差热分析原理及应用：样品与参比物同步加热，反应热变化曲线解析

差热分析（DTA）是在程序控制温度下，测量试样和参比物的温度差与温度变化关系的技术。样品与参比物同时置于加热炉中，以相同的条件升温或降温，其中参比物在受热过程中不发生热效应。因此，当样品发生相变、分解、化合、升华、失水、熔化等热效应时，样品与参比物之间就会产生温差，利用热电偶可以测量出反应该温度差的差热电势，并经直流放大器放大后输入记录器即得到差热曲线。

图7―8是一个典型的吸热DTA曲线。纵坐标为试样与参比物的温度差（ΔT），向上表示放热，向下表示吸热，横坐标为温度（T）或时间（t）。

图7―8　典型的DTA曲线

差热分析曲线反应的是过程中的热变化，物质发生的任何物理变化和化学变化，在DTA曲线上都有相应的峰出现。如图7―8所示，AB及DE是基线，是DTA曲线中ΔT不变的部分；B点称为起始转变温度点，说明样品温度开始发生变化；BCD为吸热峰，是指样品产生了吸热反应，温度低于参比物，峰形向下，ΔT为负值，若为放热反应，则图中会出现放热峰，温度高于参比物，ΔT为正值；BD为峰宽，为曲线离开基线与回到基线之间的温度（或时间）之差；C点为样品与参比物温差最大的点，它所对应的温度称为峰顶温度，通常用峰顶温度作为鉴别物质或其变化的定性依据；CF为峰高，是自峰顶C至补插基线BD间的距离；BFCD的面积被称为峰封面积，面积有很多方法可以计算，具体方法可参考其他热分析书籍。

DTA法可用来测定物质的熔点，实验表明，在某一定样品量的范围内，样品量与峰面积呈线性关系，而后者又与热效应成正比，故峰面积可以表征热效应的大小，是计量反应热的定量依据。但在给定条件下，峰的形状取决于样品的变化过程。因此，从峰的大小、峰宽和峰的对称性等还可以得到有关动力学的信息。根据DTA曲线中的吸热或放热峰的数目、形状和位置还可以对样品进行定性分析，并估测物质的纯度。(www.xing528.com)

差热分析是将试样和参比物对称地放在样品架上的样品池内，并将其置于加热炉的恒温区内。当程序加热或冷却时，若样品没有热效应，样品与参比物没有温差，ΔT=0，此时记录的曲线为一水平线；若样品有热效应，则样品与参比物有温差，ΔT≠0。如果是放热反应ΔT＞0，曲线偏离基线移动直到反应结束，再经过试样与参比物之间的热平衡过程而逐渐恢复到ΔT=0，形成一个放热峰；如果是吸热反应，ΔT为负值，曲线偏离基线移动形成吸热峰。样品在加热或冷却过程中常见的化学变化或物理变化的热效应见表7―1。

表7―1　差热分析中常见的物理变化或化学变化的热效应

注：+表示可检测；―表示观测不到。