现代仪器分析技术参考题

1.纯聚氯乙烯（PVC）分别在200℃和420℃附近开始有一个失重过程，对应的失重喂60%和40%。现有一个碳酸钙含量喂10%聚氯乙烯/碳酸钙复合材料样品，请画出其热重（TG）曲线和微商曲线(DTG)示意图，简要说明。

答：200℃开始有一个失重过程，此过程后的质量保持率为

90%×（1-0.6）+10%=46%

420℃开始第二个失重过程，此过程后质量的保持率为最终碳酸钙的量，则TG和DTG图如下

1.简要说明TG.DTG.DTA.DSC的原理,在他们的热谱中,纵坐标和横坐标各代表什么?

答：TG：热重分析法为使样品处于一定的温度程序（升/降/恒温）控制下，观察样品的质量随温度或时间的变化过程。热谱中纵坐标为质量保持率，横坐标为时间或温度。 DTG：微商热重法是TG对温度或时间的一阶导数。热谱图中纵坐标为质量变化率，横坐标为温度或时间。

DTA：热差分析法是把试样和参考试样同置于相同的加热或冷却的条件下，观察随温度或时间变化，它们之间的温差与温度间的关系的一种技术。其纵坐标为样品与参考试样的温差，横坐标为温度或时间。

DSC：差示扫描量热法是使试样与参考试样绝热分离，分别输入能量，测量使两者温差为0时需的能量差△E与温度的关系。纵坐标代表能量差△W或功率变化率dw/dt和热焓变化率dH/dt,横坐标为温差△T

2.如何利用TG对聚合物中增塑剂及炭黑的含量进行测定？

答：（1）测定增塑剂含量如图以PVB为例

则由图看出，曲线3的前半部分形状是由于增塑剂的挥发造成的失重，由此可算出增塑剂的含量

（2）测定炭黑含量：如图，以汽车轮胎中橡胶为例

图为采用在氮气中等温升温发测汽车轮胎橡胶中挥发物等的含量示意图。则除去挥发物，剩余即为炭黑质量分数及灰分质量分数，由此得炭黑含量。

6、应用DTA或DSC如何测定高分子材料的玻璃化转变温度Tg。

答：聚合物随温度升高，当达到Tg时在DTA或DSC曲线上会显示出拐弯的变化。在测定Tg时由于开始温度很难准确地确定，一般要以拐弯处的外延线与基线交点作为Tg的值，如图：

9、简要说明如何应用DTA或DSC研究某二元聚合物共混物样品中两种聚合物的相容性，并画出示意图。

答：聚合物共混的相容性往往用Tg测定来研究，相容性好的两聚合物的Tg在共混物中表示出相互靠近或称一个统一的Tg。对于二元共混物中表示出相互靠近或成一个统一的Tg。对于二元共聚物，ABABAB。。。型交替共聚物相当于A、B完全相容，表现出一个Tg，AAAA...BBBB...型嵌段共聚物则会表现出两个Tg，其中一个相当于A单体，另一个相当于B单体的均聚物Tg，如图：

对于结晶型聚合物，若相容性好，混炼均匀，分散性好，则其结晶度降低较大。相反，不相容或混炼不均匀而造成互相分散性差的对结晶度影响较小。即可以通过结晶度的变化大小推断两者的相容性，图：

1、分子吸收红外辐射需要满足哪些条件?其吸收强度主要由哪些因素决定?

答：（1）分子吸收红外辐射需要满足下面两条件：①只有在振动过程中偶极矩发生变化的那些振动方式才能吸收红外辐射；②只有一定频率的红外辐射，它的能量与振动能级差相当，这样的红外辐射才会被吸收，从而产生吸收谱带。

（2）吸收强度决定于偶极矩变化的大小。振动时偶极矩变化越大，吸收强度越大；极性强的分子吸收强度一般都较大，极性弱的分子则基团吸收强度较弱。

2、基团振动的频率与化学键两端的原子质量、化学键力常数的关系如何？影响基团红外吸收谱带位移的主要因素有哪些？请排列出下列各组基团伸缩振动频率的大小顺序：①C—H，C—D，C—O，C—Cl，C—I；②C—O，C=O，C≡O；③ 。。。。。。中的C=O。

答：（1）振动的频率随化学键两端原子质量的增大而减少，随键的力常数增大而增大。 （2）影响因素有：①基频吸收，即分子吸收红外辐射由基态跃迁到第一激发态。②分子吸收红外辐射由基态直接跃迁到第二、三激发态，其产生的谱带称为倍频。③当光子能量严格等于两种基频跃迁的能量总和时，则有可能同时使两个基频振动跃迁到激发态，在光谱中产生两个基频之和的吸收带，称为和频谱带。④当光子能量为两基频跃迁之差时也会产生差频谱带。⑤当两频率相近或相同的基团联结在一起时，由于振动的偶合作用，会使原频率分裂成为位于原来频率的较高和较低位置的双峰谱带。⑥当倍频或合频位于一基频附近时，则倍频或合频的强度常常被加强，而基频强度被减弱，这种现象叫做费米共振。

（3）振动频率排列从大到小：C—H > C—D > C—O > C—Cl > C—I C≡O > C=O > C—O；.......

8、简要说明如何应用红外光谱法对共聚物中各组分的比例进行测定。

答：一般来说，在聚合物红外光谱图中吸收最强的谱带往往对应其主要的基团吸收，由此推断出特征基团；不过有些基团的谱带不是很强，但是它对聚合物的某种结构具有特征性，这些谱带帮助鉴定基团结构。知道各基团后可根据比尔定律：A=abc（A—吸光度，a—样品吸光系数，b—样品的厚度，c—样品的浓度）求出对应谱带的吸光度。各组分吸光度的比率可推出各组分的组成比例。

10、设计一个简单方案；说明如何应用红外光谱法鉴别一个两元聚合物共混物中两种聚合物之间有没有发生化学作用。

答：首先应用差谱技术得到共混物中A（或B）聚合物光谱，把它与未共混的聚合物光谱进行差谱比较，就可看出它们共混后各自光谱变化的情况。 其次，通过两聚合物各自纯光谱的合成谱与实际共混物光谱进行对比。如果两谱带谱线相同，则表示二元共聚物两组分间无相互作用；如果两谱带有明显不同，则代表两组分间发生了相互作用。

1.产生核磁共振吸收基本条件有哪些?

答：（1）原子核的自旋量子数I不能为零 （2）有自旋的原子核必须置于一外加磁场H0中，使核磁能发生分裂 （3）必须有一外加的频率为ν的电磁辐射，其能量正好是作推进运动的原子核的两级能差，才能被原子核吸收，使其从低能态跃迁到高能态从而发生核磁共振吸收。

3.影响NMR中化学位移大小的主要因素有哪些？

答：核外电子云密度的影响——电负性的作用；磁各向异性效应；其他影响因素。

7.聚丙烯酸乙酯和聚丙酸乙烯酯的组成相同，红外光谱也类似。不查看标准谱图及有关手册，根据他们各自的结构特点，是否可以应用1H—NMR把他们区分开？请说明原因。

答：如题目所知，可在C原子上方标有一个α。我们以这个碳原子的氢为Hα。由于两结构式中的Hα所连基团不同，受到不同的屏蔽作用，因此用1H—NMR很容易鉴别。

1.简要说明TEM的“质量—厚度”衬度和

衍射度成像原理。这两种图像各反映试样的哪些特征？

答：散射衬度：当一束电子通过样品时，由于受到样品中元素的原子核和核外电子的电场作用，使入射电子的运动的速度和方向发生变化，这种现象称为电子的散射。电子显微镜可以使电子束经过试样后带有的散射信息变成人眼能观察到的电子图像。由于试样上各部位散射能力不同所形成的衬度称为散射衬度，它是非晶态形成衬度的主要原因。

衍射衬度：运动电子具有波粒二相性，在一定加速电压作用下，电子束具有一定的波长，电子束与晶体物质作用，可以发生衍射现象。当入射电子束通过一个厚度均匀的薄样品后，由于试样中包含不同方向的晶粒，或者存在缺陷，入射电子束对一个晶粒的某一组晶面满足布拉格衍射条件，电子将与晶面按一定角度发生反射，这样就使发生发射的晶粒的透射电子较少，荧光屏上的相应位置的亮度较小；而另外一个晶粒不满足布拉格条件，没有反射电子，因而透射电子较多，荧光屏上相应位置的亮度就较大。这样就产生了衍射衬度。

9.根据SEM的成像原理，简要说明用SEM研究高分子样品时，在样品制备上应注意哪些问题？

答：（1）观察的样品必须为固体（块状或粉末），同时在真空条件下能保持长时间稳定。

（2）扫描电镜观察的样品应有良好的导电性，至少样品表面要有良好的导电性。 （3）小心保护样品的原始状态。

2.说明SEM的二次电子像的成像原理。二层电子像主要反映试样的什么特征？请说明理由。

答：由电子枪发射的能量最高可达30kev的电子束，经会聚透镜和物镜缩小、聚焦，在样品表面形成一个具有一定能量、强度、斑点直径的电子束。在扫面线圈的磁场作用下，入射电子束在样品表面上将按一定的时间、空间顺序作为光栅式逐点扫描。由于入射电子与样品之间的相互作用，将从样品中激发出二次电子。由于二次电子收集极的作用，可将各方向发射的二次电子汇聚起来，再经加速极加速射到闪烁体上转变成光信号，经过光导管到达光电倍增管，使光信号再转变成电信号。这个电信号又经视频放大器放大，并将其输送到显像管的栅极，调制显像管的亮度，因而可在荧光屏上便呈现一幅亮暗程度不同的，反映样品起伏程度（形貌）的二次电子像。

二次电子像主要反映试样的形貌特征。因为实际工作中将根据能量上的差别，将二次电子与高能背散射电子分离出来，以实现二次电子检测。而二次电子发生量主要决于样品表面的起伏状况，因此二次电子像就反映了样品表面的形貌特征。

作业题板块

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核磁共振第7题,,标的阿尔法.自行解决

BY：小B小卵专业助考team