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第2章试样的采取、制备和分解(2)讲解


材料的腐蚀,也会使试液受到沾污,所以尽管熔融法分解能力很
强,也只有在用溶剂溶解不了时才应用。熔融法分酸熔法和碱熔 法两种。
• (1)酸熔法 常用的酸性熔剂有焦硫酸钾 (K2S2O7)(熔点419℃)和硫酸氢钾 (KHSO4)(熔点219℃)。硫酸氢钾灼 烧后失去水分,亦生成焦硫酸钾, 2KHSO4=K2S2O7+H2O 所以,两者的作用是相同的。
二、分解试样的方法
• 试样的品种繁多,所以各种试样的分解要采用
不同的方法。常用的分解方法大致可分为溶解
和熔融两种:溶解就是将试样溶解于水、酸、
碱或其它溶剂中;熔融就是将试样与固体熔剂 混合,在高温下加热,使欲测组分转变为可溶 于水或酸的化合物。
• 1、溶解 溶解比较简单、快速.所以分解试样尽可 能采用溶解的方法,如果试样不能溶解或溶解 不完全时,才采用熔融法。溶解根据使用溶剂 不同可分为酸溶法和碱溶法。水作溶剂、只能 溶解一般可溶性盐类。 (1)酸溶法 酸溶法是利用酸的酸性、氧化 还原性和络合性使试样中被测组分转入溶液。 钢铁、合金、有色金属、纯金属、碳酸盐类矿 物、部分硫化物,氧化物和磷酸盐类矿物,可 采用此法。 常用作溶剂的酸有盐酸、硝酸、硫酸、磷 酸、高氯酸、氢氟酸,以及它们的混合酸等。
• 盐酸还能分解许多金属的氧化物。氢氧 化物和碳酸盐类矿物。如: • CuO+2HCl=CuCl2+H2O
• • Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2↑
• 盐酸又能分解一部分硫化物(主要是硫化 铵组离子的硫化物和硫化镉)。生成H2S 和氯化物。如:
Cu+2HCl+H2O2=CuCl2+2H2O
• 单独使用HCl,不适宜于钢铁试样的的分解,因为会 留下一些褐色的碳化物。 当用HNO3溶解硫化矿物时,会析出大量单质硫, 常包藏矿样,妨碍继续溶解,如先加入HCl,使大部
分硫形成H2S挥发,再加入HNO3使试样分解完全,可
以避免上述现象,HCl+H2O2,HCl+Br2是分解硫化矿 物和某些合金的良好溶剂。
• ⑥ 氢氟酸(HF,相对密度1.13,含量40%,浓度 22mol/L):纯氢氟酸是无色液体,是一种弱酸,它对 一些高价元素有很强的络合作用,能腐蚀玻璃、陶瓷 器皿。氢氟酸和大多数金属均能产生反应,反应后, 金属表面生成一层难溶的金属氟化物,结果就阻止进 一步反应。因此,它常与HNO3、H2SO4或HClO4混 合作为溶剂,用来分解硅铁、硅酸盐以及含钨、铌的 合金钢等。 用氧氟酸分解试样应在铂器皿或聚四氟乙烯塑料器 皿中进行。 氢氟酸对人体有毒性和腐蚀性,皮肤被HF灼伤溃 烂,不易愈合。使用氢氟酸时应戴上橡皮手套,注意 安全。
• 磷酸溶样的缺点是:如加热温度过高,时间过 长,将析出难溶性的焦磷酸盐沉淀;并对玻璃 器皿腐蚀严重;以及溶样后如冷却过久,再用 水稀释,会析出凝胶。为了克服上述缺点,应 将试样研磨细一些,温度低些,时间短些,并 不断摇动,冒白烟就应停止加热,溶液未完全 冷却时即用水稀释。
• ⑤ 高氯酸(HClO4,相对密度1.67,含量70%,浓度
• ⑦ 混合溶剂:在实际工作中常应用混合溶剂,混合
溶剂具有更强的溶解能力。最常用的混合溶剂是王水 (3份HCl+1份HNO3)。由于HCl的络合能力和HNO3的
氧化能力,它可以溶
解单独用HCl或HNO3所不能溶解的贵金属如铂、金 等以及难溶的HgS等物。 3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO↑+ 8H2O 所以在洗涤铂器皿时不能用王水。 常用的混合溶剂还有逆王水(1份HCl+3份HNO3)、 硫酸和磷酸、硫酸和氢氟酸、盐酸和高氯酸、盐酸和
过氧化氧等等。
• ⑧加压溶解法:在密闭容器中,用酸或混合酸加热分 解试样时,由于蒸气压增高,酸的沸点提高,可以热 到较高的温度,因而使酸溶法的分解效率提高。在常 压下难溶于酸的物质,在加压下可能溶解,例如,用 HF-HClO4在加压条件下,可分解刚玉(Al2O3),钛 铁矿(FeTiO3)、铬铁矿(FeCrO4)、钽铌铁矿 (FeMn(Nb、Ta)2O6)等难溶试样。另外。在加压下 消煮一些生物试样,可以大大缩短消化时间。
• ③硫酸(H2SO4,相对密度1.84。含量98%,C (H2SO4)=18mol/L);纯硫酸是无色油状液体, 它与水混合时,放出大量热,1mol硫酸放热 4537.2J(19 kcal)。故在配制稀硫酸时必需将浓硫酸 徐徐加入水中,并随加搅拌以散热。切不可相反进行, 否则由于放出大量热,水即迅速蒸发至使溶液飞溅。 浓硫酸具有强烈的吸水性,可吸收有机物中的水使 碳析出,是一种强的脱水剂。在高温时,又是一种相 当强的氧化剂(稀H2SO4无氧化能力),与碳作用,碳 被氧化为二氧化碳。 C+2H2SO4=CO2↑+2SO2↑+2H2O
• 硫酸沸点(338℃)比较高,溶样时加热蒸发到冒出 SO3白烟,可除去试液中挥发性的HCl、HNO3、HF 及水等。这个性质在化学分析中被广为应用,以消除 去上述这些酸的的阴离子对测定可能造成的干扰,但 冒白烟的时间不宜过长,否则生成难溶于水的焦硫酸 盐。 除钙、锶、钡、铅、一价汞的硫酸盐难溶丁水外, 其它金属的硫酸盐一般都易溶于水。 硫酸可溶解铁、钴、镍、锌等金属及其合金。 硫酸常用来分解独居石、萤石和锑、铀、钛等矿物。 硫酸也常用于破坏试样中的有机物。
• (2)碱性熔法酸性试样如酸性氧化物(硅酸盐、 粘土)、酸性炉渣、酸不溶残渣等,均可采用 碱熔法。 常用的碱性熔剂有Na2CO3(熔点853℃)、 K2CO3(熔点903℃),NaOH(熔点318℃), KOH(熔点404℃),Na2O2(熔点460℃)和它 们的混合熔剂。

1)Na2CO3或K2CO3:经常把两者混合使用, 这样熔点可降到712℃左右,用来分解硅酸盐、 硫酸盐等。 2)Na2O2:强氧化性,强腐蚀性,为减缓反 应的剧烈常与Na2CO3混合使用,用Na2O2 时不能让有机物存在,会发成爆炸。 3)氢氧化钠或氢氧化钾:常用天铝土矿, 硅酸盐的分解,在分解难溶矿物时,可与少量 Na2O2混合,或与少量KNO3混合使用。 4)混合熔剂烧结法(混合试剂半熔法): 在低于熔点的温度下,试样与固体试剂发生反 应,和熔融法相比,加热时间长,温度低,不 易损坏坩埚,可在瓷坩埚中进行。
• ②硝酸(HNO3,相对密度1.42 。含量
70%,浓度16mol/L):纯硝酸是无色的
液体,加热或受光的作用即可促使它分
解.分解的产物是NO2,致使硝酸呈现
黄棕色。其分解反应式为:
4HNO3=4NO2+O2+2H2O
• 浓硝酸是最强的酸和最强的氧化剂之一,随着
硝酸的稀释,其氧化性能亦随之而降低。所以,
(2)碱溶法
• 一般用20%~30%NaOH溶液作溶剂,主要溶解金属
铝及铝、锌等有色合金。 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
反应可在银或聚四氟乙烯塑料器皿中进行,试样中
的铁、锰、铜、镍、镁等形成金属残渣析出,铝、锌、 铅、锡和都分硅形成含氧酸根进入溶液中。可以将溶 液与金属残渣过滤分开。溶液用酸酸化,金属残渣用 HNO3溶解后,分别进行分折。
2.熔融

熔融分解是利用酸性或碱性熔剂与试样混合,在高温下进行复分
解反应,将试样中的全部组分转化为易溶于水或酸的化合物(如 钠盐、钾盐、硫酸盐及氯化物等)。由于熔融时反应物的浓度和
温度都比用溶剂溶解时高得多,所以分解试佯的能力比溶解法强
得多。但熔融时要加入大量熔剂(约为试样质量的6~12倍),因 而熔剂本身的离子和其中的杂质就带入试液中,另外熔融时坩埚
12mol/L):又名过氯酸,纯高氯酸是无色液体,在热 浓的情况下它是一种强氧化剂和脱水剂。用HClO3分 解试样时,能把铬氧化为Cr2O72-,钒氧化为VO3-, 硫氧化为SO42-。高氯酸沸点为203℃,用它蒸发赶 止低沸点酸后,残渣加水很容易溶解,而用H2SO4蒸 发后的残渣则常常不易溶解。除K+、NH4+等少数离 子外,其它金属的高氯酸盐都是可溶性的。
• 高氯酸常被用来溶解铬矿石,不锈钢、钨铁及 氟矿石等。 热、浓HClO4遇有机物常会发生爆炸,当 试样含有机物时,应先用浓硝酸蒸发破坏有机 物,然后加入HClO4,蒸发HClO4的浓烟容易 在通风道中凝聚,故经常使用HClO4的通风橱 和烟道,应定期用水冲洗,以免在热蒸汽通过 时.凝聚的HClO4与尘埃、有机物作用,引起 燃烧或爆炸。 70%的HClO4沸腾时(不遇有机物)没有任何 爆炸危险。热、浓的HCIO4造成的烫伤疼痛 且不易愈合,使用时要极其注意。
硝酸作为溶剂,兼有酸的作用和氧化作用,溶 解能力强而且快。除铂、金和某些稀有金属外, 浓硝酸能分解几乎所有的金属试样,硝酸与金 属作用不产生H2。这是由于所生的氢在反应
过程中被过量硝酸氧化之故。绝大部分金属与
硝酸作用生成硝酸盐,几乎所有的硝酸盐都易
溶于水。
• 硝酸被还原的程度,是根据硝酸的浓度和金属活泼的 程度决定的,浓硝酸一般被还原为NO2,稀硝酸通常 被还原为NO。若硝酸很稀,而金属相当活泼时,则生 成NH3,而NH3与过量HNO3作用生成NH4NO3。例 如: Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Pb+8HNO3(稀)=3Pb(NO3)2+2NO↑+4H2O 4Mg+10HNO3(极)=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O 值得注意的是有些金属如铁、铝、铬等虽然能溶于 稀硝酸,但却不易和浓硝酸作用。这是因为浓捎酸将 它们表面氧化生成一层致密的氧化物薄膜。阻止了进 一步的反应。
• ④ 磷酸(H3PO4,相对密度1.69。含量85%, C(H3PO4)=15mol/L):纯磷酸是无色糖浆状 液体,是中强酸。也是一种较强的络合剂,能 与许多金属离子生成可溶性络合物。 磷酸在高温时分解试样的能力很强,绝大 多数过去认为不溶于酸的矿,如铬铁矿 钛铁 矿、铌铁矿、金红石都能被磷酸分解。 ‘ 钨、钼、铁等在酸性溶液中都能与磷酸形 成无色络合物,因此,常用磷酸作某些合金钢 的溶剂。
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