厦门大学材料学院 考研复试 材料测试方法 04 物相定性分析.pdf

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=λ 1． 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，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（Powder Diffraction File ） 典型衍射曲线 铜矿石中含有的主要物相为黄铜矿CuFeS 、黄铁矿FeS 、黑锌锰矿 2 2 ZnMn O (HO) 、水合氟化亚磷酸铜CuPO F(H2O) 、含锌磷钠铍石 3 7 2 3 3 2 Na(Zn Fe )PO 、黄玉Al SiO (F,OH) 、氟化锡钾KSnF 和少量氟化铅 0.8 0.2 4 2 4 2 5 Pb(PbF )、2M1-白云母KAl (SiAl)O (OH,F) 6 2 3 10  衍射数据分析的发展历史  J ．D．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1 300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(Mo C)的PDF卡片。为了便于说明，将 2 卡片分为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 0 中前反射区(2θ90 )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C K )； U a 为波