硅酸盐快速分析

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近年来,硅酸盐岩的快速分析方法已有很大进展。由于这些方法都利用了近化分析化学的新成就,因此,方法本身就具有很高的准确度。又由于避免烦琐的化学分离手续,除了能缩短分析时间外,同时也减少了引进误差的机会,相对地提高了方法的准确度,使快速方法达到日臻完善的进步。其中用来测定二氧化硅的有动物胶重量法,氟硅酸钾容量法或硅钼兰比色法;测定氧化铝的有EDTA容量法,酒石酸钾钠一氟化钾容量法;测定氧化钙一般用EDTA容量法(但所用指示剂不同);测定氧化镁用EDTA容量法或8羟喹啉容量法。我所分析组为了制定一种设备简单,效率又高的硅酸盐岩石分析方法,对上述各方法进行了分析对比,取长补短,作了部分改进。下面介绍改进后的分析方法。

一、二氧化硅的测定

1. 方法提要

试样经NaOH熔融分解,硅的化合物转化为易于分解的的硅酸钠,而金属氧化物则转化为氢氧化物。熔融物以适量热水及浓盐酸浸取,金属氢氧化物即转化为热氯化物,硅酸钠转化为硅酸,部分仍以水溶胶状留在溶液中。然后,在浓盐酸溶液中加入动物胶,促使硅酸凝聚、沉淀:此后过滤、灼烧,即得二氧化硅。

按照胶体相互聚沉的原理,当用动物胶凝聚可溶性二氧化硅时,试液的酸度、凝聚时的温度、动物胶的浓度都会影响动物胶对硅酸的凝聚作用。因此,凝聚二氧化硅溶胶必须注意以下几点:

① 试液中浓盐酸的量应维持在30%以上(体积百分比)。

② 加动物胶时试液温度控制在60-70o C,温度高于80时,动物胶的凝聚作用会大降低。

③ 动物胶加入的数量过多或不足,不仅对二氧化硅水溶胶会失去凝聚作用,甚至反而会保护水溶胶。

2. 所需试剂

① 氢氧化钠A.R(固体粒状)

② 盐酸 A.R(比重1.19g)

③ 1%动物胶水溶液:取1克动物胶溶于100毫升热水中(随配随用)

④ 5:95的盐酸洗液

3.分析手续

精确称取研细并在105-110o C下干燥过的试样0.5-1.0克于银钳埚中,慢慢加入5克NaoH,在低温炉或酒精灯上以小火加热,使NaOH溶化,然后逐渐升温至600-650o C进行熔融,保持10-15分钟(附注①)。取出冷却后,以热水洗出熔块于500毫升烧杯中,粘附在坩埚壁上面的熔融物可用带有橡皮头的玻璃棒擦洗下来。

于所得溶液中,加入15毫升浓盐酸,将烧杯置于水浴上蒸发至呈潮湿盐状,加入10毫升浓盐酸放置过夜(如工作急需,在加入盐酸后可加热近沸,稍冷,按下述手续进行)。

将烧杯置于70o C水浴中,当杯中液体到达水浴的温度时,加入新鲜配制的1%动物胶溶液10毫升,同时用玻璃棒剧烈搅拌4-5分钟。再在水浴上保温10分钟。然后,将烧杯取出,待其冷却后用9~11公分中速无灰滤纸过滤于250毫升容量瓶中,用5:95的热盐酸洗涤烧杯4~5次,并将二氧化硅沉淀及氯化钠等盐的晶体尽可能全部移入滤纸内。然后用带有橡皮头的玻璃棒擦净烧杯,沉淀,继续用5:95的热盐酸溶液洗至接近无铁离子(沉淀呈白色或洗液无黄色)(附注②),最后用热水洗涤3~4次。

将滤液和洗液混匀,冷却至室温,用水稀释至刻度,摇匀,以备测定Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO、CaO、MgO等项目。

将滤纸连同沉淀置于已在900~950o C灼烧至恒重的瓷坩埚中,先在酒精灯上用小火将滤纸灰化,然后放入高温炉中,逐渐升温至900~950o C灼烧30分钟,取出稍冷后,移入干燥器中冷却后称重。再在900~950o C灼烧至恒重。按下式计算二氧化硅的百分含量。

SiO2%=

式中:

G2-沉淀及坩埚的重量(克)

G1-空坩埚重(克)

G-称取试样(克)

附注:

① NaOH易吸收空气中的水份,因此当用NaOH进行熔融时,常常排除许多水份,发生大量的泡沫,并引起试样外溅。因此,熔融时温度宜逐渐上升,最后瘩頰600~650o C 进行熔融。熔融时应随时注意控制,否则熔融物会迅速地沿坩埚内壁外溢,使试验失败。

当NaOH熔融试样时,如在试样上先加数滴NaOH的酒精溶液,可以防止试样在NaOH 的熔化飞溅。

② 洗涤二氧化硅沉淀的先液以5:95盐酸溶液较为适宜。据资料介绍,用5:95盐酸洗涤二氧化硅时,转入溶液中的硅酸最少。洗涤时所用盐酸洗液量为150-200毫升。

③ 氢氧化钠为强烈的碱性熔剂。在银坩埚中熔融试样,如加热的时间和温度掌握适宜,则从坩埚上所侵蚀下来的银是比较少的。在分离SiO2时仅有少量的银以AgCl的形态夹杂于沉淀中,但如溶融时间过长,温度过高,则所侵蚀下来的银就较多。在盐酸

溶液中侵蚀下来的银成AgCl沉淀,但因溶液中盐酸及氯化物浓度均甚高,部分AgCl生成AgCl2络离子而溶解在溶液中,分离二氧化硅后由于溶液体积增大,盐酸及氯化物浓度降低,AgCl则重新析出,溶液浑浊即此缘故。另一部分银仍以AgCl形态夹杂于SiO2沉淀中,在过滤时,氯化银感光分解成金属银微粒,而使二氧化硅沉淀呈兰紫色,灼烧后所得SiO2 结果偏高。所以当分析一般不含重金属的硅酸盐岩石时,如条件许可,仍以在铂坩埚中用碳酸钠熔融试样为宜。

二、氧化铝的测定

1. 方法提要

在pH5-6的NH4AC-HAC缓冲溶液中,EDTA能与Al3+、Fe3+、Ti4+、Mn2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+、Ni2+、Co2+等离定量作用。Ca2+、Mg2+不干扰。考虑到一般硅酸盐岩石中Cu2+、Pb2+、Zn2+、Ni2+、Co2+等重金属离子含量极微,对测定没有影响,故可在试液中加入过量EDTA标准溶液,调整试液酸度,加热使EDTA与Al3+、Fe3+、Ti4+等离子作用后再以ZnAc2回滴过量EDTA,根据所消耗的ZnAc2的用量求得二、三氧化物总量。

另取试液以比色法测得Fe2O3、TiO2、含量后,换算为相当于Al2O3含量百分数,从总量中减去,即得Al2O3含量。

2. 所需试剂

① 0.03MEDTA:取11克A.R的EDTA溶于水中后稀释至1升。

② 0.02M醋酸锌溶液:取4.4克A.R的ZnAC2.2H2O溶于水中后,加入数滴1:1Hac,移入1000毫升容量瓶中以水稀释至刻度。其对氧化铝的滴定度按下述操作步骤以标准铝液标定。

用移液管吸取25毫升Al2O3标准溶液于300亳升锥形烧瓶中,用水稀释至约100毫升、另用移注解管准确加入25毫升0.03MEDTA溶液,加热至60-70o C,加入一滴0.1%对硝基酚指示剂,用1:1NH4OH中和溶液至呈浅黄色,再逐加入1:1HCl至溶液的黄色刚褪去。加入5毫升NH4AC2-Hac缓冲溶液,加热煮沸2-3分钟,冷却后加入少量二甲苯酚橙指示剂,以0.02MZn-Ac2标准溶液滴定至溶液呈微红色为终点。记下所消耗ZnAc2

标准溶液毫升数(V2)用移液管另取25毫升0.03 MEDTA,按上述操作步骤作一空白试验所消耗的ZnAc2标准溶液毫升数为V1。ZnAc2溶液对Al2O3的滴定度按下式计算:

T1=25毫升Al2O3标准溶液中所含Al2O3的克数/V1-V2

③ 氧化铝标准溶液:称取4.7369克A.R的氯化铝AlCl36HO(或A.R金属铝片0.5292克)于250毫升烧杯中。加入5毫升1:1HCl溶解后移入1000毫升容量瓶中,以水稀释至刻度,摇匀。此溶液1毫升约含AlO1毫克,其准确浓度可用8羟喹啉重量法来校正。

④ 醋酸铵-醋酸缓冲溶液(Ph6):将30毫克A.RNH4Ac溶于水中后加入1毫升A.R

冰醋酸,以水稀释至100毫升。

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