一、热分析

热分析法是利用热学原理对物质的物理性能或成分进行分析的总称。

热分析是在程序控制温度下，测量无知的物理性质随温度变化的一类技术。

TG：热重法。  DTA：差热分析。   DSC：差示扫描量热法。

DTA原理：将温差热电偶的一个热端插在被测试样中，另一个热端插在待测温度区间内不发生热效应的参比物中，试样和参比物同时升温，测定升温过程中两者的温度差，就构成了DTA的基本原理。纽荷尔材料分析显微镜涂料观察。

  优点：量程宽，可变温。

  差热分析仪：加热炉、试样容器、热电偶、温度控制系数及放大、记录系统。

管状炉使用最广泛

  为提高抗腐蚀，可在炉内抽真空或通保护气体。

  要求：热电偶材料能产生较高的温差电动势并与温度呈线性关系，测温范围广，且在高温下不受氧化及腐蚀。电阻随温度变化要小，导电率要高，物理稳定性好，能长期使用，便于制造，机械强度高，价格便宜。

  差热分析曲线：纵坐标表示温度差，向下的峰表示吸热，放热向上。

试样对差热曲线影响：1.热容量和热导率变化。2.试样的颗粒度、用量及装填密度（用量大峰宽，小—窄）3.试样的结晶度、纯度。4.参比物。

DSC：在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的能量差随温度或时间变化的一种技术。

按测量方式分为补偿型、热流型。优点：就确定量，保温。

   补偿型原理：试样吸热时，补偿系统流入式样侧加热丝的电流增大；纽荷尔材料分析显微镜涂料观察，放热时，补偿系统流入参比物侧加热丝的电流增大，制止试样和参比物二者热量平衡，温差消失。这就是 零点平衡原理。

TG：在程序控制下测量获得物质的质量与温度关系的一种技术。包括静态法，动态法。

微熵热重分析法又称导数热重分析，是记录热重曲线对温度或时间的一阶导数的一种技术。

DTG与DSC区别：DTG表明的是质量变化速率，峰的起止点对应TG曲线台阶的起止点，峰的数目和TG曲线的台阶数相等，峰位为失重或增重速率的最大值，与TG曲线拐点对应。

DTA与DSC区别：差热分析 (DTA)是在程序控制温度条件下，测量样品与参比物之间的温度差与温度关系的一种热分析方法。差示扫描量热法 (DSC)是在程序控制温度条件下，测量输入给样品与参比物的功率差与温度关系的一种热分析方法。两种方法的物理含义不一样，DTA仅可以测试相变温度等温度特征点，DSC不仅可以测相变温度点，而且可以测相变时的热量变化。DTA曲线上的放热峰和吸热峰无确定物理含义，而DSC曲线上的放热峰和吸热峰分别代表放出热量和吸收热量。

二、光谱分析

紫外吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁所产生的。

发色基团：凡是能导致化合物在紫外及可见光区产生吸收的基团，不论是否显出颜色。

助色基团：指本身不会使化合物分子产生颜色或者在紫外及可见光区不产生吸收的基团。

增色效应或减色效应：与吸收带波长红移及蓝移相似，由于有机化合物分子结构中引入了取代基或受溶剂的影响，使吸收带的强度，即摩尔吸光系数增大或减小的现象称为增色效应或减色效应。

R 、K、 B（芳香化合物及杂芳香化合物的特征谱带）、 E 吸收带

紫外可见光分光光度计：光源、单色器。样品池、检测器、记录仪。

紫外吸收光谱的应用：1.定性分析：峰形平稳，选择性不如红外光谱，紫外光谱主要决定于分子中发色和助色基团的特性，而不是整个分子的特性。所以定性分析不如红外光谱重要。具有重键和方向共轭体系的高分子才有紫外活性。2.纯度检查 3.定量测定（吸收峰强度是其定量，测定依据）。

红外吸收光谱产生条件：1.辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需能量。2.辐射与物质之间有相互作用。

当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中的某个集团的振动频率和外界红外辐射的频率一致，就满足了第一个条件。为满足第二个条件，分子必须有偶极矩的改变。

只有发生偶极矩变化的振动才能引起可观测的红外吸收谱带。

反映在红外光谱中的吸收峰有时会增多或减少，原因如下：

1.在中红外吸收光谱上除基频峰（基团由基态向第一震动能及跃迁所吸收的频率称为基频）外，纽荷尔材料分析显微镜涂料观察，还有由基态跃迁至第二激发态，第三激发态等所产生的吸收峰，这些峰成为倍频峰。

2.不是所有的分子振动形式都能在红外区中观察到。

3.有的振动形式虽然不同，但它们的振动频率却相等，因而产生简并。

4.仪器分辨率不高，对一些频率很接近的吸收峰分不开。

红外光谱，纵坐标表示透光度或吸光度。

特点：特征性。复杂分子中存在许多原子集团各个原子基团在分子被激发后，都会产生特征的振动。

吸收峰的位置和强度取决于分子中各基团的振动形式和所处的化学环境。只要掌握了各种基团的振动频率极其位移规律，就可应用红外光谱来检定化合物中存在的基团极其在分子中的相对位置。

红外光谱定性分析过程：1.试样的分离和精制2.了解与试样性质有关的其他方面的资料。3.谱图的解析。4.和标准谱图进行对照。

试样的制备：1.试样的浓度和测试厚度应选择适当以使光谱图中大多数吸收峰的透光度处于15%-70%范围内。2.试样中不应含有游离水。3.试样应该是单一组分的纯物质。

拉曼散射及拉曼位移：当一束频率为v0的入射光照射到气体、液体或透明晶体样品上时，绝大部分可以透过，只有大约0.1%的入射光与样品分子之间发生非弹性碰撞，即在碰撞时有能量的交换，成为拉曼散射；反之，若发生弹性碰撞，即两者间没有能量交换，称为瑞利散射。

拉曼位移：斯托克斯线或反斯多克斯线与入射光频率之差称为拉曼位移。

拉曼散射光谱优点：1.拉曼光谱是一个散射过程，因而任何尺寸、形状、透明度的样品，只要能被激光照射到，就可直接用来测量。2.水是极性很强的分子，因而其红外吸收非常强烈。3.对于聚合物及其他分子，拉曼散射的选择定则的限制较小，因而可得到更为丰富的谱带。

拉曼光谱仪基本组成：激光光源、样品室、单色器、检测记录、和计算机。

拉曼光谱在高分子材料研究中应用：由于拉曼与红外光谱具有互补性，因而二者结合使用能够得到更丰富的信息。这种互补的特点是由他们的选择定则决定的。

红移：最大吸收波长向长波长方向，吸收峰向长波长移动。

蓝移：就是最大吸收波长向短波长方向，吸收峰向短波长移动。

三、核磁共振分析

基本原理：再强磁场的激励下，一些具有某些此行的原子核的能量可以裂分为2个或2个以上的能级。如果此时外加一个能量，能使其恰等于裂分为2个或2个以上的能级。如果此时外加一个能量，时期恰等于裂分后相邻2个能级之差，则该核就可能吸收能量（共振吸收），从低能态跃迁至高能态。因此所谓核磁共振，就是研究磁性原子核对射频能的吸收。

饱和：在射频频电磁波的照射下（尤其在强照射下），氢核吸收能量发生跃迁，其结果就使处于低能态氢核的微弱多数趋于消失，能量的净吸收逐渐减少，共振吸收峰渐渐降低，甚至消失，使吸收无法测量，这事发生“饱和”现象。

弛豫：由高能态恢复到低能态而不发射原来所吸收的能量的过程称为弛豫过程。

屏蔽作用：核周围的电子对抗外加磁场强度所起的作用。

化学位移：某一质子吸收峰出现的位置与标准物质质子吸收峰出现的位置之间的差异成为化学位移。/该现象是分析分子中各类氢原子所处位置的重要依据。δ值越大，表示屏蔽作用越小，吸收峰出现在低场：δ值越小，表示屏蔽作用越大，吸收峰出现在高场。

化学位移是由核外电子云密度决定的，因此影响核外电子云密度的各种因素都将影响化学位移。

自旋-自选分裂：同一分子中，核自旋与核自旋间相互作用的现象叫做“自旋-自旋偶合”。由自旋-自旋偶合产生谱线分裂的现象叫“自旋-自旋分裂。”

核磁共振的信号强度：NMR谱上可以用积分县高度反映出信号强度。个信号强度之比，应等于相应的质子数之比。由于土扑上共振峰的面积是和质子的数目成正比的，因此只要将峰面积加以比较，就能确定各组质子的数目，积分线的各阶梯高度代表了各组峰面积。

扫频：把磁场固定，改变频率以进行扫描的叫做扫频。

扫场：改变磁场强度以进行扫描叫做扫场。

四、质谱分析

质谱分析方法是通过对样品例子的质量和强度的测定来进行成分和结构分析的一种方法，纽荷尔材料分析显微镜涂料观察，它的基本原理是很简单的：被分析的样品首先离子化，然后利用离子在电场或磁场中的运动性质，将离子按质荷比分开并按质荷比大小排列成谱图形式，根据质谱图可确定样品成分、结构和相对分子质量。

质谱仪器：进样系统、离子源、质量分析器、检测器。

离子源种类：电子轰击源、场致电离源、化学电离源、激光电离源。

质谱仪的种类：1.磁质谱仪（高分辨率，但是质量大，体积大，价格贵）、

2.四级质谱仪（结构简单、体积小、价格便宜、无磁滞效应扫描响应速度快，但分辨率低）、

3.离子阱质谱仪（体积小，价格低，高骚速）、

4.飞行时间质谱（不存在聚焦狭缝，灵敏度高，扫描速度快，质量范围仅取决于飞行之间，但是分辨率低）、

5.离子回旋共振傅里叶质谱仪（超高分辨率）。

技术指标：1.分辨率（分辨本领等于两峰质量的平均值与质量差的比值）。2.灵敏度与信噪比。3.质量范围。4.质量精度。

质谱图表示方法：质谱峰的强度表示该种离子峰的多少，因此根据质谱峰出现的位置可以进行定性分析，根据质谱峰的强度可以进行定量分析。

横坐标表示m/z（实际就是磁场强度）。

离子流强度两种表示方法：绝对强度、相对强度。

离子峰的类型：1.分子离子峰2.同位素离子峰（通过查丰度表，确定未知化合物的组成，可知精确地相对分子质量和分子式）。3.碎片离子峰（碎片离子的形成和化学键的断裂与分子结构有关，利用碎片峰可协助阐明分子的结构）。

相对分子质量测定方法：1.分子离子稳定性的一般规律。2.分子离子峰质量数的规律。3.分子离子峰与邻近峰的质量差是否合理。4.M+1峰。5.M-1峰6.降低电子轰击源的能量，观察质谱峰的变化。

为了得到分子离子峰，可以改用其他一些离子源，如场致电子源、化学电离源等。

场致电离的质谱图上，分子离子峰很清楚，碎片峰则较弱，这对相对分子质量测定很是有利，但缺乏分子结构信息。