04 物相定性分析

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1、第四讲X射线的物相定性分析2011年03月10日定性分析的任务:利用X射线衍射方法，对试样中由各种元素形成的具有固定结构的化合物(当然是晶体，其中也包括单质元素和固溶体，即所谓物相)进行鉴别，判断是何种物质定性分析结果：不是试样化学成分，而是由各种元素组成的固定结构的化合物(即物相)，得出的是I－2θ曲线，曲线上的不同位置上的每一个峰代表一个晶面（hkl）依据：2dsinθ=λ1．基本原理任何一种结晶物质(包括单质元素、固溶体和化合物)都具有特定的晶体结构(包括结构类型，晶胞的形状和大小，晶胞中原子、离子或分子的品种、数目和位置)。在一定波长的x射线照射下，

2、每种晶体物质都给出自己特有的衍射花样(称为X射线曲线，衍射线的位置和强度)每一种物质和它的衍射花样都是一一对应的，不可能有两种物质给出完全相同的衍射花样如果在试样中存在两种以上不同结构的物质时，每种物质所特有的衍射花样不变，多相试样的衍射花样只是由它所含物质的衍射花样机械叠加而成在进行定性相分析时，为了便于对比和存储，通常用d(晶面间距d表征衍射线位置)和I(衍射线相对强度)的数据组代表衍射花样。这也就是说，用d-I数据组作为定性相分析的基本判据定性相分析的方法，是将由试样测得的d—I数据组(即衍射花样)与已知结构物质的标准d—I数据组(即标准衍射花样)进行

3、对比，从而鉴定出试样中存在的物相为此，就必须收集大量的已知结构物质的d—I衍射数据组，作为被测试样d—I数据组的对比依据。标准数据称为PDF卡片，或卡片手册（PowderDiffractionFile）典型衍射曲线铜矿石中含有的主要物相为黄铜矿CuFeS2、黄铁矿FeS2、黑锌锰矿ZnMn3O7(H2O)3、水合氟化亚磷酸铜CuPO3F(H2O)2、含锌磷钠铍石Na(Zn0.8Fe0.2)PO4、黄玉Al2SiO4(F,OH)2、氟化锡钾KSnF5和少量氟化铅Pb(PbF6)、2M1-白云母KAl2(Si3Al)O10(OH,F)衍射数据分析的发展历史J．D

4、．Hanawalt等人于1938年首先发起．以d—I数据组代替衍射花样，制备衍射数据卡片的工作1942年“美国材料试验协会(ASTM)”出版了大约1300张衍射数据卡片，称为ASTM卡片。这种卡片的数量连年增加，到1963年共出版了13集，以后每年出版一集1969年成立了“粉末衍射标准联合委员会”，简称JCPDs的国际性组织，由它负责编缉和出版粉末衍射卡片，称为PDF卡片。现已出版了36集，4万多张卡片现代科学技术的发展，合成很多新的晶体，高分子晶体、人工晶体等，衍射数据库变得越来越丰富2.PDF卡片下是一张碳化钼(Mo2C)的PDF卡片。为了便于说明，将卡

5、片分为10个部分来介绍它的内容(1)1a,1b,1c三个位置上的数据是衍射花样中前反射区(2θ<900)三条最强衍射线对应的面间距，1d位置上的数据是最大面间距(2)2a,2b,2c就是上述各衍射线的相对强度．其中最强线的强度为l00(3)试验条件:Rad为辐射种类(如CUKa)；为波长；Filter为滤波片；Dia为相机直径；CutOff为相机或测角仪能测得的最大面间距；Coll为光阑尺寸；I／I1为衍射强度的测量方法;dcorr.abs?为所测直径d值是否经过吸收校正；Ref为参考资料④晶体学数据：Sys为晶系；S.G为空间群；为晶胞参数；A=a0／b0

6、,c=c0／b0，Z为晶胞中原子或分子的数目，Ref为参考资料(5)光学性质：εd,nwβ,εr为折射率；sign为光性正负；2V为光轴夹角；D为密度；mp为熔点；Color为颜色；Ref为参考资料。⑥试样来源，制备方法，化学分析，有时亦注明升华点(S．P．)，分解温度(D．T．)，转变点(T．P.)，摄照温度等⑦物相的化学式和名称。在化学式之后常有一个数字和大写英文字母的组合说明。数字表示单胞中的原子数；英语字母表示布拉菲点阵类型：C为简单立方；D为体心立方；F为面心立方；U为体心正方；R为简单菱方；H为简单六方；O为简单斜方；P为体心斜方；Q为底心斜方；

7、M为简单单斜；N为底心单斜；Z为简单三斜⑧矿物学名称。右上角的符号标记表示：★为数据高度可靠;i为已指标化和估计强度，但可靠性不如前者；o为可靠性较差；c为衍射数据来自理论计算⑨晶面间距，相对强度和干涉指数⑩卡片的顺序号。例如：22-1445，表示第22集中的第1445号卡片3．PDF卡片索引PDF卡片索引是一种能帮助实验者从数万张卡片中迅速查到所需的PDF卡片工具书。由JCPDS编缉出的PDF卡片检索手册有：Hanawalt无机物检索手册(PowderDiffractionFileSearchformlualHanawaltMethodInorganic)

8、，有机相检索手册(PowderDiffraction