实验一研磨法制备5-芳又巴比妥酸一、实验目的1．在无溶剂研磨条件下完成合成，获得产物，并学会用薄层层析监测反应进程。2．学会用红外光谱、核磁共振氢谱、熔点、质谱、元素分析等数据确定产物结构。3.了解固相化学反应的概念及研磨法在固相有机合成中的应用。4.．锻炼学生查阅文献资料的能力。二、实验原理固相化学反应，从广义上讲只要有固体参加的反应，都属于固相反应。反应直接发生在两相界面上，且没有溶剂的参与。狭义的讲是指发生在固体与固体之间的反应。由于没有溶剂分子的介入，反应体系的微环境不同于溶液中，造成了反应部位局部高浓度，提高了反应效率。同时，在固体状态下，反应分子有序排列，可实现定向反应，提高反应的选择性。生物体内的酶催化有序反应兼有固液相反应的双重特征。因此，研究固态有机反应不仅对有机化学的发展有重要的理论和实际意义，也将为生命科学的研究提供理论依据。固相反应一般分为固相光化学反应和固相热化学反应两种。固相光化学反应采用光照的方法加速反应进行，固相热化学反应则采用加热、研磨、超声波或微波辐射等方法加速反应进行。研磨法之所以能够加速反应的进行，其原因在于外力通过磨擦生热和以下两个效应使反应体系的总自由能增加而使体系活化：（1）表面自由能增加，这是因为固体在外力作用下破碎，颗粒减小：（2）储存的弹性张力能，这是因为粒子在反应的静力、剪切力的共同作用下发生形变。这种活化将通过不同形式能量之间的转换而耗散，例如通过固体的破碎、聚集、无定型化、同质多晶转变以及化学分解或合成等过程。基于此，不少研究者将研磨法应用于固态有机合成，取得
实验一 研磨法制备 5-芳叉巴比妥酸 一、实验目的 1. 在无溶剂研磨条件下完成合成，获得产物，并学会用薄层层析监测反应 进程。 2. 学会用红外光谱、核磁共振氢谱、熔点、质谱、元素分析等数据确定产 物结构。 3. 了解固相化学反应的概念及研磨法在固相有机合成中的应用。 4. 锻炼学生查阅文献资料的能力。 二、实验原理 固相化学反应，从广义上讲只要有固体参加的反应，都属于固相反应。反应 直接发生在两相界面上，且没有溶剂的参与。狭义的讲是指发生在固体与固体之 间的反应。由于没有溶剂分子的介入，反应体系的微环境不同于溶液中，造成了 反应部位局部高浓度，提高了反应效率。同时，在固体状态下，反应分子有序排 列，可实现定向反应，提高反应的选择性。生物体内的酶催化有序反应兼有固液 相反应的双重特征。因此，研究固态有机反应不仅对有机化学的发展有重要的理 论和实际意义，也将为生命科学的研究提供理论依据。 固相反应一般分为固相光化学反应和固相热化学反应两种。固相光化学反应 采用光照的方法加速反应进行，固相热化学反应则采用加热、研磨、超声波或微 波辐射等方法加速反应进行。 研磨法之所以能够加速反应的进行，其原因在于外力通过磨擦生热和以下两 个效应使反应体系的总自由能增加而使体系活化：(1)表面自由能增加，这是因 为固体在外力作用下破碎，颗粒减小；(2)储存的弹性张力能，这是因为粒子在 反应的静力、剪切力的共同作用下发生形变。这种活化将通过不同形式能量之间 的转换而耗散，例如通过固体的破碎、聚集、无定型化、同质多晶转变以及化学 分解或合成等过程 。基于此，不少研究者将研磨法应用于固态有机合成，取得
了一些成效。有机合成中，一般都采用有机溶剂作为反应介质，用以溶解物料，使物料混合均匀，保证反应过程中有效的传质和传热。大多数有机溶剂具有毒性，回收困难，且价格比较昂贵，对环境也有不同程度上的污染，加上近年来地球人口增加，人类生产生活加剧，资源越来越债乏，环境污染也越来越严重，这其中很大一部分是有机化学合成所导致的，致使人类的生存面临着巨大的威胁。面对传统化学合成所带来的这些问题，人们提出了绿色化学的概念。经过科学家们不懈的努力，现在已获得了很多绿色化学的方法，比如以水为介质、以超流临界流体为溶剂等，但最彻底的方法是无溶剂有机合成。由于没有溶剂的参与，避免了因使用溶剂而造成的能耗高、污染环境、毒害性和爆燃性等缺陷，降低了合成成本，具有高产率、工艺操作简单、节约溶媒、减少能源消耗、不污染环境等优点。无溶剂合成，是未来精细化工生产中重要的绿色生产方式，发展前景十分广阔，是一种理想的合成方法。5-芳叉巴比妥酸是合成安眠镇静类药物和杂环化合物的重要中间体，还可用作药物抗氧剂和非线性光学材料。通常在溶液中由巴比妥酸与芳香醛缩合而得。本实验在无溶剂条件下，将巴比妥酸、芳香醛与无水ZnC12于研钵中室温研磨5min后放置，即可得到缩合产物5-芳叉巴比妥酸，收率90%-97%。具有反应条件温和、操作简便、收率高的特点。ONHZnCl2NHArCHO10+研磨，室温NH-NHO1233a:Ar=4-CH3OCgHs3b: Ar = 3-CIC6H53c: Ar = 2,4-Cl2C6H43d: Ar = 4-NO2CH5三、仪器和试剂1.仪器研钵、干燥器、重结晶装置、抽滤装置、傅立叶红外光谱仪、质谱仪、核磁共振波谱仪、元素分析仪.2.试剂
了一些成效。 有机合成中，一般都采用有机溶剂作为反应介质，用以溶解物料，使物料混 合均匀， 保证反应过程中有效的传质和传热。大多数有机溶剂具有毒性，回收 困难， 且价格比较昂贵， 对环境也有不同程度上的污染， 加上近年来地球人 口增加， 人类生产生活加剧， 资源越来越匮乏， 环境污染也越来越严重， 这 其中很大一部分是有机化学合成所导致的，致使人类的生存面临着巨大的威胁。 面对传统化学合成所带来的这些问题， 人们提出了绿色化学的概念。经过科学 家们不懈的努力， 现在已获得了很多绿色化学的方法， 比如以水为介质、以超 流临界流体为溶剂等，但最彻底的方法是无溶剂有机合成。由于没有溶剂的参与， 避免了因使用溶剂而造成的能耗高、污染环境、毒害性和爆燃性等缺陷， 降低 了合成成本， 具有高产率、工艺操作简单、节约溶媒、减少能源消耗、不污染 环境等优点。无溶剂合成， 是未来精细化工生产中重要的绿色生产方式，发展 前景十分广阔,是一种理想的合成方法。 5-芳叉巴比妥酸是合成安眠镇静类药物和杂环化合物的重要中间体，还可用 作药物抗氧剂和非线性光学材料。通常在溶液中由巴比妥酸与芳香醛缩合而得。 本实验在无溶剂条件下，将巴比妥酸、芳香醛与无水ZnCl2于研钵中室温研磨5 min后放置，即可得到缩合产物5-芳叉巴比妥酸，收率90%-97%。具有反应条件 温和、操作简便、收率高的特点。 三、仪器和试剂 1.仪器 研钵、干燥器、重结晶装置、抽滤装置、傅立叶红外光谱仪、质谱仪、核磁 共振波谱仪、元素分析仪. 2.试剂
4-对甲氧基苯甲醛、3-氯苯甲醛、2,4-二氯苯甲醛、4一硝基苯甲醛、巴比妥酸、无水氯化锌、95%乙醇、乙酸乙酯、石油醚（30-60℃）.所有试剂均为分析纯.四、实验步骤1.5-芳叉巴比妥酸的绿色合成称取巴比妥酸（2.1mmo1）、芳香醛（2.0mmo1）于研钵中，研磨均匀之后，加入无水氯化锌280mg，室温研磨5min后，于干燥器中放置，薄层层析（TLC）跟踪反应，并记录反应时间。待反应结束后，用沸水洗去未反应的巴比妥酸和氯化锌，95%乙醇除去未反应的芳香醛。用乙酸乙酯/正已烷重结晶。2．用红外光谱、核磁共振氢谱、熔点、质谱、元素分析确定产物结构3.将反应结果列表并讨论芳环上取代基对反应的影响。编号产物产物外观收率（%）反应时间（小时）13a23b33c43d五、思考题1.根据反应结果试讨论芳环上取代基对反应的影响，并试解释原因。2.此反应须加入无水氯化锌才能有效进行，试解释其在反应中起的作用。六、参考文献[1】李晓陆，王永梅，孟继本.有机化学1998，18，20[2]黄培强，高景星，化学进展.1998，10，265.[3]］王兰明，化学通报.1992,55(6),14[4]余训民，精细化工.2000，17,424[5] TodaF.Synlett.1993,5,303
4-对甲氧基苯甲醛、3-氯苯甲醛、2,4-二氯苯甲醛、4－硝基苯甲醛、巴比 妥酸、无水氯化锌、95%乙醇、乙酸乙酯、石油醚（30-60 ºC）.所有试剂均为分 析纯. 四、实验步骤 1. 5-芳叉巴比妥酸的绿色合成. 称取巴比妥酸(2.1 mmo1)、芳香醛(2.0 mmol)于研钵中，研磨均匀之后，加 入无水氯化锌 280 mg，室温研磨5 min后，于干燥器中放置，薄层层析（TLC） 跟踪反应，并记录反应时间。待反应结束后，用沸水洗去未反应的巴比妥酸和氯 化锌，95% 乙醇除去未反应的芳香醛。用乙酸乙酯／正己烷重结晶。 2. 用红外光谱、核磁共振氢谱、熔点、质谱、元素分析确定产物结构. 3.将反应结果列表并讨论芳环上取代基对反应的影响. 编号 产物 反应时间(小时) 产物外观 收率（%） 1 3a 2 3b 3 3c 4 3d 五、思考题 1.根据反应结果试讨论芳环上取代基对反应的影响，并试解释原因。 2.此反应须加入无水氯化锌才能有效进行，试解释其在反应中起的作用。 六、参考文献 [1] 李晓陆，王永梅，孟继本.有机化学.1998，18，20. [2] 黄培强，高景星．化学进展.1998，10，265． [3] 王兰明，化学通报.1992, 55(6), l4. [4] 余训民，精细化工.2000，17, 424. [5] Toda F．Synlett.1993，5，303
[6] Meng,J.B.,Wang,W.G.,etc.PhotochemPhotobiol.A:Chem.199374,43[7]李晓陆，杜大明，王永梅，孟继本中国科技B辑1997,27,104[8] Desiraju, G.R(Ed.)Organic Solid Slate Chemistry", Elsevier SciencePublishers，Amsterdam，1987,p179[9]】耿丽君，李记太，王书香.有机化学.2005,25(5),608[10]】张应鹏，徐志刚，罗少辉．江西化工.2008,2,13[11]Reijo,B.;Erkld,H.WO9117151,1991[Chem.Abstr.1992,116,59398c].[12] Ikeda, H., Ka wabe, Y., Salkai, T., Kawasaki, K. Chem. Lett.1989, 1803[13](a)Speer, J. H; Dabovich, T. C. Org. Syn. Coll. 1955, 3, 39(b)Prousek,J.Collect.Czech.Chem.Commun.1993, 58(12),3014[14]】李敬慈，李贵深，王春，冯硕.河北大学学报（自然科学版).2001,21(3)，269.[15】耿丽君，王书香，李记太，刘春红.有机化学2002,22(12，1047
[6] Meng， J. B.，Wang， W.G.，etc. Photochem Photobio1．A：Chem .1993, 74, 43. [7] 李晓陆，杜大明，王永梅，盂继本.中国科技B辑. 1997, 27, 104． [8] Desiraju, G.R.(Ed.)“Organic Solid Slate Chemistry”，Elsevier Science Publishers，Amsterdam，1987, p179. [9] 耿丽君，李记太, 王书香.有机化学.2005, 25(5), 608. [10] 张应鹏,徐志刚，罗少辉. 江西化工.2008, 2, 13. [11] Reijo，B．；Erkld，H．WO 9117151，1991[Chem．Abstr．1992，116， 59398c]． [12] Ikeda, H .; Ka wabe, Y.; Salkai, T.; Kawasaki, K. Chem. Lett．1989, 1803. [13](a)Speer, J. H.; Dabovich, T. C. Org. Syn. Coll．1955, 3, 39. (b)Prousek, J. Collect. Czech. Chem. Commun．1993, 58(12), 3014. [14] 李敬慈，李贵深，王春，冯硕.河北大学学报(自然科学版).2001, 21(3), 269． [15] 耿丽君，王书香，李记太，刘春红.有机化学.2002, 22(12), 1047
实验二含铜金属配合物的合成及其与牛血清白蛋白的相互作用一、实验目的1．了解金属配合物的研究进展和应用。2.学习含铜金属配合物的合成方法。3.学习配合物与蛋白质相互作用的研究方法。二、实验原理配位化学是无机化学学科的重要组成部分，它所研究的主要对象为配位化合物（Complex，简称配合物）。配合物是由可以给出孤对电子或多个不定域电子的一定数目的离子或分子（称为配体）和具有接受孤对电子或多个不定域电子的空位的原子或离子（统称为中心原子）按一定的组成和空间构型所形成的化合物。1893年，诺贝尔奖获得者A，Werner教授发表了第一篇关于配位学说的论文，提出了配位理论，标志着配位化学的创立。此后，配位化学始终处于无机化学的发展前沿，并且在深度和广度上都发生了很大的变化。配位化合物已广泛应用于日常生活、工业生产及生命科学中。制镜工艺是以银氨配合物溶液为原料，利用银镜反应，在玻璃后面镀上一层光亮的银图层。配位催化中催化反应的机理常会涉及到配位化合物中间体。另外在生物学中，很多生物分子都是配合物，位于生物体微量金属元素前三位的铁、锌和铜存在于多种金属蛋白、金属酶的活性位点中，如铜在体内的主要作用是参与氧化还原反应，约有10多种酶含有铜，这些酶的功能范围从铁的利用到皮肤色素的形成。合成含铜等金属酶的模型化合物，模拟酶的活性，将为阐明酶的结构与功能之间的关系，揭示催化机理提供基础和依据。鉴于含铜等功能金属配合物的重要性，本实验选用1,10-菲啰嘛作为配体，分别与氯化铜合成两个含铜单核金属配合物，并研究了其与蛋白质的相互作用
实验二 含铜金属配合物的合成及其与牛血清白蛋白 的相互作用 一、实验目的 1．了解金属配合物的研究进展和应用。 2．学习含铜金属配合物的合成方法。 3．学习配合物与蛋白质相互作用的研究方法。 二、实验原理 配位化学是无机化学学科的重要组成部分，它所研究的主要对象为配位化合 物（Complex, 简称配合物）。配合物是由可以给出孤对电子或多个不定域电子的 一定数目的离子或分子（称为配体）和具有接受孤对电子或多个不定域电子的空 位的原子或离子（统称为中心原子）按一定的组成和空间构型所形成的化合物。 1893 年，诺贝尔奖获得者 A. Werner 教授发表了第一篇关于配位学说的论文， 提出了配位理论，标志着配位化学的创立。此后，配位化学始终处于无机化学的 发展前沿，并且在深度和广度上都发生了很大的变化。 配位化合物已广泛应用于日常生活、工业生产及生命科学中。制镜工艺是以 银氨配合物溶液为原料，利用银镜反应，在玻璃后面镀上一层光亮的银图层。配 位催化中催化反应的机理常会涉及到配位化合物中间体。另外在生物学中，很多 生物分子都是配合物，位于生物体微量金属元素前三位的铁、锌和铜存在于多种 金属蛋白、金属酶的活性位点中，如铜在体内的主要作用是参与氧化还原反应， 约有 10 多种酶含有铜，这些酶的功能范围从铁的利用到皮肤色素的形成。合成 含铜等金属酶的模型化合物，模拟酶的活性，将为阐明酶的结构与功能之间的关 系，揭示催化机理提供基础和依据。 鉴于含铜等功能金属配合物的重要性，本实验选用 1,10-菲啰啉作为配体， 分别与氯化铜合成两个含铜单核金属配合物，并研究了其与蛋白质的相互作用
相关反应式如下：CuCl2phen[Cu(phen)2CI]CIIICuCl2phenCC[Cu(phen)Cl2]三、主要仪器和试剂1.主要仪器：电子天平、磁力搅拌器、离心机、过滤装置、圆底烧瓶等反应装置、容量瓶、紫外光谱仪。2.主要试剂1,10-菲罗啉（phen，分析纯）；CuCl2H2O（分析纯）；乙醇（分析纯）；乙醚（分析纯)；牛血清白蛋白（BSA)；三羟甲基氨基甲烷。四、实验步骤1.[Cu(phen)Ch]的制备CuClz2H,O（0.0426g，0.25mmol）溶解在15mL乙醇溶剂中，在搅拌条件下向该金属盐溶液中加入1,10-菲罗啉（phen）（0.0450g，0.25mmol）的乙醇溶液
相关反应式如下： + CuCl2 phen [Cu(phen)2Cl]Cl N N N N 2 Cu N N Cl + Cl - II 三、主要仪器和试剂 1．主要仪器： 电子天平、磁力搅拌器、离心机、过滤装置、圆底烧瓶等反应装置、容量瓶、 紫外光谱仪。 2．主要试剂 1,10-菲罗啉（phen, 分析纯）；CuCl2•2H2O（分析纯）；乙醇（分析纯） ； 乙醚 （分析纯）； 牛血清白蛋白（BSA）；三羟甲基氨基甲烷。 四、实验步骤 1. [Cu(phen)Cl2]的制备 CuCl2•2H2O（0.0426g，0.25mmol）溶解在 15 mL 乙醇溶剂中，在搅拌条件 下向该金属盐溶液中加入 1,10-菲罗啉(phen)（0.0450g，0.25mmol）的乙醇溶液 + CuCl2 phen [Cu(phen)Cl2] N N N N Cu Cl Cl
15mL，该混合液在室温下搅拌半个小时。过滤收集亮绿色的固体产物，用乙醇、乙醚洗涤干燥。元素分析：计算值，CuC12HgN2Cl2:C，45.78;H,2.54；N，8.9；实验值：C,45.59;H,2.53；N,8.78。红外光谱：Vmax,cm(KBr):vc=N.C=c1607,1586。2.[Cu(phen)2CI]CI-5H0的制备CuCl2.2H2O（0.0426g，0.25mmol）溶解在15mL乙醇溶剂中，在搅拌条件下向该金属盐溶液中加入1,10-菲罗啉（phen）（0.0901g，0.5mmol）的乙醇溶液15mL，该反应液在室温下搅拌半个小时，离心除去不溶固体，滤液放置在乙醚氛围中静置。一星期后过滤收集绿色的固体产物，用乙醚洗涤干燥。元素分析：计算值，CuC24H26N4OsCl2:C,49.26H,4.44;N,9.58；实验值：C,49.25;H,4.40；N,9.43。红外光谱：Vmax,cm(KBr):vc=N,C=c1606,1587。3.配合物与BSA的相互作用BSA结合实验都在Tris-HCI缓冲溶液（pH=7.2）中进行。测定BSA溶液（20uM）紫外吸收，再分别加入配合物（4uM、8uM、12uM）测定混合溶液的紫外吸收。五、思考题(1）为什么不同配体所形成的配合物的电荷不同？(2）查阅资料并结合实验，简单介绍含铜配合物中铜中心的配位数通常有几种?六、参考文献[1]】郭子建、孙为银《生物无机化学》科学出版社，2006年2月。[2] P. Majumdar, A. K. Ghosh, L. R. Falvello, S.M. Peng, S. Goswami, InorgChem.,1998,37,1651-1654.[3] B. Louis , C. Detoni, N. M. F. Carvalho , C.D. Duarte , O.A.C. Antunes, AppliedCatalysisA,General2009,360,218-225
15 mL，该混合液在室温下搅拌半个小时。过滤收集亮绿色的固体产物，用乙醇、 乙醚洗涤干燥。元素分析：计算值，CuC12H8N2Cl2: C, 45.78; H, 2.54; N, 8.9；实 验值：C, 45.59; H, 2.53；N, 8.78。红外光谱：vmax, cm-1 (KBr): vC=N,C=C 1607, 1586。 2. [Cu(phen) 2Cl]Cl•5H2O 的制备 CuCl2•2H2O（0.0426g，0.25mmol）溶解在 15 mL 乙醇溶剂中，在搅拌条件 下向该金属盐溶液中加入 1,10-菲罗啉(phen)（0.0901g，0.5mmol）的乙醇溶液 15mL，该反应液在室温下搅拌半个小时，离心除去不溶固体，滤液放置在乙醚 氛围中静置。一星期后过滤收集绿色的固体产物，用乙醚洗涤干燥。元素分析： 计算值，CuC24H26N4O5Cl2: C, 49.26 H, 4.44; N, 9.58；实验值：C, 49.25; H, 4.40； N, 9.43。 红外光谱：vmax, cm-1 (KBr): vC=N,C=C 1606, 1587。 3. 配合物与 BSA 的相互作用 BSA 结合实验都在 Tris-HCl 缓冲溶液（pH=7.2）中进行。测定 BSA 溶液 （20µM）紫外吸收，再分别加入配合物（4µM、8µM、12µM）测定混合溶液的 紫外吸收。 五、思考题 (1) 为什么不同配体所形成的配合物的电荷不同？ (2) 查阅资料并结合实验，简单介绍含铜配合物中铜中心的配位数通常有几 种？ 六、参考文献 [1] 郭子建、孙为银 《生物无机化学》科学出版社，2006年2月。 [2] P. Majumdar, A. K. Ghosh, L. R. Falvello, S.M. Peng, S. Goswami, Inorg. Chem., 1998, 37,1651-1654. [3] B. Louis , C. Detoni , N. M. F. Carvalho , C.D. Duarte , O.A.C. Antunes, Applied Catalysis A, General 2009, 360, 218-225
实验三相图计算和相图测定一、实验目的1.用FactSage软件分析二元固液体系相图和热力学数据，以获得一系列描述各相热力学性质和温度、组成关系的方程，计算二元固液体系的相图。2.用差热分析法测定二元固液体系相图。3.了解差热分析的原理和差热分析仪的构造，学会操作技术。二、实验原理目前相图计算主要利用两种方法：热力学方法和化学键参数方法。热力学方法计算相图是随着热力学、统计力学与计算技术的发展而逐渐形成的一门介于热化学、相平衡原理和计算技术之间的边缘学科分支一一CALPHAD（ComputerCouplingofThermochemistryandPhaseDiagram）。热力学的研究和CALPHAD技术的发展已经可以同时分析体系的相图和热力学数据，以获得一系列描述各相热力学性质和温度、组成关系的方程，并可确保相图和其他热力学数据的热力学自相一致性。加拿大蒙特利尔综合工业大学PeltonA.D和BaleW.C教授领导的研究组及德国GTT公司的HackK和ErikssonG博士研制的相图软件FactSage，是集化合物和多种溶液（尤其是炉渣、熔镜和熔盐）体系的热化学数据库与先进的多元多相平衡计算程序ChemSage为代表的多种功能计算程序为一体的综合性集成热力学计算软件。具有数据库内容丰富、计算功能强大以及Windows平台下的操作简易等优势。FactSage主要由三种模块构成，即数据库模块、计算模块及处理模块。数据库模块包括ViewData、Compound及Solution模块；计算模块包括Reaction、Predom、EpH、Equilib、PhaseDiagram及OptiSage模块处理模块包括Results、Mixture及Figure模块等。我们实验所采用的是FactSage5.5。差热分析法（DTA）是热分析的一种。它是一门在一定条件下同时加热或冷却样品和参比物，并记录二者之间的温度差的技术。因此，它是一种动态分析。物质在加热或冷却过程中，当达到某一温度时，往往会发生熔化、凝固、晶型转化、化合、分解、脱水、吸附等物理或化学变化。在发生这些变化时伴有恰变
实验三 相图计算和相图测定 一、实验目的 1. 用 FactSage 软件分析二元固液体系相图和热力学数据，以获得一系列描述 各相热力学性质和温度、组成关系的方程，计算二元固液体系的相图。 2. 用差热分析法测定二元固液体系相图。 3. 了解差热分析的原理和差热分析仪的构造，学会操作技术。 二、实验原理 目前相图计算主要利用两种方法：热力学方法和化学键参数方法。热力学方 法计算相图是随着热力学、统计力学与计算技术的发展而逐渐形成的一门介于热 化学、相平衡原理和计算技术之间的边缘学科分支——CALPHAD（Computer Coupling of Thermochemistry and Phase Diagram）。热力学的研究和 CALPHAD 技 术的发展已经可以同时分析体系的相图和热力学数据，以获得一系列描述各相热 力学性质和温度、组成关系的方程，并可确保相图和其他热力学数据的热力学自 相一致性。 加拿大蒙特利尔综合工业大学Pelton A.D和Bale W.C教授领导的研究组及德 国GTT公司的Hack K 和Eriksson G博士研制的相图软件FactSage，是集化合物和 多种溶液(尤其是炉渣、熔锍和熔盐) 体系的热化学数据库与先进的多元多相平 衡计算程序ChemSage为代表的多种功能计算程序为一体的综合性集成热力学计 算软件。具有数据库内容丰富、计算功能强大以及Windows平台下的操作简易等 优势。FactSage主要由三种模块构成，即数据库模块、计算模块及处理模块。数 据库模块包括View Data 、Compound 及Solution模块；计算模块包括Reaction、 Predom、EpH、Equilib、Phase Diagram及OptiSage模块；处理模块包括Results、 Mixture及Figure模块等。我们实验所采用的是FactSage 5.5。 差热分析法（DTA）是热分析的一种。它是一门在一定条件下同时加热或 冷却样品和参比物，并记录二者之间的温度差的技术。因此，它是一种动态分析。 物质在加热或冷却过程中，当达到某一温度时，往往会发生熔化、凝固、晶型转 化、化合、分解、脱水、吸附等物理或化学变化。在发生这些变化时伴有焓变
因而产生热效应。这时在体系的温度一时间曲线上会发生停顿（平台）、转折，但在许多情况下，体系中发生的热效应相当小，不足以引起体系温度有明显的变化，从而曲线顿、折并不显著，甚至根本显示不出来。在这种情况下，常将有物相变化的物质和一个参比（或称基准）物质（它在实验温度变化的整个过程中不发生相变，没有任何热效应产生，如Al2O3，MgO等）在程序控温条件下进行加热或冷却，一且被测物质发生相变，则在被测物质和参比物之间会产生温度差。差热分析就是测定这种温度差与温度关系的一种技术，它可用于分析物质变化的规律，确定其结构、组成或测定其转化温度、相变温度、热效应等物理化学性质。实验时，将被测物质和热稳定参比物同置于导热良好的里，娲放在一个可以按所规定的速度程序升温或降温的电炉中，然后分别用热电偶和温差电偶记录温度以及被测物质与参比物间的温差，随着测定时间的延续可得一张温差随温度变化的变化图，称为差热图或热谱图，图1即为一张理想的差热图。当放热温度差热分析DTA00T图1理想的差热图被测物质没有发生变化时，被测物质与参比物温度相同，二者温度差△T为零，在差热图上显示水平线段（如图1中的ab、de、gh线段，此线称为基线）。当被测物质发生变化时，即有吸热或放热现象产生，此热效应就会使被测物质的温度与参比物的温度不一致，这时差热图的曲线上就会出现峰（efg）或谷（bcd），通常规定放热峰△T为止，吸热峰△T为负，直到过程变化结束，经热传导被测物质与参比物间的温度又趋一致，又复现水平线段（见图1中的de、gh）。在实际测量中，由于被测物质与参比物的比热、导热系数、装填的蔬密程度不可能完全相同，再加上样品在测定过程中可能发生收缩或膨胀，还有两支热电偶的热电
因而产生热效应。这时在体系的温度—时间曲线上会发生停顿（平台）、转折， 但在许多情况下，体系中发生的热效应相当小，不足以引起体系温度有明显的变 化，从而曲线顿、折并不显著，甚至根本显示不出来。在这种情况下，常将有物 相变化的物质和一个参比（或称基准）物质（它在实验温度变化的整个过程中不 发生相变，没有任何热效应产生，如 Al2O3，MgO 等）在程序控温条件下进行加 热或冷却，一旦被测物质发生相变，则在被测物质和参比物之间会产生温度差。 差热分析就是测定这种温度差与温度关系的一种技术，它可用于分析物质变化的 规律，确定其结构、组成或测定其转化温度、相变温度、热效应等物理化学性质。 实验时，将被测物质和热稳定参比物同置于导热良好的坩埚里，坩埚放在一 个可以按所规定的速度程序升温或降温的电炉中，然后分别用热电偶和温差电偶 记录坩埚温度以及被测物质与参比物间的温差，随着测定时间的延续可得一张温 差随温度变化的变化图，称为差热图或热谱图，图 1 即为一张理想的差热图。当 被测物质没有发生变化时，被测物质与参比物温度相同，二者温度差△T 为零， 在差热图上显示水平线段（如图 1 中的 ab、de、gh 线段，此线称为基线）。当被 测物质发生变化时，即有吸热或放热现象产生，此热效应就会使被测物质的温度 与参比物的温度不一致，这时差热图的曲线上就会出现峰（efg）或谷（bcd）， 通常规定放热峰△T 为正，吸热峰△T 为负，直到过程变化结束，经热传导被测 物质与参比物间的温度又趋一致，又复现水平线段（见图 1 中的 de、gh）。在实 际测量中，由于被测物质与参比物的比热、导热系数、装填的疏密程度不可能完 全相同，再加上样品在测定过程中可能发生收缩或膨胀，还有两支热电偶的热电
势也不一定完全等同，因而差热基线就会发生漂移，峰（或谷）的前后基线不一定在一条直线上。差热峰可能较平坦，使e、f、g（或b、c、d）三个转折点不明显，这时可以通过作切线的方法来确定转折点及峰的面积（见图2）。图中的阴影部分就为校正后的峰面积。-Ah1L1TeTeT图2基线漂移的校正理论计算与实验测定相结合是以较少的实验工作量构筑高精度相图，并获得一套与相图热力学自相一致的热力学数据的最佳方法。三、仪器与试剂WCT一ID型微机差热天平，α一AlO3（A.R），氧化铝，电子天平，所测相图体系的试剂（如熔盐、金属或氧化物等）、计算机、FactSage5.2软件等。四、实验步骤（一）相图计算1．打开计算机，进入5.4软件。在软件首页，选择Calculate模式下的PhaseDiagram.2．打开计算机窗口上的PhasSage快捷方式，打开PhasSagePPT文件，对照软件，学习软件的操作。3．根据指导教师的要求，利用软件计算选定的二元熔盐及三元氧化物体系的相图，并记录计算所得数据。（二）相图测定
势也不一定完全等同，因而差热基线就会发生漂移，峰（或谷）的前后基线不一 定在一条直线上。差热峰可能较平坦，使 e、f、g（或 b、c、d）三个转折点不 明显，这时可以通过作切线的方法来确定转折点及峰的面积（见图 2）。图中的 阴影部分就为校正后的峰面积。 理论计算与实验测定相结合是以较少的实验工作量构筑高精度相图，并获得 一套与相图热力学自相一致的热力学数据的最佳方法。 三、仪器与试剂 WCT—1D 型微机差热天平，α —Al2O3（A.R），氧化铝坩埚，电子天平，所 测相图体系的试剂（如熔盐、金属或氧化物等）、计算机、FactSage 5.2 软件等。 四、实验步骤 （一） 相图计算 1. 打开计算机，进入 5.4 软件。在软件首页，选择 Calculate 模式下的 Phase Diagram。 2. 打开计算机窗口上的 PhasSage 快捷方式，打开 PhasSage PPT 文件，对 照软件，学习软件的操作。 3. 根据指导教师的要求，利用软件计算选定的二元熔盐及三元氧化物体系 的相图，并记录计算所得数据。 （二）相图测定