及其分布分析的一種分析方法。分為波譜分析和能譜分析兩大類;電子探針分析的具體的分析方法有定點(diǎn)定性分析、線掃描分析、面掃描分析和定點(diǎn)定量分析。第三章振動(dòng)光譜作業(yè)一、．紅外光區(qū)的劃分?紅外光按波長(zhǎng)不同劃分為三個(gè)區(qū)域:近紅外區(qū)域、中紅外區(qū)域、遠(yuǎn)紅外區(qū)域。二、振動(dòng)光譜有哪兩種類型?多原子分子的價(jià)鍵或基團(tuán)的振動(dòng)有哪些類型?同一種基團(tuán)哪種振動(dòng)的頻率較高?哪種振動(dòng)的頻率較低?振動(dòng)光譜有紅外吸收光譜和激光拉曼光譜兩種類型。價(jià)鍵或基團(tuán)的振動(dòng)有伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。其中伸縮振動(dòng)分為對(duì)稱伸縮振動(dòng)和非對(duì)稱伸縮振動(dòng);彎曲振動(dòng)則分為面內(nèi)彎曲振動(dòng)(剪式振動(dòng)、面內(nèi)搖擺振動(dòng))和面外彎曲振動(dòng)(扭曲振動(dòng)、面外搖擺振動(dòng))。伸縮振動(dòng):指鍵合原子沿鍵軸方向振動(dòng),這是鍵的長(zhǎng)度因原子的伸縮運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化。彎曲振動(dòng):指原子離開鍵軸振動(dòng),而產(chǎn)生鍵角大小的變化。伸縮振動(dòng)頻率較高,彎曲振動(dòng)頻率較低。(鍵長(zhǎng)的改變比鍵角的改變需要更大的能量)非對(duì)稱伸縮振動(dòng)的頻率高于對(duì)稱伸縮振動(dòng)。三、說明紅外光譜產(chǎn)生的機(jī)理與條件?產(chǎn)生機(jī)理:當(dāng)用紅外光波長(zhǎng)范圍的光源照射物質(zhì)時(shí),物質(zhì)因受光的作用,引起分子或原子基團(tuán)的振動(dòng),若振動(dòng)頻率恰與紅外光波段的某一頻率相等時(shí)就引起共振吸收,使光的透射強(qiáng)度減弱,使經(jīng)過試樣的紅外光在一些波長(zhǎng)范圍內(nèi)變?nèi)?在另一些范圍內(nèi)則較強(qiáng),用光波波長(zhǎng)(或波數(shù))對(duì)光的透過率作圖,便可得到紅外光譜產(chǎn)生條件:1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷所需的能量,即振動(dòng)的頻率與紅外光譜譜段的某頻率相等。2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用,即振動(dòng)中要有偶極矩變化四、紅外光譜圖的表示法?橫坐標(biāo):波數(shù)cm-1或者波長(zhǎng)μm縱坐標(biāo):透過率%或者吸光度五、紅外光譜圖的四大特征(定性參數(shù))是什么譜帶(或者說是吸收峰)的數(shù)目、位置、形狀和強(qiáng)度。進(jìn)行基團(tuán)的定性分析?如何進(jìn)行物相的定性分析?(拉曼和紅外的定性分析步驟相似)進(jìn)行基團(tuán)的定性分析時(shí),首先,觀察特征頻率區(qū),根據(jù)基團(tuán)的伸縮振動(dòng)來判斷官能團(tuán)。進(jìn)行物相的定性分析:對(duì)于已知物:a、,觀察特征頻率區(qū),判斷官能團(tuán),以確定所屬化合物的類型b、觀察指紋頻率區(qū),進(jìn)一步確定基團(tuán)的結(jié)合方式c、對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行比對(duì),若被測(cè)物質(zhì)的與已知物的譜圖峰位置和相對(duì)強(qiáng)度完全一致,可確認(rèn)為一種物質(zhì)。對(duì)于未知物:A、做好準(zhǔn)備工作。了解試樣的來源,純度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)點(diǎn)各種信息,如果是混合物,盡量用各種化學(xué)、物理的方法分離B、按照鑒定已知化合物的方法進(jìn)行六.何謂拉曼效應(yīng)?說明拉曼光譜產(chǎn)生的機(jī)理與條件?光子與試樣分子發(fā)生非彈性碰撞,也就是說在光子與分子相互作用中有能量的交換,產(chǎn)生了頻率的變化,且方向改變叫拉曼效應(yīng)。產(chǎn)生的機(jī)理:由于光子與試樣分子發(fā)生非彈性碰撞,使得分子的極化率發(fā)生變化,最終使散射光頻率和入射光頻率有差異。七、拉曼位移是什么?拉曼譜圖的表示法?拉曼位移即為拉曼散射光與入射光頻率之差的絕對(duì)值。拉曼譜圖的橫坐標(biāo)為拉曼位移,用波數(shù)來表示;縱坐標(biāo)為譜帶的強(qiáng)度八、比較拉曼光譜與紅外光譜。相同點(diǎn):兩光譜都屬于分子振動(dòng)光譜不同點(diǎn):eq\o\ac(○,1)、兩光譜的光源不同:拉曼光譜用單色光很強(qiáng)的激光輻射,頻率在可見光范圍;紅外光譜用的是紅外光輻射源,波長(zhǎng)大于1000nm的多色光eq\o\ac(○,2)、產(chǎn)生機(jī)理不同:拉曼光譜是分子對(duì)激光的散射,強(qiáng)度由分子極化率決定,其適用于研究同原子的非極性鍵振動(dòng),紅外光譜是分子對(duì)紅外光的吸收,強(qiáng)度由分子偶極矩決定,其適用于研究不同原子的極性鍵的振動(dòng)。eq\o\ac(○,3)、光譜范圍不同:紅外光譜的范圍是4000-400cm-1,拉曼光譜的范圍是4000-40cm-1.拉曼光譜的范圍較紅外光譜范圍寬。eq\o\ac(○,4)、制樣、操作的不同:a、在拉曼光譜分析中水能夠作溶劑,可是紅外光譜分析中水不能作為溶劑。b、拉曼光譜分析中樣品可盛于玻璃瓶,毛細(xì)管等容器中直接測(cè)定,但紅外光譜分析中不能用玻璃容器測(cè)定。c、拉曼光譜分析中固體樣品可直接測(cè)定,但紅外光譜分析中固體樣品需要研磨制成KBr壓片。九、紅外光譜和拉曼光譜的應(yīng)用。紅外光譜法能夠用作分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究和物質(zhì)化學(xué)組成的分析(包括定性和定量)。紅外光譜法作分子結(jié)構(gòu)的研究能夠測(cè)定分子的鍵長(zhǎng)、鍵角大小,并推斷分子立體構(gòu)型,或根據(jù)所得力常數(shù),間接得知化學(xué)鍵的強(qiáng)弱,也能夠從正則振動(dòng)頻率來計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)等,不過紅外光譜法更多的用途是根據(jù)譜的吸收頻率的位置和形狀來判定未知物,并按其吸收強(qiáng)度來測(cè)定它們的含量。紅外光譜法應(yīng)用較多的是在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域,對(duì)無機(jī)化合物和礦物鑒定開始較晚。拉曼光譜的應(yīng)用:礦物中包裹體或玻璃氣泡中物質(zhì)的鑒定分析,礦物的鑒定和結(jié)構(gòu)的研究九、(作業(yè))紅外與拉曼活性判斷規(guī)律?指出下列分子的振動(dòng)方式哪些具有紅外活性、哪些具有拉曼活性。為什么?(1)O2、H2(2)H2O的對(duì)稱伸縮振動(dòng)、反對(duì)稱伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)?；钚耘袛嘁?guī)律:產(chǎn)生偶極矩變化有紅外活性,反之沒有。分子極化率變化有拉曼活性,反之沒有,凡有對(duì)稱中心的分子,其分子振動(dòng)僅對(duì)紅外和拉曼之一有活性;凡無對(duì)稱中心的分子,大多數(shù)分子振動(dòng)對(duì)紅外和拉曼都是有活性的;少數(shù)分子的振動(dòng)即紅外非活性又拉曼非活性。(1)O2H2都有兩個(gè)原子,且為線性分子,因此其振動(dòng)形式有3n-5=3*2-5=1中,即對(duì)稱伸縮振動(dòng),它們分子的振動(dòng)是拉曼活性,紅外非活性,因?yàn)樗鼈兪菍?duì)稱分子,其振動(dòng)中并沒有偶極矩的變化,有極化率的變化。(2)H2O分子中有3個(gè)原子,且為非線性分子,因此其振動(dòng)形式有3n-6=3*3-6=3種,即對(duì)稱伸縮振動(dòng)、反對(duì)稱伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)三種振動(dòng)都對(duì)紅外和拉曼都具有活性,因?yàn)樗肿訛闊o對(duì)稱中心的分子,其振動(dòng)同時(shí)使偶極矩和極化率產(chǎn)生變化。。十、紅外與拉曼光譜分析相比較,拉曼光譜在結(jié)構(gòu)分析中的特點(diǎn)是什么?(這個(gè)題和第八題累死)答:拉曼光譜是分子對(duì)激光的散射,強(qiáng)度由分子極化率決定,其適用于研究同原子的非極性鍵振動(dòng),與紅外光譜分析相比,拉曼光譜的特點(diǎn):1)光譜范圍較紅外光譜寬,為40-4000cm-1;2)水能夠作溶劑;3)樣品可盛于玻璃瓶,毛細(xì)管等容器中直接測(cè)定;4)固體樣品可直接測(cè)定;5)激光方向性強(qiáng),光束發(fā)散小(1-2μ)可測(cè)定一定深度的微區(qū)樣品;如測(cè)包裹體中的物質(zhì);6)合頻、倍頻諧波少甚至無;圖譜簡(jiǎn)單第四章熱分析作業(yè)一、什么是熱重分析(英文縮寫)?(ThermogravimetricAnalysis),TG熱重法:在程序控制溫度下,測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度或時(shí)間的關(guān)系的一種技術(shù)。二、什么是差熱分析(英文縮寫)?差熱分析等的基本原理?DifferentialThermalAnalysis,DTA差熱分析是在程序控制溫度下,測(cè)量物質(zhì)與參比物之間的溫度差與溫度或時(shí)間關(guān)系的一種技術(shù)基本原理:由于試樣在加熱或冷卻的過程中產(chǎn)生的熱變化而導(dǎo)致的試樣和參比物之間的溫度差,這個(gè)溫度差由兩者中的熱電偶反映出來。三、影響差熱曲線的主要因素是什么?1.升溫速度的影響2.氣氛的影響3．試樣特性的影響4.試樣量及粒度的影響5.試樣的結(jié)晶度、純度和離子取代6.試樣的裝填7.參比物的選擇四、哪些反應(yīng)過程是吸熱反應(yīng)?哪些過程是放熱反應(yīng)?放熱:重結(jié)晶、氧化反應(yīng)、燃燒、晶格重建及形成新礦物吸熱:熔化、脫水反應(yīng)、分解反應(yīng)、還原反應(yīng)、蒸發(fā)、升華、氣化和晶格破壞等五、什么是外推起始點(diǎn)溫度?在差熱曲上,曲線開始偏離基線那點(diǎn)的切線與曲線最大斜率切線的交點(diǎn)。六、熱分析定性的依據(jù):吸熱或放熱峰的溫度、形狀及性質(zhì)七、(作業(yè))差熱曲線鑒定物質(zhì)的依據(jù)是什么?優(yōu)先考慮什么?鑒定物質(zhì)的依據(jù)是:峰位置所對(duì)應(yīng)的溫度特別是外延起始溫度是鑒別物質(zhì)及其變化的定性依據(jù),峰面積是反映熱效應(yīng)總熱量,是定量計(jì)算熱效應(yīng)的依據(jù),峰的形狀則可求得熱效應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù);試樣在升溫或降溫過程中的物理化學(xué)變化是試樣本身的熱特性,相對(duì)應(yīng)差熱曲線也具有其本身特性,借此能夠判定物質(zhì)的組成及反應(yīng)機(jī)理。優(yōu)先考慮的是峰位置及峰面積,根據(jù)峰位置定性鑒別物質(zhì),測(cè)出反應(yīng)峰的面積可求出ΔH,從而確定反應(yīng)物質(zhì)的名稱及含量八、什么是差示掃描量熱分析(英文縮寫)?DifferentialScanningCalorimetry,DSC)差示掃描量熱法(DSC)是在程序控制溫度下,測(cè)量輸給試樣和參比物的能量差(功率差或熱流差)與溫度間關(guān)系的一種技術(shù)九、差示掃描量熱分析儀有哪兩種類型?各自的特點(diǎn)?這種技術(shù)可分為功率補(bǔ)償式差示掃描量熱法和熱流式差示掃描量熱法。功率補(bǔ)償型特點(diǎn):測(cè)量原理:△H=K*△W使試樣和參比物始終保持相同溫度下測(cè)量爐體體積小,精確度高更快的響應(yīng)時(shí)間和冷卻速度(可測(cè)量)靈敏度高熱流式差示掃描量熱法特點(diǎn)測(cè)量原理:△H=K*△T在給試樣和參比物相同功率的條件下測(cè)量3、爐體體積大,精確度低4、經(jīng)過測(cè)量溫差來轉(zhuǎn)換成熱流型第五章X射線光電子能譜一、什么是光電效應(yīng)?物質(zhì)受光作用放出電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)當(dāng)具有一定能量hν的入射光子與樣品中的原子相互作用時(shí),單個(gè)光子把全部能量交換給原子某殼層上一個(gè)受束縛的電子,這個(gè)電子就獲得了這個(gè)能量。如果該能量大于該電子的結(jié)合能Eb,該電子就將脫離原來受束縛的能級(jí);若還有多余的能量能夠使電子克服功函數(shù)W,則電子就成為自由電子、并獲得一定的動(dòng)能Ek,原子本身則變成激發(fā)態(tài)離子。該過程就稱為光電效應(yīng)。二、X射線光電子能譜是一種什么分析方法?它的基本原理是什么?X射線光電子能譜是一種表面分析方法。②計(jì)算發(fā)射出來的光電子的動(dòng)能就能夠求出電子的結(jié)合能。利用X射線光子激發(fā)原子的內(nèi)層電子,產(chǎn)生光電子;不同元素的內(nèi)層能級(jí)的電子結(jié)合能具有特定的值;經(jīng)過測(cè)定這些特定的值,可定性鑒定3Li～92U的全部元素;對(duì)譜峰的強(qiáng)度采用靈敏度因子法進(jìn)行定量分析。三、什么叫電子結(jié)合能?如何獲得電子結(jié)合能?①結(jié)合能Eb一般理解為一束縛電子從所在的能級(jí)轉(zhuǎn)移到不受原子核吸引并處于最低能態(tài)時(shí)所需克服的能量,或者是電子從結(jié)合狀態(tài)移到無窮遠(yuǎn)時(shí)所做的功,并假設(shè)原子在發(fā)生電離時(shí),其它電子仍維持原來的狀態(tài)。②hv=Ek+Eb+Ws

Eb=hv-Ek-Ws式中:hv:入射光子的能量;

Ek:逸出光電子的動(dòng)能;

Eb:電子的結(jié)合能;

Ws為譜儀的功函數(shù)數(shù)值上等于逸出功

Ws為譜儀的功函數(shù),與樣品無關(guān),當(dāng)儀器條件不變時(shí),它為定值。入射X光子能量已知,這樣,如果測(cè)出電子的動(dòng)能Ek,便可得到固體樣品電子的結(jié)合能。四、何為化學(xué)位移?化學(xué)位移的影響因素?由于原子所處的化學(xué)環(huán)境不同而引起的原子內(nèi)殼層電子結(jié)合能的變化,在譜圖上表現(xiàn)為譜線的位移,這種現(xiàn)象稱為化學(xué)位移。②元素的電負(fù)性(4和5);原子的氧化態(tài)(1、2、)1)氧化作用使內(nèi)層電子的結(jié)合能升高,氧化中失電子數(shù)增加,上升幅度增大;2)還原作用使內(nèi)層電子的結(jié)合能降低,還原中得電子數(shù)增加,下降幅度增大;4)內(nèi)層電子的結(jié)合能與成鍵離子的電負(fù)性有關(guān),電負(fù)性增大,鍵的離子特性增大,電子結(jié)合能也越大;5)若化合物中有不同電負(fù)性的離子取代時(shí),電子結(jié)合能會(huì)發(fā)生位移,取代離子的電負(fù)性越大,位移越大。五、X射線光電子能譜的定性方法基礎(chǔ):測(cè)定元素中不同軌道上電子的結(jié)合能Eb六、X射線光電子能譜的定量方法。一定條件下,譜峰的強(qiáng)度與含量成正比。由XPS提供的定量數(shù)據(jù)是以原子百分比含量表示的,而不是我們平常所使用的質(zhì)量百分比測(cè)試方法的選擇及理由(理由沒寫就是把原理寫出來,下面的也寫了各種理由)(1)有機(jī)材料中化學(xué)鍵的分析鑒定;IR紅外光譜(2)多晶材料的物相分析鑒定;XRD(3)相變溫度的測(cè)定;DTA或DSC(4)礦物中包裹體或玻璃氣泡中物質(zhì)的鑒定分析;拉曼Raman(5)晶界上雜質(zhì)的化學(xué)成分分析。XPS(6)尺寸小于5μ的礦物的形貌觀察分析;SEM(7)表面或界面元素化學(xué)狀態(tài)分析;XPS(8)晶界條紋或晶體缺陷(如位錯(cuò)、層錯(cuò)等的觀察分析;TEM(9)粉晶物相的定量分析;XRD(10)水泥樣品的成份分析。XRF(11)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定。DTA或者DSC對(duì)于完全未知的樣品,可采用X射線衍射、紅外光譜(或拉曼光譜)、熱分析、電子顯微分析(掃描電鏡或透射電鏡)、X射線光電