第三章 试样的分解
试样的分解是化学分析实验工作的重要环节。如果试样分解的方法选择不当,不仅浪费化学试剂、延误分析实验工作周期,还会造成试样分解的不完全,或者被测定物质的损失,或者引进了干扰测定的物质,都会造成分析实验结果失真。所以,试样分解对于化学分析实验工作具有重要作用。
试样的品种繁多,试样的分解要采用不同的方法。常用的试样分解方法大致可分为溶解和熔融两种。溶解就是将试样溶于水、酸、碱或其他溶剂中;熔融就是将试样与固体熔剂混合,在高温下加热熔融,使待测组分转变成可溶于水或酸的化合物。还有很多时候要将两种方法结合起来,即用酸将试样溶解后,将少量不溶的残渣过滤出来,再用适当熔剂熔融,用水或酸浸提后并入主液。
另外,测定有机物中的无机元素时,应将无机元素提取出来,除去有机物主体。
试样的分解要着重注意以下几点:
①试样应分解完全,处理(溶解或熔融)后的试样溶液不应残留原试样的细屑或粉末等。
②试样的分解过程中待测定成分不应有挥发损失。如测定钢铁中的磷时,不能单独用HCl或H2SO4分解试样,而应当用HCl(或H2SO4)+HNO3的混合酸,将磷氧化成H3PO4进行测定,避免部分磷生成挥发性的磷化氢(PH3)而损失。
③分解过程中不应引入被测组分和干扰物质。如测定钢铁中的磷时显然不能用H3PO4来溶解试样;测定硅酸盐中的钠时,不能用Na2CO3来熔融分解试样。
试样分解方法的选择主要决定于试样本身的组成与性质。如普通碳素钢可用稀HNO3溶液迅速简便地溶解,但不锈钢单用HNO3就几乎不溶了,需用HCl及其混酸。除此之外,还要考虑测定什么成分,所用的测定方法以及干扰离子的影响。应综合考虑试样分解完全、步骤简便、快速经济、测定容易等因素。
对于矿石的分解,问题就较复杂些,分解试样时还要着重考虑以下方面:
①根据不同的测定对象选择分解方法。如测定铁矿石中Ca、Mg时,可以用HNO3溶解试样。但如果要测定Fe的含量,则必须用HCl溶解试样,必要时还要加入SnCl2,以保证全部Fe元素进入溶液。测定完Fe含量后,在测定Ca、Mg时需预先将Fe元素分离出去。
②根据不同的测定方法选择分解方法。如用发生H2S法测定矿石中的S,只能用HCl来溶解试样。如用BaSO4重量法测定S,必须用HNO3或王水把S氧化成硫酸根离子(S),单用HCl就不行。而如果用碘量法测定生成的SO2,则应采用在高温(1300℃)氧气流中燃烧的方法分解试样。
③根据干扰元素(离子)选择适当的分解方法。在用碘量法测定软锰矿石中的MnO2时,应加入硫磷混酸溶解试样,使P与Fe3+结合形成配合物,避免Fe3+杂质对测定的影响。
用硫酸亚铁铵法测定软锰矿中的MnO2含量时,若第一步采用HCl溶解试样,则应在试样溶解后,加入硫酸并加热至冒浓白烟,以有效除去Cl-,防止Cl-与Ag+结合生成沉淀,减弱AgNO3的催化作用。
又如在磁铁矿中测定V或Cr时,可以用Na2O2,也可以用K2S2O7来进行熔融。用Na2O2时,V、Cr氧化成为可溶于水的钒酸钠、铬酸钠,而干扰测定的Ti、Fe元素则生成氢氧化物沉淀而分离出来。若用K2S2O7则无此作用。