消解所用酸的种类和用量

消解所用酸的种类和用量
消解试样使用最广泛的酸是HN03、HCl、HF、HCl04、H202等都是良好的微波吸收体，它们在微波炉中的稳定性、沸点和蒸汽压以及与试样的反应。

（1）HNO3（比重1.42,70%水溶液，w/w)
在常压下的沸点为120℃。

在0.5MPa下,温度可达176℃,它的氧化电位显著增大，氧化性增强.能对无机物及有机物进行氧化作用。

金属和合金可用硝酸氧化为相应的硝酸盐，这些硝酸盐通常易溶于水.部分金属元素，如Au、Pt、Nb、Ta、Zr不被溶解.Al 和Cr不易被溶解。

硝酸可溶解大部分的硫化物。

硝酸消化的主要有机样品有:饮料、植物、废水、聚合物等。

（2）HCl（1.19，37％)，沸点110℃
HCl不属于氧化剂，通常不用来消解有机物。

HCl在高压与较高温度下可与许多硅酸盐及一些难溶氧化物、硫酸盐、氟化物作用,生成可溶性盐。

许多碳酸盐、氢氧化物、磷酸盐、硼酸盐和各种硫化物都能被盐酸溶解.
（3)HCl04（72％），沸点130℃
是一种强氧化剂，能彻底分解有机物.但高氯酸直接与有机物接触会发生爆炸,因此，通常都与硝酸组合使用.或先加入HN03反应一段时间后再加入HC104。

HC104大都在常压下的预处理时使用,较少用于密闭消解中，要慎重使用。

（4）HF（38.3％），沸点112℃
在密闭容器中达180℃,会产生约0.8Mpa 的分压,能有效地使硅酸盐变成可挥发的SiF4，而留下其他要测量的元素。

少量HF与其他酸相结合使用,可有效地防止样品中待测元素形成硅酸盐。

（5)H2O2(30％），沸点107℃
过氧化氢的氧化能力随介质的酸度增加而增加.H202 分解产生的高能态活性氧对有机物质的破坏特别有利。

使用时通常先加HN03预处理后再加入H2O2 。

（6）H2S04（1。

84，98。

3%）,沸点338℃
硫酸是许多有机组织、无机氧化物、合金、金属及矿石等的有效溶剂。

它几乎可以破坏所有的有机物。

但在密闭消解时要严格监控反应温度，因为浓H2S04在达到沸点温度时可能熔化聚四氟乙烯内罐，浓H2S04的沸点是338℃，而聚四氟乙烯的使用温度不能超过240 ℃。

所以，一般不单独用H2S04，而是与HN03一起组合使用.
(7)HP04（1。

71，85%），沸点158℃
磷酸有较低的蒸气压，在0。

8MPa时温度可达240 ℃。

热HP04 适用于消解那些用HCl 消解时会使某些特定痕量组分挥发损失的铁基合金，磷酸还可溶解铬矿、氧化铁矿、铝炉渣等。

在微波消解时，常常采用两种或两种以上的酸组合（混合）使用，消解效果更好。

常使用的混合酸有以下几种。

（1）水,HCl:HNO3=3:1 v/v
王水需现配现用。

王水可用来溶解许多金属和合金，其中包括钢、高温合金钢、铝合金、锑、铬和铂族金属等。

植物体与废水也常使用它来进行消化。

王水可从硅酸盐基质中酸洗出
部分金属,但无法有效的加以完全溶解.除王水外，硝酸和盐酸还常以另外的比例混合在一
起使用，所谓的勒福特（Lefort）王水，也叫逆王水,是三份硝酸与一份盐酸的混合物。

可用来溶解氧化硫和黄铁矿。

（2) HN03：H2S04，常用的比例为1：1(v/）
这种混酸的最高温度仅比单纯HN03时的最高温度高10℃左右。

高温条件下,易于形成硫酸
盐络合物，还具有脱水和氧化的性质。

通常在完成最初的消化后，可加入H2O2 以完成消化.但是，只有当液量减少且冒S02气体后才能添加H202 。

用它消解的样品有：聚合物、脂肪及有机物质。

(3) HN03：HF,常用比例为5：1（v/v）
用其他方法很难处理的一些金属和合金,能与这种混合酸反应而被溶解。

这种混合酸对于溶解金属钛、铌、钽、锆、铪、钨及其合金特别有效,也可用来溶解铼、锡及锡合金、各种碳化物及氮化物、铀及钨矿石、硫化物矿石及各种硅酸盐。

(4） H2S04:H3P04，常用的比例为1:1（v/v)
此种混合酸可在低压下产生极高的温度,因此要小心使用。

H3P04的作用是充当助溶剂。

用于消解陶瓷,尤其是一些含铝高的陶瓷和耐火材料等。

(5) HN03 、HCl、HF混酸
先配制王水（HCl：HN03=4:1，v/v)，再将王水:HF=7：3（v/v)配制。

或者以HN03:HCI：HF=5:15：3配制（v/v）。

这种混酸适用于消解合金、矽酸盐、岩石、熔渣、沸石、玻璃、陶瓷等
食品检验湿法消解过程和机理探讨
近年来微波消解得到广泛研究，各种消解方法比较的文章也层出不穷.笔者在长期样品前处理工作中，通过对湿法消解过程观察，着重探讨湿法消解过程机理，为湿法消解操作提供经验参考。

1湿法消解体系的选择
1．1湿法消解主要使用硝酸、高氯酸、硫酸、过氧化氢等,利用其酸性及氧化性破坏样品结构。

酸的物理化学性质如下：
其氧化性排序应该为:高氯酸>硝酸〉硫酸>过氧化氢
1．2根据样品基体的不同选择合适的湿法消解体系。

容易被氧化消解的样品基体选择用单一硝酸即可，难消解的可选择硫酸一硝酸体系，硫酸一高氯酸一硝酸体系等
2 消解过程描述
以较难消解的食用油为例，选择硫酸一高氯酸一硝酸体系进行消解，探讨湿法消解过程和作用机理，以达到快速、安全的消解要求。

取0．5g食用油样品，加入硫酸2ml、高氯酸3ml、硝酸5ml,先低温消解(电炉温度约200℃)，待达到硝酸分解温度、冒棕色烟且液面起大量泡沫，轻摇三角瓶等反应平稳后，置于平板电炉(400℃)升温；待瓶内液面起大量细泡沫并有反应物中心，且出现少量白烟时，开始摇动三角瓶并滴加硝酸，控
制滴加速度以调节三角瓶内反应速度,防止样品炭化,也不可滴加太快使温度降低反应变慢。

当三角瓶内液面出现均匀且较大泡沫时,溶液变透明，停止摇动三角瓶,置于400℃升温至冒高氯酸烟（白色浓烟），此时瓶内液体有可能再出现棕黄色，这是难消解的有机物被消解的过程，继续消解至冒硫酸烟（沉于瓶内白烟)，这时瓶内液体已经澄清，所剩液体约2ml为硫酸,取下放冷定容。

该消解过程处理单个样品时间约20min,即使消解难以消解的食用油（0。

5g)消耗硝酸不到10mL（约6～7mL）,高氯酸3mL,硫酸2mL。

此消解过程中控制温度及反应速度需经过一定的实验操作经验积累，是做好湿法消解的难点。

3 硫酸-高氯酸—硝酸体系消解过程反应机理探讨
该体系消解反应分三个过程，第一步以硝酸为消解主体(室温到120℃）；第二步以高氯酸为消解主体(约140~200℃)，并与硝酸协同消解；第三步以硫酸为消解主体(约200～290℃）.下面分步探讨硫酸一高氯酸一硝酸体系消解过程。

第一步，硝酸为主体温度下的消解，从室温升到约120℃，此过程中随着温度升高，硝酸的氧化性增强,达到硝酸分解温度时反应加速进行,冒大量棕色烟,其中易消解的有机物先被消解，部分粉末状样品和低碳有机物此阶段可能会产生大量气泡，这时需轻摇三角瓶控制反应温度和速度，以免样品溢出三角瓶.
第二步，高氯酸为主体温度下（约150～200℃）与硝酸共同作用的消解，随着硝酸的蒸发，溶液温度由以硝酸为主体的温度升高到以高氯酸为主体的温度.这时浓热高氯酸体现出其强氧化性,由于高温氧化过程，有机物易脱水炭化,所以要滴加硝酸以补充氧化剂，并可以控制温度。

此时氧化反应相当剧烈，控制滴加硝酸,即使难以消解的食用油，用约1～2mL硝酸均可消解至溶液透明,但此时溶液内的有机物并未消解完全。

第三步,硫酸为主温度下的消解约200到290℃。

该阶段随着高氯酸的消解消耗和挥发,温度升高到以硫酸为主体的温度，高温下硫酸与高氯酸共同作用将最后难消解有机物消解完全，并将高氯酸赶净。

4 讨论
用经典的湿法消解样品，在了解消解反应过程机理的基础上处理样品，同样可以达到快速、安全的要求。

难以消解的食用油仅需硫酸2mL，高氯酸3mL，硝酸不到10mL，20个样品消解处理时间约2.5小时.相对微波消解等方法优点在于，可凭经验控制温度和反应速度,可以对应不同基体样品同时消解,样品处理速度快,方法设备普及,试剂消耗少，实际工作中可以和其他方法互补使用.但湿法消解工作强度度大，若通风条件不好长期操作会影响操作员健康.
样品基体不同，消解时酸的选择和加入顺序也不同，例如乳制品选择硫酸—硝酸体系,应先加硝酸再加硫酸，否者被炭化包裹，消解不易进行。

香精等低碳有机机体只能先加硝酸消解。

食用油消解要先加硫酸，再加硝酸、高氯酸，否则先加硝酸易形成硝酸甘油脂类，易爆燃；如先加高氯酸再加硝酸、硫酸不用加热即可能引起爆燃，所以在湿法消解时要注意消解用酸的选择和加入顺序.
湿法消解
湿法消解是用酸液或碱液并在加热条件下破坏样品中的有机物或还原性物质的方法.
常用的酸解体系有：硝酸—硫酸、硝酸-高氯酸、硝酸—盐酸、氢氟酸,过氧化氢等，它们可将待测物中的有机物和还原性物质全部破坏;碱解多用苛性钠溶液。

目前的湿法消解方法很多，可以根据不同样品选择不同的消解设备,拟定不同的
消解方法，来达到一个准确、高效、快速的检验结果。

所有的消解都应本着一下几个方面进行：1，避免待测组分遭受损失；2，不得引进干扰物质；3，要安全、快速，不给后续操作步骤带来困难；4，消解后得到的溶液一定要便于检测。

这样就可以根据实验要求，选择上述不同的消解设备和方法！<
湿法消解是目前做元素分析的最直接、最有效、最经济的一种样品前处理手段，随着实验室设备的技术的创新和发展。

孔式消解器和微波技术将是实验室湿法消解的两种主流实验设备产品！
湿法消解的方法有很多种，针对不同样品、不同仪器设备将会选择不同方法。

目前湿法消解的样品可分为三大类:有机物含量高的样品、有机物含量低的样品、简单易消解的样品。

针对不同样品选择酸体系也不一样！盐酸适合在80℃以下的消解体系，硝酸适合在80—120℃的消解体系，硫酸适合在340℃左右的消解体系,盐酸-硝酸的混酸适合在95-110℃的消解体系，硝酸-高氯酸的混酸适合在140—200℃的消解体系，硝酸-硫酸的混酸适合120—200℃的消解体系，硝酸—双氧水适合95-130℃的消解体系。

选择合适的酸体系对加快破坏有机物是非常重要的，同时要进行准确的温度控制,才能够达到理想的消解效果！。