消解所用酸的種類和用量

1、消解所用酸的種類和用量消解試樣使用最廣泛的酸是HN03、HCl、HF、HC104、H202等都是良好的微波吸收體，它們在微波爐中的穩(wěn)定性、沸點和蒸汽壓以及與試樣的反應(yīng)。(1) HNO3(比重1.42,70%水溶液，w/w)在常壓下的沸點為120C。在0.5MPa下，溫度可達176C,它的氧化電位顯著增大，氧化性增強。能對無機物及有機物進行氧化作用。金屬和合金可用硝酸氧化為相應(yīng)的硝酸鹽，這些硝酸鹽通常易溶于水。部分金屬元素，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。硝酸消化的主要有機樣品有：飲料、植物、廢水、聚合物等。(2) HCl(1.19,37%

2、),沸點110cHCl不屬于氧化劑，通常不用來消解有機物。HCl在高壓與較高溫度下可與許多硅酸鹽及一些難溶氧化物、硫酸鹽、氟化物作用，生成可溶性鹽。許多碳酸鹽、氫氧化物、磷酸鹽、硼酸鹽和各種硫化物都能被鹽酸溶解。(3) HCl04(72%),沸點130C是一種強氧化劑，能徹底分解有機物。但高氯酸直接與有機物接觸會發(fā)生爆炸，因此，通常都與硝酸組合使用?；蛳燃尤際N03反應(yīng)一段時間后再加入HC104。HC104大都在常壓下的預(yù)處理時使用，較少用于密閉消解中，要慎重使用。(4) HF(38.3%),沸點112c在密閉容器中達180C,會產(chǎn)生約0.8Mpa的分壓，能有效地使硅酸鹽變成可揮發(fā)的SiF4,

3、而留下其他要測量的元素。少量HF與其他酸相結(jié)合使用，可有效地防止樣品中待測元素形成硅酸鹽。(5) H2O2(30%),沸點107C過氧化氫的氧化能力隨介質(zhì)的酸度增加而增加。H202分解產(chǎn)生的高能態(tài)活性氧對有機物質(zhì)的破壞特別有利。使用時通常先加HN03預(yù)處理后再加入H2O2。(6) H2S04(1.84,98.3%),沸點338c硫酸是許多有機組織、無機氧化物、合金、金屬及礦石等的有效溶劑。它幾乎可以破壞所有的有機物。但在密閉消解時要嚴格監(jiān)控反應(yīng)溫度，因為濃H2S04在達到沸點溫度時可能熔化聚四氟乙烯內(nèi)罐，濃H2S04的沸點是338C,而聚四氟乙烯的使用溫度不能超過240Co所以，一般不單獨用H

4、2S04,而是與HN03一起組合使用。(7) HP04(1.71,85%),沸點158c磷酸有較低的蒸氣壓，在0.8MPa時溫度可達240C。熱HP04適用于消解那些用HCl消解時會使某些特定痕量組分揮發(fā)損失的鐵基合金，磷酸還可溶解銘礦、氧化鐵礦、鋁爐渣等。在微波消解時，常常采用兩種或兩種以上的酸組合(混合)使用，消解效果更好。常使用的混合酸有以下幾種。水，HCl:HNO3=3:1v/v王水需現(xiàn)配現(xiàn)用。王水可用來溶解許多金屬和合金，其中包括鋼、高溫合金鋼、鋁合金、睇、銘和鉗族金屬等。植物體與廢水也常使用它來進行消化。王水可從硅酸鹽基質(zhì)中酸洗出部分金屬，但無法有效的加以完全溶解。除王水外，硝酸和

5、鹽酸還常以另外的比例混合在一起使用，所謂的勒福特(Lefort)王水，也叫逆王水，是三份硝酸與一份鹽酸的混合物?？捎脕砣芙庋趸蚝忘S鐵礦。(8) HN03:H2s04,常用的比例為1:1(v/)這種混酸的最高溫度僅比單純HN03時的最高溫度高10c左右。高溫條件下，易于形成硫酸鹽絡(luò)合物，還具有脫水和氧化的性質(zhì)。通常在完成最初的消化后，可加入H2O2以完成消化。但是，只有當液量減少且冒S02氣體后才能添加H202。用它消解的樣品有：聚合物、脂肪及有機物質(zhì)。(9) HN03:HF,常用比例為5:1(v/v)用其他方法很難處理的一些金屬和合金，能與這種混合酸反應(yīng)而被溶解。這種混合酸對于溶解金屬鈦、銀

6、、鋰、錯、錯、鴇及其合金特別有效，也可用來溶解鋅、錫及錫合金、各種碳化物及氮化物、鈾及鴇礦石、硫化物礦石及各種硅酸鹽。(10) H2s04:H3P04,常用的比例為1:1(v/v)此種混合酸可在低壓下產(chǎn)生極高的溫度，因此要小心使用。H3P04的作用是充當助溶劑。用于消解陶瓷，尤其是一些含鋁高的陶瓷和耐火材料等。(11) HN03、HCl、HF混酸先配制王水(HCl:HN03=4:1,v/v)，再將王水：HF=7:3(v/v)配制?；蛘咭訦N03:HCI:HF=5:15:3配制(v/v)。這種混酸適用于消解合金、矽酸鹽、巖石、熔渣、沸石、玻璃、陶瓷等食品檢驗濕法消解過程和機理探討近年來微波消解得

7、到廣泛研究，各種消解方法比較的文章也層出不窮。筆者在長期樣品前處理工作中,通過對濕法消解過程觀察，著重探討濕法消解過程機理，為濕法消解操作提供經(jīng)驗參考。1濕法消解體系的選擇1 .1濕法消解主要使用硝酸、高氯酸、硫酸、過氧化氫等，利用其酸性及氧化性破壞樣品結(jié)構(gòu)。酸的物理化學(xué)性質(zhì)如下：名稱(分子式)濃度()密度由)沸點(七)化學(xué)性質(zhì)硫酸（HOJ983L84338脫水.強氧化性高氯酸(HCIOJ2841.76203強酸，強氧化性用酸(HNQ)6831.50122易分解放N0於強氧化劑過氧化氣如)30L44150極不穩(wěn)定,分解同時放出氧和熱量具有較強的貿(mào)化能力,為強氧化劑其氧化性排序應(yīng)該為：高氯酸硝酸

8、硫酸過氧化氫1.2根據(jù)樣品基體的不同選擇合適的濕法消解體系。容易被氧化消解的樣品基體選擇用單一硝酸即可，難消解的可選擇硫酸一硝酸體系，硫酸一高氯酸一硝酸體系等2消解過程描述以較難消解的食用油為例，選擇硫酸一高氯酸一硝酸體系進行消解，探討濕法消解過程和作用機理，以達到快速、安全的消解要求。取0.5g食用油樣品，加入硫酸2ml、高氯酸3ml、硝酸5ml,先低溫消解(電爐溫度約200C),待達到硝酸分解溫度、冒棕色煙且液面起大量泡沫，輕搖三角瓶等反應(yīng)平穩(wěn)后，置于平板電爐(400C)升溫；待瓶內(nèi)液面起大量細泡沫并有反應(yīng)物中心，且出現(xiàn)少量白煙時，開始搖動三角瓶并滴加硝酸，控制滴加速度以調(diào)節(jié)三角瓶內(nèi)反應(yīng)速

9、度，防止樣品炭化，也不可滴加太快使溫度降低反應(yīng)變慢。當三角瓶內(nèi)液面出現(xiàn)均勻且較大泡沫時，溶液變透明，停止搖動三角瓶，置于400c升溫至冒高氯酸煙(白色濃煙），此時瓶內(nèi)液體有可能再出現(xiàn)棕黃色，這是難消解的有機物被消解的過程，繼續(xù)消解至冒硫酸煙（沉于瓶內(nèi)白煙），這時瓶內(nèi)液體已經(jīng)澄清，所剩液體約2ml為硫酸，取下放冷定容。該消解過程處理單個樣品時間約20min,即使消解難以消解的食用油（0.5g）消耗硝酸不到10mL（約67mL）,高氯酸3mL,硫酸2mL。此消解過程中控制溫度及反應(yīng)速度需經(jīng)過一定的實驗操作經(jīng)驗積累，是做好濕法消解的難點。3硫酸-高氯酸-硝酸體系消解過程反應(yīng)機理探討該體系消解反應(yīng)分三

10、個過程，第一步以硝酸為消解主體（室溫到120C）;第二步以高氯酸為消解主體（約140200C）,并與硝酸協(xié)同消解；第三步以硫酸為消解主體（約200290C）o下面分步探討硫酸一高氯酸一硝酸體系消解過程。第一步，硝酸為主體溫度下的消解，從室溫升到約120C,此過程中隨著溫度升高，硝酸的氧化性增強，達到硝酸分解溫度時反應(yīng)加速進行，冒大量棕色煙，其中易消解的有機物先被消解，部分粉末狀樣品和低碳有機物此階段可能會產(chǎn)生大量氣泡，這時需輕搖三角瓶控制反應(yīng)溫度和速度，以免樣品溢出三角瓶。第二步，高氯酸為主體溫度下（約150200C）與硝酸共同作用的消解，隨著硝酸的蒸發(fā)，溶液溫度由以硝酸為主體的溫度升高到以高

11、氯酸為主體的溫度。這時濃熱高氯酸體現(xiàn)出其強氧化性，由于高溫氧化過程，有機物易脫水炭化，所以要滴加硝酸以補充氧化劑，并可以控制溫度。此時氧化反應(yīng)相當劇烈，控制滴加硝酸，即使難以消解的食用油，用約12mL硝酸均可消解至溶液透明，但此時溶液內(nèi)的有機物并未消解完全。第三步，硫酸為主溫度下的消解約200到290C。該階段隨著高氯酸的消解消耗和揮發(fā)，溫度升高到以硫酸為主體的溫度，高溫下硫酸與高氯酸共同作用將最后難消解有機物消解完全，并將高氯酸趕凈。4討論用經(jīng)典的濕法消解樣品，在了解消解反應(yīng)過程機理的基礎(chǔ)上處理樣品，同樣可以達到快速、安全的要求。難以消解的食用油僅需硫酸2mL,高氯酸3mL,硝酸不到10mL

12、,20個樣品消解處理時間約2.5小時。相對微波消解等方法優(yōu)點在于，可憑經(jīng)驗控制溫度和反應(yīng)速度，可以對應(yīng)不同基體樣品同時消解，樣品處理速度快，方法設(shè)備普及，試劑消耗少，實際工作中可以和其他方法互補使用。但濕法消解工作強度度大，若通風(fēng)條件不好長期操作會影響操作員健康。樣品基體不同，消解時酸的選擇和加入順序也不同，例如乳制品選擇硫酸-硝酸體系，應(yīng)先加硝酸再加硫酸，否者被炭化包裹，消解不易進行。香精等低碳有機機體只能先加硝酸消解。食用油消解要先加硫酸，再加硝酸、高氯酸，否則先加硝酸易形成硝酸甘油脂類，易爆燃；如先加高氯酸再加硝酸、硫酸不用加熱即可能引起爆燃，所以在濕法消解時要注意消解用酸的選擇和加入順

13、序。濕法消解濕法消解是用酸液或堿液并在加熱條件下破壞樣品中的有機物或還原性物質(zhì)的方法常用的酸它們可將待測目前的濕解體系有：硝酸-硫酸、硝酸-高氯酸、硝酸-鹽酸、氫氟酸，過氧化氫等物中的有機物和還原性物質(zhì)全部法消解方法很多，可以根據(jù)消解方法，來達到一個準確、高效、快方面進行：1,避免待測組分遭受損失破壞；堿解多用苛性鈉溶液。不同樣品選擇不同的消解設(shè)備，擬定不同的速的檢驗結(jié)果。所有的消解都應(yīng)本著一下幾個;2,不得引進干擾物質(zhì)；3,要安全、快速，不給后續(xù)操作步驟帶來困難；4,消解后得到的溶液一定要便于檢測。這樣就可以根據(jù)實驗要求，選擇上述不同的消解設(shè)備和方法！濕法消解是目前做元素分析的最直接、最有效、最經(jīng)濟的一種樣品前處理手段,隨著實驗室設(shè)備的技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展?？资较馄骱臀⒉夹g(shù)將是實驗室濕法消解的兩種主流實驗設(shè)備產(chǎn)品！濕法消解的方法有很多種，針對不同樣品、不同儀器設(shè)備將會選擇不同方法。目前濕法消解的樣品可分為三大類：有機物含量高的樣品、有機物含量低的樣品、簡單易消解的樣