近代測試技術(shù)及表征期末復(fù)習(xí)思考題

1、近代測試技術(shù)及表征期末復(fù)習(xí)思考題第一篇熱分析.聚合物近代測試技術(shù)的研究對(duì)象是什么？聚合物鏈結(jié)構(gòu)的表征、高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、高分子材料的力學(xué)狀態(tài)和熱轉(zhuǎn)變溫度、高聚物的反應(yīng)和變化過程。.熱分析的定義和分類？ TG、DTA、DSC的基本原理？定義：在程控溫度下，測量物質(zhì)的物理性質(zhì)隨溫度變化的函數(shù)關(guān)系的一類技術(shù)。分類：熱重法 TGA、差熱分析DTA、示差掃描量熱分析 DSC、熱機(jī)械法TMA原理：TGA:程控溫度下，測量試樣與參比物之間的溫度差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。橫軸為溫度或時(shí)間， 從左到右逐漸增加， 縱軸為質(zhì)量，從上到下逐漸減小。熱重分析是把物質(zhì)放到爐子里加熱稱量的技術(shù)。DTA :在程控溫度下，測量

2、物質(zhì)與參比物之間的溫度差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。DSC:在程控溫度下，測了輸入到物質(zhì)和參比物質(zhì)間的功率差與溫度關(guān)系的技術(shù)。.DTA吸熱轉(zhuǎn)變曲線？.影響熱譜圖的因素?儀器方面：爐子的結(jié)構(gòu)和尺寸增期材料與形狀熱電偶操作條件：氣氛的使用記錄紙速升溫速率樣品方面：用量 粒度和形狀.DTA和DSC的主要區(qū)別？ TG曲線，會(huì)計(jì)算失重率？DTA:差熱分析DSC :差示掃描量熱分析。兩者的原理基本相同，都是比較待測物質(zhì)與參比物質(zhì)隨溫度變化導(dǎo)致的熱性能的差別，同樣的材料可以得到形狀基本相同的曲線，反應(yīng)材料相同的信息， 但是實(shí)驗(yàn)中兩者記錄的信息并不一樣。DTA記錄的是以相同的速率加熱和冷卻過程中，待測物質(zhì)因相變引起

3、的熱熔變化導(dǎo)致的與 參比物質(zhì)溫度差別的變化。通常得到以溫度（時(shí)間）為橫坐標(biāo)，溫差為縱坐標(biāo)的曲線。DSC實(shí)驗(yàn)中同樣需要參比物質(zhì)和待測物質(zhì)以相同的速率進(jìn)行加熱和冷卻，但是記錄的信息是保持兩種樣品的溫度相同時(shí)，兩者之間的熱量之差。因此得到的曲線是溫度（時(shí)間） 為橫坐標(biāo)，熱量差為縱坐標(biāo)的曲線。比較之下，因?yàn)?DSC在實(shí)驗(yàn)過程中，參比物質(zhì)和待測物質(zhì)始終保持溫度相等，所以兩者之間沒有熱傳遞，在定量計(jì)算時(shí)精度比較高。而DTA只有在使用合適的參比物的情況下，峰面積才可以被轉(zhuǎn)換成熱量。D S C不僅可涵蓋DT A的一般功能，而且還可以定量的測定各種熱力學(xué)參數(shù)，如熱焰嫡和比熱等，它分辨率高，靈敏度高.兩者最大的差

4、別是 DTA只能定性或半定量，而 DSC的結(jié)果可用于定量分析.影響熱重曲線的因素，舉例說明TG、DTA、DSC在高分子中的應(yīng)用？儀器方面：浮力 對(duì)流揮發(fā)物冷凝操作方面：升溫速率氣氛 靈敏度樣品方面：用量 樣品粒度、形狀和填裝的影響樣品性質(zhì)第二篇波譜分析.光譜分析法的定義和分類？定義：利用光相互作用引起被照射物質(zhì)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 發(fā)生變化并產(chǎn)生特征能態(tài)之間的躍遷進(jìn)行分析的 方法。分類：吸收光譜（紅外、紫外）發(fā)射光譜（熒光光譜） 散射光譜（拉曼光譜）.UV光譜的電子躍遷及會(huì)判斷化合物的電子躍遷類型， 實(shí)際躍遷需要的能量，紫外吸收曲線？(T - (T *n 一 * *n 一兀*所需能量;取大較大中小吸

5、收波長小于150nm150250nm200nm大于200nm飽和烷燒C-C鍵含非鍵電子的飽和 煌衍生物（含N、O、S和鹵素等雜原子）含扃小飽和雙鍵的物質(zhì) 如不飽和燒、共軻烯煌 和芳香煌分子中孤對(duì)電 子和兀鍵同時(shí) 存在此外還有d-d躍遷：出現(xiàn)在有機(jī)物和高分子的過渡金屬絡(luò)合物，其波長在可見光區(qū)電荷轉(zhuǎn)移躍遷：同時(shí)具被電子給體和電子受體的分子間、離子間、離子與分子間都會(huì)有電荷轉(zhuǎn)移躍遷，吸收譜帶的強(qiáng)度大， 一般大于10000.影響UV光譜波長的因素和吸光度的計(jì)算，一般概念及UV的應(yīng)用？影響因素：1）溶劑極性的變化，極性增大，導(dǎo)致n一兀*藍(lán)移，兀一兀*紅移2）溶劑pH值的影響一一影響含酸、堿基團(tuán)物質(zhì)的光譜

6、3）分子空間效應(yīng)：順反異構(gòu)，互變異構(gòu)等吸光度計(jì)算：LB 定律 A= lg（10/I t） = - lgT= a b c1= b c2一般概念：（1）生色基：分子中能吸收紫外光或可見光的雙鍵結(jié)構(gòu)基團(tuán)。象 C=C、C=O、C 三C等。生色基的結(jié)構(gòu)不同，電子躍遷類型也不同。（2）助色基：有些原子或基團(tuán)，本身不能吸收波長大于200nm的光波，但它與一定的生色基相連時(shí)，則可使生色基所產(chǎn)生的吸收峰向長波長方向移 動(dòng)。并使吸收強(qiáng)度增加，這樣的原子或基團(tuán)叫做助色基。（3）紅移和藍(lán)移某些有機(jī)化合物因反應(yīng)引入含有未共享電子對(duì)的基團(tuán)使吸收峰向長波長 移動(dòng)的現(xiàn)象稱為紅移，使吸收峰向短波長移動(dòng)的現(xiàn)象稱為藍(lán)移另外，使吸收

7、強(qiáng)度增加的現(xiàn)象稱為濃色效應(yīng)或增色效應(yīng)；使吸收強(qiáng)度降低的現(xiàn)象稱為淡色效應(yīng)UV的應(yīng)用：1）聚合物反應(yīng)機(jī)理的研究2）分子量及分子量分布的測定3）聚合物鏈中共軻雙鍵序列分布的研究.掌握IR光譜與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，特征吸收峰、常見基團(tuán)的特征譜帶、影響基團(tuán)的頻率因素。IR光譜的解析方法，會(huì)判斷化合物的結(jié)構(gòu)式？在高分子中的應(yīng)用。基團(tuán)頻率區(qū)（官能團(tuán)區(qū)）指紋區(qū)3750cm-1至2500cm -12500cm -1至2000cm -12000cm -1至1500cm -11500cm -1至1300cm -11300cm -1至650cm -1含氫基團(tuán)（V ）三鍵及累積雙鍵（V ）雙鍵（v）單鍵區(qū)O-HN-HC-HC=

8、C=C-N=C=C=OC三CC三NC=C果基C=ON=Ov sNO28 C-H (CH2)v asNO2除X-H以外的單鍵伸縮振動(dòng)如v C-Cv C-O6 X-H影響基團(tuán)的頻率因素:內(nèi)部效應(yīng)：1）誘導(dǎo)效應(yīng)2）共軻效應(yīng)3）空間效應(yīng)4）氫鍵效應(yīng)外部因素：樣品物理狀態(tài)樣品厚度溶劑效應(yīng)解析方法：直接法?？隙ǚ?。否定法應(yīng)用：1）分析和鑒定高聚物2）高聚物反應(yīng)研究3）共聚物研究4）結(jié)晶形態(tài)的研究5）高聚物取向的研究6）聚合物表面的研究 ATR （全反射技術(shù)）10.核磁共振波譜涵義，原子核產(chǎn)生核磁共振的條件，原子核的自旋量子數(shù)、磁矩和自旋角動(dòng)量？弛豫過程、影響化學(xué)位移因素？涵義：某些原子核在磁場中產(chǎn)生能級(jí)分

9、裂。當(dāng)用電磁輻射照射樣品時(shí)， 可使原子核發(fā)生共振躍遷。記錄電磁波被吸收的位置和強(qiáng)度得到核磁共振波譜。核磁共振條件：1）核有自旋（磁性核）；2）外磁場中，自旋原子核能級(jí)裂分；3）電磁波的頻率 v與原子的進(jìn)動(dòng)頻率 3相同，原子就吸收電磁波，由低能級(jí)向高能級(jí)躍 遷，發(fā)生核磁共振。h P0=。J（I 1）2-馳豫過程：原子質(zhì)量數(shù)原子序數(shù)核自旋量子數(shù)I奇可或偶半整數(shù)偶偶0偶奇1 2, 3,在外磁場作用下的低能核，吸收一定頻率的電磁波，由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)。高能態(tài)的核通 過非輻射途徑回到低能態(tài)的過程。自旋-晶格（縱向）弛豫自旋核與環(huán)境交換能量自旋-自旋（橫向）弛豫自旋核與自旋核間交換能量影響化學(xué)位移的因素

10、：1、取代基的誘導(dǎo)效應(yīng)和共軻效應(yīng)；2、碳原子的雜化；3、各向異性效應(yīng)；4、氫鍵；5、介質(zhì)的影響11.偶合常數(shù)，磁核的自旋-自旋分裂規(guī)律？核的等價(jià)性，1H譜13C譜圖解析？譜線裂分所產(chǎn)生的裂距稱為偶合常數(shù)，它反映了核之間偶合作用的強(qiáng)弱。自旋一自旋偶合作用引起峰的裂分，分裂一般規(guī)律如下：1）若鄰碳原子H數(shù)為n,分裂峰數(shù)為n+1;2）兩條峰間的距離相等；3）峰面積比為（a+b）的二項(xiàng)展開式各項(xiàng)系數(shù)，如 1 : 1 1： 2： 1 1： 3: 3: 1 核等價(jià)性：化學(xué)等價(jià)核：分子中同類核具有相同的化學(xué)位移磁等價(jià)核：若化學(xué)等彳核的偶合常數(shù)J也相等例：二甲氟甲烷 是化學(xué)等價(jià)核 也是磁等價(jià)核；偏氟乙烯不是磁

11、等價(jià)核12.13CNMR中的質(zhì)子去偶技術(shù)？1）質(zhì)子（噪聲）去偶技術(shù)（又稱寬帶去偶）2）質(zhì)子偏共振去偶技術(shù)（部分去偶）3）選擇性去偶.熱解分析定義，分類，質(zhì)譜能夠提供的信息，質(zhì)譜的基本原理，質(zhì)譜圖？定義：在隔氧情況下，在一定的溫度下，使高聚物發(fā)生分解，生成低分子產(chǎn)物，然后再用一定方法對(duì)低分子產(chǎn)物（氣體或冷凝液）進(jìn)行測定的技術(shù)。分類：a、不經(jīng)分離直接測定高聚物裂解產(chǎn)物，如有機(jī)質(zhì)譜法MS,裂解傅里葉變換紅外光譜法Py-FTIR等；b、把高聚物的裂解產(chǎn)物分離成單個(gè)組分，然后進(jìn)行測定，如裂解氣相色譜法PGC, PGC-MS 聯(lián)用等；6卷66oooooooo0 Q 0 MM）（-e）質(zhì)譜的基本原理：，根據(jù)

12、分子離子和各種碎片離子的質(zhì)荷比及其相對(duì)豐由分子結(jié)構(gòu)與裂解方式的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律 度，就可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。質(zhì)樸能夠提供的信息：相對(duì)分子質(zhì)量低分辨質(zhì)譜就可以確定相對(duì)分子質(zhì)量，高分辨質(zhì)譜可精確到0.0001;分子式（樣品的元素組成）用同位素豐度比法或高分辨質(zhì)譜儀測得的準(zhǔn)確相對(duì)分子質(zhì)量，均可以確定分子式；鑒定某些官能團(tuán)如甲基（m/z 15）、默基（m/z 28）、甲氧基（m/z 31）、乙酰基（m/z 43）分子結(jié)構(gòu)信息由分子結(jié)構(gòu)與裂解方式的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律根據(jù)碎片離子的 m/z及相對(duì)豐度RA提供分子結(jié)構(gòu)信息；質(zhì)譜圖：以荷質(zhì)比 m/z為橫座標(biāo)，以對(duì)基峰（最強(qiáng)離子峰，規(guī)定相對(duì)強(qiáng)度為100%）相對(duì)強(qiáng)度為縱座標(biāo)所構(gòu)成的譜圖

13、，稱之為質(zhì)譜圖。.有機(jī)質(zhì)譜儀的組成？質(zhì)譜中的離子，離子電子的奇偶性與偶電子規(guī)律?典型的質(zhì)譜儀是由進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析器、檢測器、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存處理裝置等組成。質(zhì)譜中的離子：目前質(zhì)譜都是檢測正離子，它們當(dāng)中主要有分子離子、同位素離子、碎片離子、重排離子、多電荷離子、亞穩(wěn)離子及離子-分子反應(yīng)離子。離子電子的奇偶性與偶電子規(guī)律分子離子是奇電子離子，也稱為離子基M+-M+ 一 C+ + D當(dāng)分子離子 M+ 失去一個(gè)中性分子， 就會(huì)形成一個(gè)奇電子碎片離子（常用OE+。表示奇電子離子）M+一A+ D 當(dāng)其失去一個(gè)游離基時(shí)，會(huì)形成一個(gè)偶電子離子（常用 EE+表示） （氮律規(guī)則）A+ - E+ + F 較穩(wěn)定

14、的偶電子離子，丟失一個(gè)中性分子并形成另一個(gè)偶電子離子， 極少有丟失游離基的情況。小結(jié)：奇電子離子可以通過失去一個(gè)游離基，形成偶電子離子而碎裂；也可以通過丟失一中性分子形成另一奇電子離子而碎裂。而較穩(wěn)定的偶電子離子，除了丟失一個(gè)中性分子形成另一個(gè)偶電子離子碎片外，一 般不易丟失游離基碎片，這就是所謂的偶電子規(guī)律。.基本有機(jī)化合物的碎裂特點(diǎn)？利用同位素峰組確定其結(jié)構(gòu)?質(zhì)譜解析步驟。基本有機(jī)化合物的碎裂特點(diǎn)（1） 飽和煌類：典型的烷燒碎片峰和官能團(tuán)的特征質(zhì)譜峰都能在質(zhì)譜中顯示出來，因此烷燒的質(zhì)譜是很重要的。直鏈烷煌是一個(gè)不定域結(jié)構(gòu)，不好確定缺電子的部位開裂形成CnH2n+1的偶電子離子系列，易產(chǎn)生

15、丫碎裂，一般n= 3和4附近豐度最大 （2）醛類化合物：易發(fā)生 “碎裂和a + 3開裂，H的重排，丟失大的碎片。:+! R+ R*CH2=OCH 2 RR O RR O Ra開裂RlCH2O-R-R CH 2OCH2(3)醇類：醇類易脫水，分子離子峰很小，一般能見到 脫水峰。對(duì)二，三級(jí)醇則形成 m/e45 CH3CH=OH+和(CH3)2C=OH+但對(duì)于C4的高級(jí)醇，易丟失一分子水和乙烯， 形成M-46的碎片峰。(4)酚和芳香醇：分子離子峰很強(qiáng)，(5)厥基類化合物：脂肪酮、醛的分子離子峰都較強(qiáng)脂肪醛：“碎裂產(chǎn)生m/e29 (CHO+)強(qiáng)峰芳香醛：Ar-C三O +離子峰更強(qiáng)，并且有芳環(huán)特征峰(M

16、-18R Cm/e59CH0HOHR . R C + R+ OHH2OCH2CHR C2H4CH239, 51, 77)+ 一 _CH2 CH- R脂肪酮：a開裂形成大的烷基碎片，03時(shí)，產(chǎn)生麥?zhǔn)现嘏?6)竣酸與酯類：脂肪竣酸：一元竣酸M+峰較弱，04的竣酸，易發(fā)生麥?zhǔn)现嘏?COOH+ ) m/e45, (M-OH)脫 羥基，M-18脫水，M-45 (脫竣基)等等為特征峰。酯：脂肪酸酯 M+一般都能觀察，發(fā)生 a碎裂，脫掉O-R游離基。(7)胺類化合物：脂肪胺的M+總很弱，一般長鏈或支鏈胺則看不到一般伯胺易發(fā)生3開裂，仲、叔胺的3碎裂產(chǎn)物進(jìn)一步發(fā)生 H重排形成m/e30,烷基 胺可形成 m/e

17、為30, 44, 58, 70等峰。酰胺：酰胺M+通?？杀嬲J(rèn)，主要的碎裂方式與?；糠值拈L度和N上烷基數(shù)及長度有關(guān)。伯酰胺一般是a開裂。當(dāng) 0 3時(shí)在所有大于丙酰胺的伯胺仲， m/e59的基峰出 現(xiàn)(8)芳煌化合物：芳煌化合物的分子離子很強(qiáng)除了基峰C5H5 (m/e65),往往還有幾組弱峰的特征系列碎片等等eg: 78、77、76;65、64、63; 52、51、50; 39、38、37 等等若芳環(huán)的側(cè)鏈03時(shí)發(fā)生麥?zhǔn)现嘏?，即出現(xiàn)奇電子離子 m/e92,這樣可注意與a碎 裂和茉基碎裂的區(qū)別。.PGC-MS聯(lián)用技術(shù)，聚合物的定性鑒定？第三篇顯微分析技術(shù).光學(xué)顯微鏡、透射電鏡、掃描電鏡的成像原理、

18、特點(diǎn)及技態(tài)指標(biāo)？電子束與物質(zhì)的相互 作用？成像原理：光學(xué)顯微鏡：光的折射TEM :利用電磁投射成像，并一次成像SEM:其圖像是按一定時(shí)間空間順序逐點(diǎn)形成，并再鏡體外顯像管上顯示成像代修電子SEM的特點(diǎn)1)樣品制備非常方便2)放大倍數(shù)連續(xù)調(diào)節(jié)范圍大3)分辨本領(lǐng)比較高4)景深長、視野大5)可對(duì)試樣進(jìn)行綜合分析和動(dòng)態(tài)分析6）借助信號(hào)處理器來調(diào)整圖像忖度項(xiàng)目光學(xué)顯微鏡掃描電鏡透射電鏡分辨能力最高一般產(chǎn)品熟練操作容易達(dá)到0.1科m （紫外光顯微 鏡）0.2 m m5m5?（超圖真空?qǐng)霭l(fā)射掃 描電鏡）100 ?1000?12 ?（特殊試樣）57 ?50 70?放大倍數(shù)12000倍10150000 倍100800000 倍景深（與分辨本 領(lǐng)及放大倍數(shù)有 關(guān)）短：0.1mm（約10倍時(shí)）1科m （約100倍時(shí)）長：10mm （約10倍時(shí)）1mm （約1