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。