二氧化硅的测定-硅钼蓝光度法

二氧化硅的测定

——硅钼蓝光度法

一、原理

将粉煤灰试样经碱熔分解，在0.1~0.2mol/L盐酸介质中硅变为正硅酸，在0.1~0.2mol/L 酸度下，硅酸与钼酸铵生成黄色的硅钼杂多酸H8[Si(Mo2O7)6](俗称硅钼黄)，

H4SiO4 + 12 H2MoO4 = H8[Si(Mo2O7)6] + 10 H2O

硅钼黄不够稳定，通常用抗坏血酸将其还原成兰色的H8[Si (Mo2O5) (Mo2O7)5] (俗称硅钼蓝)，然后进行比色，这就是硅钼蓝光度法。

二、试剂

1. 氢氧化钠（粒状）优级纯。

2. 盐酸 1 mol/L；6 mol/L。

3. 钼酸铵[（NH4）6Mo7O24·4H2O]水溶液（8%）必要时过滤，贮存于聚乙烯瓶中。

4. 抗坏血酸[C6H8O6]水溶液（1%）：使用时配制。

5. 乙醇。

6. 二氧化硅标准溶液：

称取0.1000g光谱纯二氧化硅[预先用玛瑙研钵研细，于1000℃灼烧2h，置于干燥器中冷却至室温]置于铂坩埚中，加入2.5g无水碳酸钠，搅匀，再覆盖0.5g，盖上坩埚盖，置于950℃高温炉中熔融20~30min，取出稍冷。加入热水，低温加热待熔块松动后，将溶液和熔块移入聚四氟乙稀烧杯中，用热水充分洗净坩埚和盖。将烧杯置于电热板上，加热至熔块全部溶解后，取下冷却至室温。将溶液移入预先加有约600mL水的1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。立即移入聚乙烯瓶中保存。此溶液1mL含100μg二氧化硅。

三、分析手续

1.分析步骤

准确称取0.1000g试样，均匀置于石墨坩埚中，加入数滴乙醇，润湿试样后，加入1.5g 氢氧化钠，用玻璃棒搅拌均匀，将玻璃棒前端用一小片滤纸擦净，并放入石墨坩埚中，然后套上瓷坩埚，放入高温炉中，120℃左右逐乙醇去后，升温至400℃保温10min，继续升温至650℃熔融10 min，取出坩埚，趁热摇动，冷凝熔融物。

用滤纸擦净坩埚底部，放入聚四氟乙烯烧杯中，向坩埚中加入沸水100mL，盖上表皿，加热至近沸使熔块全部溶解，将溶液移坩埚用热水冲洗两次，用聚四氟乙稀棒搅拌使沉淀尽量溶解，坩埚和盖用热水洗净。再用1%盐酸洗涤坩埚并入烧杯中，然后在不断搅拌下逐滴加入6 mol/L盐酸10mL酸化。将溶液移入玻璃杯中，加热近沸，冷却后移入200mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此制备试液供测定二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝用。

静止后吸取上层清液2mL于100mL于100mL容量瓶中，加水40mL和1 mol/L盐酸5mL，以下按标准系列同样步骤进行显色测定。

2. 标准曲线的绘制

在一系列100mL容量瓶中，先加水40mL和1 mol/L盐酸5mL，依次移取二氧化硅标

液 0，100，300，500, 700，900μg ，加入3mL 钼酸铵溶液，摇匀，加乙醇8 mL ，摇匀。据室温不同，放置适当时间（室温低于20℃时，放置15~20min ；20~30℃时，放置10~15min ；30~40℃时放置5~10min ）。加入6 mol/L 盐酸18mL ，摇匀，加1%抗坏血酸3 mL ，摇匀，用水稀释至刻度，摇匀。待显色完全（约1~2小时）后在分光光度计700nm 波长处，用１cm 比色皿进行比色测其吸光度，绘制标准曲线。

3. 分析结果计算

按式(1)计算二氧化硅的含量:

6

210SiO %100m G

-⨯=⨯ （1） 式 中:

m — 从工作曲线上查得试样溶液的二氧化硅量，μg ；

m — 试样量，g ；

分析结果表示至小数点后第二位。

四、讨论

1.影响测定结果的关键因素——硅酸的聚合

硅酸在酸性溶液中能发生聚合作用，形成二聚、三聚……等多种状态。高聚合态的硅酸不能与钼酸盐形成硅钼杂多酸，只有单硅酸能与钼酸盐形成硅钼杂多酸，进而被还原成硅钼蓝。因此，防止硅酸聚合是保证测定结果准确的关键因素。

硅酸的聚合程度与溶液的酸度、温度、硅酸浓度及煮沸和放置时间有关。

酸度越大，硅酸聚合越严重。实验证明，当二氧化硅浓度为0.7mg/mL 时，酸度不大于0.35mol/L ，硅酸溶液在8天内不会出现聚合现象。

加热煮沸温度越高，放置时间越长，硅酸聚合越严重。

硅酸浓度越大，硅酸聚合越严重。因此，本法适用与低含量二氧化硅的测定。若含量不太低，则需少取样。

2.显色条件

硅钼黄有α-硅钼酸和β-硅钼酸两种形态，后者的吸光度比前者大，它们转变成硅钼蓝后，后者的吸光度也比前者大得多。

实验表明，当pH 在1.0~1.8之间时主要形成β-硅钼酸，当pH 在3.8~4.8之间时主要形成α-硅钼酸。此外，加入甲醇、乙醇、丙醇、丙酮等有机试剂可以提高β-硅钼酸的稳定性。

3.主要干扰因素

磷、砷、锗与钼酸铵也生成相似的黄色杂多酸，从而干扰测定。但磷、砷在酸度高时反应较慢，故可在还原前适当提高酸度，并在4小时内测定完毕。锗的含量甚微，可以忽略。