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分析试样的分解之熔融法

浏览数量:0     作者:本站编辑     发布时间: 2021-11-23      来源:本站

熔融法是指将试样与酸性或碱性固体熔剂混合,在高温下让其进行复分解反应,使欲测组分转变为可溶于水或酸的化合物,如钠盐、钾盐、硫酸盐或氯化物等。不溶于水、酸或碱的无机试样一般可采用这种方法分解。熔融法分解能力强,但熔融时要加入大量熔剂(一般为试样的6~12倍),故会带入熔剂本身的离子和其中的杂质。熔融时坩埚材料的腐蚀,也会引入杂质。因此,如果试样的大部分组分可溶于酸等溶剂,则先用酸等使试样的大部分溶解,将不溶于酸的部分过滤,然后再用较少量的熔剂进行熔融,将熔融物的溶液与溶于酸的溶液合并,制成分析试液。

根据熔剂的性质可分为酸融法和碱熔法两种。酸融法适合于分解碱性试样,碱性熔剂宜用于熔融酸性试样。如酸性矿渣、酸性炉渣和酸不溶试样可采用碱性熔剂,使它们转化为易溶于酸的氧化物或碳酸盐。常用的溶剂及其性质如下。

  (1)K2S2O7KHSO4    KHSO4的熔点为419℃,K2S2O7熔点为219℃,后者经灼烧亦生成K2S2O7。

2KHSO4=K2S2O7+H2O

所以,两者的作用是一样的。这类溶剂在300℃以上可与碱或中性氧化物作用,生成可溶性的硫酸盐。如分解金红石时:

TiO2+2K2S2O7=TiSO42+2K2SO4

该法常用于分解Al2O3Cr2O3Fe3O4ZrO2钛铁矿,铬矿,中性耐火材料(如铝砂、高铝砖)及碱性耐火材料(如镁砂、镁砖)等。

K2S2O7熔剂进行熔融时,温度不要超过500℃,以防止SO3过多、过早地损失掉。熔融物冷却后用水溶解时,应加入少量酸,以免有些元素(如、)发生水解而产生沉淀。

  (2)铵盐混合熔剂    采用铵盐混合熔剂熔样,效果也较好。铵盐混合熔剂熔解能力强,分解速度快,试样在2~3min内即可分解完全。该方法的原理是基于铵盐在加热时分解产生的无水酸在高温下具有很强的溶解能力。一些铵盐的热分解如下:

NH4FNH3+HF

NH42SO4→(NH4S2O7+1/2O2

5NH4NO34N2+9H2O+2HNO3

对于不同试样可以选用不同比例的上述铵盐的混合物。用此法熔样一般采用瓷坩埚,对于硅酸盐试样则采用镍坩埚,在110~350℃下熔融,铵盐的用量为试样量的10~15倍。

  (3)氟氢化钾    为弱酸性熔剂,浸取熔块时,F-有络合作用。熔剂的用量为试样量的8~10倍,置于铂皿中在低温下熔融。主要用于分解硅酸盐、稀土和钍的矿石。
  (4)Na2CO3K2CO3    常用于分解硅酸盐和硫酸盐等。熔融时发生复分解反应,使试样中的阳离子转变为可溶于酸的碳酸盐或氧化物,阴离子则转变为可溶性的钠盐。例如熔融钠长石(NaAlSi3O8)和重晶石(BaSO4)的反应分别为:

NaAlSi3O8+3Na2CO3=NaAlO2+3Na2SiO3+3CO2

BaSO4+Na2CO3=Na2SO4+BaCO3

Na2CO3的熔点为853℃,K2CO3的熔点为890℃,在熔融时常将其混合使用,熔点可降低到712℃。有时为了增强氧化性,采用Na2CO3KNO3的混合熔剂,这样可以使Cr2O3化为Na2CrO4Na2CrO4转化为Na2MnO4如果在Na2CO3熔剂中加入硫,则可使含砷、锑、锡的试样转变为硫代酸盐而溶解。如锡石(SnO2)的分解反应为:

2SnO2+2Na2CO3+9S=3SO2+2Na2SnS3+2CO2

  (5)Na2O2    是强氧化性、强碱性熔剂。它们分解难溶于酸的铁、铬、镍、钼、钨的合金和各种铂合金,以及难分解的矿石,如铬矿石、钛铁矿、绿柱石、铌-钽矿石、锆英石和电气石等。由于Na2O2的强氧化性,矿石中的元素可被转变为高价状态。例如,铬铁矿的分解反应为:

2FeO·Cr2O3+7Na2O2=2NaFeO2+4Na2CrO4+2Na2O

有时为了降低熔融温度,采用Na2O2NaOH的混合熔剂。为了减缓氧化作用的剧烈程度,可采用Na2O2Na2CO3的混合熔剂,用来分解硫化物或砷化物矿石。

  (6)NaOH或KOH    常用来分解硅酸盐、磷酸盐矿物、钼矿石和耐火材料等。用NaOH或KOH分解黏土的反应如下:

Fe2O3·2SiO2·H2O+6NaOH=2NaSiO3+4H2O

氢氧化物熔剂的优点是熔融速度快、熔块易溶解,而且熔点低(NaOH熔点为318℃,KOH熔点为380℃)。因此,氢氧化物熔融法得到广泛应用。

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徐花婷

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