實驗室前處理儀器--微波消解溶解試樣的基本要求

一、注意防止出現以下情況

空氣污染、試劑空白以及容器污染;

待測元素揮發、被容器表面吸附或與容器材料相互作用而損失;樣品分解不完全。

二、要求

待測元素完全溶入溶液;溶解過程待測元素不損失;不引入或盡可能少引入影響測定

三、無機試樣前處理

1、水溶解

可溶性無機化合物,可以直接用水溶解制成測定溶液,如硫酸銅、氯化鈉等。但考慮到溶液的穩定性及與標準溶液酸度的一致性,往往要加入一些酸。

Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba等金屬也能在水中溶解,或在水蒸氣中生成可溶性鹽類。

為了使其中的其它測定元素進入溶液,也要將溶液酸化。

2、酸分解

大多數無機化合物、金屬、合金、礦石試樣能用酸溶解。常用的酸有鹽酸、硝酸、高氯酸、氫氟酸以及各種混合酸。有時也用硫酸和磷酸。用酸分解可通過加熱將多余的酸蒸發掉,便于控制溶液酸度,溶液基體比較簡單。容易獲得純度高的酸,不至于引入更多的干擾成分。

操作簡便,快速,設備簡單,是原子光譜分析中應用最多的溶樣方法。

(1)鹽酸:鹽酸是應用最多的酸,能溶解氧化還原電位比氫更負的金屬如? Fey Be、Mg、Ca、Sr、Bay Al、Ga、In、Zn、Sn、稀土等金屬;大多數金屬氧化物;碳酸鹽類礦物;有色金屬硫化礦等。

(2)硝酸:是一種強酸:同時也是一種強氧化劑:能氧化分解大多數有機物,多數用鹽酸溶解的金屬也能用硝酸溶解。一些氧化還原電位比氫正的元素能用硝酸溶解。

如:Ag、Cu、Pb、Co、Ni、Sb、Hg、Mn??Bi、Se、Te、V等金屬,大多數金屬氧化物、合金、有色金屬氧化礦等。由于硝酸特別是濃硝酸是一種強氧化劑:一些氧化物難溶的金屬不能用硝酸溶解:如鋁、錫等金屬。

(3)氫氟酸:氟離子是許多元素的絡合劑,不能用鹽酸和硝酸溶解的難熔金屬可用氫氟酸溶解。如:Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、V、Si、B金屬及其氧化物,硅酸鹽礦等。

(4)高氯酸:熱的高氯酸是強氧化劑,能溶解:不銹鋼,鎳鉻合金,稀土礦物:獨居石:菱鎂礦等。熱的高氯酸與有機物發生劇烈反應,會發生爆炸。與硝酸混合使用能消化單獨用硝酸不能完全消化的有機試樣。

(5)硫酸和磷酸:常用于分解難溶礦物:如:鉻鐵礦、稀土礦等。硫酸和磷酸的雜質含量一般比鹽酸和硝酸高,沸點也比較高,不容易蒸發除掉。由于磷酸根、硫酸根對很多元素的測定有干擾;而這類酸的粘度較高,不利于化,對℃ P也不利,除特殊情況外一般很少用應用。

3、混酸

(1)王水:三份濃鹽酸與一份濃硝酸的混合物稱為王水。

能用鹽酸和硝酸溶解的金屬、礦物幾乎都可以用王水溶解。Au、Pt、 Pd、Os、Rh、Cr、MO等不溶于單一酸的金屬也可用以王水溶解。

(2)鹽酸+過氧化氫;硝酸+過氧化氫

過氧化氫是一種強氧化劑,受熱分解為氧和水。鹽酸+過氧化氫是一種良好的溶劑。一些單獨用鹽酸不能溶解的金屬,可用鹽酸+過氧化氫分解。

如錫青銅、鉛錫焊料等。銅合金不溶于鹽酸,用硝酸分解時錫會以偏錫酸形態析出沉淀,阻礙分解反應的繼續進行。用鹽酸+過氧化氫分解,速度很快,并能得到穩定的澄清溶液。貴金屬銠也可以用鹽酸+過氧化氫在密封容器內分解,過氧化氫還是金屬鎢的有效溶劑。

硝酸+過氧化氫也是一種艮好的溶劑,一些用硝酸溶解緩慢的試樣,滴加少量過氧化氫能加速溶解。更多地用于消解有機試樣。

(3)硝酸+氫氟酸+高氯酸;硝酸+氫氟酸+硫酸

大多數硅酸鹽礦物可用上述混合酸分解。絕大多數元素的高氯酸鹽溶解度很高,用硝酸+氫氟酸+高氯酸處理,加熱趕掉多余的高氯酸,用稀鹽酸或稀硝酸溶解,可得到澄清的溶液。只有高氯酸鉀的溶解度較小,但一般并不造成影響。

使用氫氟酸時要在鉑器皿或聚四氟乙烯燒杯中進行

高氯酸和硫酸冒煙時溫度較高,會造成Hg、As、Se、Te、Ge?? Re、Os、Ru等元素的揮發損失。

4.堿溶

有些情況下,氫氧化鈉、氫氧化鉀等強堿溶液也用于溶解試樣。如:金屬鎢、金屬鋁、鋁合金等。高純鋁在鹽酸中溶解很慢,而在氫氧化鈉溶液中能迅速溶解。在引入的鈉鹽不影響測定的前提下也用來分解試樣。測定其中的金屬元素時,要將堿中和使金屬的氫氧化物溶解。

用堿溶解金屬鋁時,反應產生氫,能將As、Sb、Bi等元素還原成氫化物AsH3、SbH3、BiH3,造成揮發損失。

強堿溶液會腐蝕玻璃燒杯,測定一些常見元素時空白值高。有些礦石、化合物不能溶解在酸中,如:石英SiO、錫石Sno、金紅石TiO、鋯英石ZrSiO、碳化硅等,分解這些樣品必須用堿熔融。金屬鋨、銥、釕等很難溶于酸,也可用堿熔融分解。

堿埭融的埭劑有:氫氧化鈉、氫氧化鈉+氫氧化鉀、過氧化鈉、碳酸鈉、偏硼酸鋰、四硼酸鋰等。其中以過氧化鈉分解能力最強,幾乎能分解所有樣品,對坩堝的腐蝕也最強烈。

碳酸鈉、偏硼酸鋰和四硼酸鋰熔融,對坩堝的腐蝕較小,可在鉑坩堝、熱解石墨坩堝內進行。

5.焙燒

焙燒在低于熔劑熔點的溫度下分解試樣。燒結熔劑:碳酸鈉、碳酸鈣、過氧化鈉、氧化鎂等。燒結法熔劑用量比熔融法少,幾乎不腐蝕坩堝,引入的鹽類相應減少。

例如:90%碳酸鈉.1 0%硝酸鈉混合熔劑燒結,1.5、2 倍于試樣的熔劑,不超過780度燒結可分解絕大多數礦物。

6.干式灰化

干式灰化是使有機物燃燒,其中的金屬元素轉化為無機鹽,然后用適當的酸溶解灰分制成稀酸溶液,用于原子光譜測定。通常是將試樣置于鉑坩堝或瓷坩堝內,先在低溫電爐上使試樣炭化,然后放入馬弗爐內灰化。植物、蔬菜等鮮品應預先在烘箱內烘干后再灰化。為了縮短灰化時間,一般在700、8000C灰化。

灰化溫度在5000C以上,會造成一些元素的揮發損失。7000C時Hg??As、Se、Pb、Cd等元素幾乎揮發損失殆盡,Cr、Cd、Zn等元素也有部分損失。大多數生物樣品含氯,一些元素會以氯化物形式揮發損失。對于含氯的試樣灰化損失更為顯著。

灰化溫度在5000C以下,有機物灰化速度很慢,一般要數小時或更長時間。添加鎂、鋁、鋯等元素的硝酸鹽,灰化溫度在7000C時As等元素也不會損失。

對于有機試樣,干式灰化過程中Hg的損失是不可避免的。

干式灰化方法簡單快速,適合處理大批量樣品。對于痕量元素的分析,灰化過程的環境污染不可忽視。

尢其是添加大量硝酸鹽時,也造成空白值高,影響檢出限的降低。