第十二章定量分析的一般步骤.ppt

1、第十二章,定量分析的一般步骤,一项定量分析工作一般包括下列步骤： （1）试样的采集和制备 （2）称样和试样的分解 （3）干扰组分的掩蔽和分离 （4）定量测定 （5）分析结果的计算和评价,12.1.2 取样操作方法 待分析的试样种类繁多、形态各异、试样 的性质和均匀程度也各不相同，因此，取样方 法也不相同。 1. 组成比较均匀的物料 气体、液体及某些固体 气体：直接取样或浓缩取样； 液体：在小容器中时，摇匀后取样； 在大容器中时，上、中、下层分别取样，混合； 固体：随机取样（国家标准取样方案）；举例 大气、湖海取样(分布不均匀) ：布点取样；举例 待分析的试样种类繁多、形态各异、试样 的性质和均

2、匀程度也各不相同，因此，取样方 法也不相同。,例：水域布设水质取样断面、取样点的原则 河流水质 取样断面： 调查范围的两端应布设取样断面； 调查范围内重点保护对象附近水域应布设取样断面； 水文特征突然化、水质急剧变化处、重点水工构筑物附近； 水文站附近等应布设样断面，并适当考虑水质预测关心点； 在拟建成排污口上游500m处应设置一个取样断面 取样点 在一条垂线上，水深大于5m时，在水面下0.5m水深处及在距河底 0.5m处，各取样一个； 水深为15m时，只在水面下0.5m处取一个样； 在水深不足1m时，取样点距水面不应小于0.3m，距河底也不应小于 0.3m 对于三级评价的小河不论河水深浅，只

3、在一条垂线上一个点取一个 样，一般情况下取样点应在水面下0.5m处，距河底不应小于0.3m。,例：水域布设水质取样断面、取样点的原则 源泊、水库 取样断面： 布设的取样位置应尽量覆盖整个调查范围，并且能切实映源泊、水 库的水质和水文待点。取样位置可以采用以建设项目的排放口为中 心，沿放射线布设的方法。 取样点 大、中型湖泊、水库： 当平均水深小于10m时，取样点设在水面下0.5m处，但此点距底不应 小于0.5m。 平均水深大于等于10m时，首先要找到斜温层。在水面下0.5m和斜温 层以下，距底0.5m以上处各取一个水样。 小型湖泊、水库 当平均水深小于是10m时，水面下0.5m，并距底不小于0

4、.5m处设一取 样点； 当平均水深大于等于10m时，水面下0.5m处和水深10m，并距底不小于0.5m处各设一取样点。,例：火力发电厂火车来煤 每节车皮按对角线取三个采样点,每点取 5公斤,将同一列、同一矿、同一品种取的样 经混合、破碎等制样工序后,取其中100克送 化验,三、固体取样：样品增量逐一混合示意图,固体样品的破碎、过筛、混匀、缩分,标准筛的筛号及孔径的大小,破碎与过筛重复进行直至全部过筛；筛孔的选择以样品处理的难易程度确定，二次取样的量由筛孔径确定。,取样最小量经验公式,根据样品最大颗粒直径计算取样量的经验公式,mQ: 试样最小质量（kg）； K和a: 缩分常数的经验值（一般取值0

5、.05 1 kg.mm-2 ）,地质部门规定a=2； d: 试样的最大粒度（mm）,mQ kd a,采样与缩分试样量计算示例,例：采集矿石样品，若试样的最大直径为10 mm， k =0.2 kg/mm2, 则应采集多少试样？ 解： mQ kd 2 = 0.2 10 2 = 20 (kg) 例： 有一样品 mQ = 20 kg ， k =0.2 kg / mm2, 用6号筛过筛, 问应缩分几次？,解： mQ kd 2 = 0.2 3.36 2 = 2.26 (kg) 缩分1次剩余试样为20 0.5 = 10 (kg)， 缩分3次剩余试样为20 0.53= 2.5 (kg) 2.26， 故缩分3次

6、。,从分析成本考虑，样品量尽量少，从分析误差考虑，不能少于临界值 mQ kd 2,(二)金属或金属制品 由于金属经过高温熔炼，组成比较均匀，因此，于片状或丝状试样，剪取一部分即可进行分析。但对于钢锭和铸铁，由于表面和内部的凝固时间不同，铁和杂质的凝固温度也不一样，因此，表面和内部的组成是不很均匀的。取样时应先将表面清理，然后用钢钻在不同部位、不同深度钻取碎屑混合均匀，作为分析试样。 对于那些极硬的样品如白口铁、硅钢等，无法钻取，可用铜锤砸碎之，再放入钢钵内捣碎，然后再取其一部分作为分析试样。,(三) 粉状或松散物料试样 常见的粉状或松散物料如盐类、化肥、农药和精矿等，其组成比较均匀，因此取样点

7、可少一些，每点所取之量也不必太多。各点所取试样混匀即可作为分析样品。,四、湿存水的处理 一般样品往往含有湿存水(亦称吸湿水)，即样品表面及孔隙中吸附了空气中的水分。其含量多少随着样品的粉碎程度和放置时间的长短而改变。试样中各组分的相对含量也必然随着湿存水的多少而改变。所以在进行分析之前，必须先将分析试样放在烘箱里，在100-105烘干(温度和时间可根据试样的性质而定，对于受热易分解的物质可采用风干的办法)。用烘干样品进行分析，则测得的结果是恒定的。对于水分的测定，可另取烘干前的试样进行测定。,第二节 试样的分解 一般的分析测试都是湿法分析。分解的目 的，是将试样处理成适合分析的待测溶液，,1.

8、 对分解方法的要求 (1) 分解完全、分解速度快； (2) 分离测定容易； (3) 不导致试样中待测组分损失或沾污； (4) 无污染或污染小。 2. 常用分解方法（常配合使用） 湿法(溶解法)：水、酸碱互溶、氧化性还原性互溶。 干法(熔融法)：用固体碱或酸性物质熔融分解。 特殊分解方法：氧瓶法、钠解、微波溶解等。,12.3 测定方法的选择,试样中的同一种组分，可以有多种分析方法测定 ，需要综合考虑各种指标，选择合理的分析方法。 理想的分析方法：灵敏度高、检出限低、准确度 高、操作简便。 选择测定方法应考虑的问题： 1. 测定的具体要求 目的、要求(准确度、精密度)、试样性质等 2. 待测组分的

9、测量范围 常量、微量、痕量、超痕量、分子水平 3. 待测组分的性质 存在形式、稳定性、毒性等,4. 共存组分的影响 干扰大小、掩蔽、分离等 5. 实验室条件 试剂、仪器精度、去离子水规格、实验室环境 6. 文献资料利用 标准方法、研究方法，方法评价指标,第四节 试样分析实例硅酸盐的分析 在生产中遇到的分析样品，如合金、矿石和各种自然资源等，都含有多种组分，即使纯的化学试剂也含有一定量的杂质。因此，为了掌握资源的情况和产品的质量，常须进行样品的全分析。现以硅酸盐的全分析为例进行较为详细的讨论。硅酸盐是水泥、玻璃、陶瓷等许多工业生产的原料，天然的硅酸盐矿物有石英、云母、滑石、长石和白云石等多种，它

10、们的主要成分是SiO2、Fe2O3、A12O3、CaO、MgO、TiO2等。其具体分析步骤如下。,一、试样的分解 根据试样中SiO2含量多少的不同，分解试样可采用两种不同的方法，若SiO2含量低可用酸溶法分解试样；若SiO2含量高，则采用碱熔法分解试样。酸溶法常用HCl或HF-H2SO4为溶剂，后者对SiO2的测定必须另取试样进行分析。碱熔法常用Na2CO3或Na2CO3+K2CO3作熔剂，如果试样中含有还原性组分如黄铁矿、铬铁矿时，则于熔剂中加入一些Na2O2以分解试样。 试样先在低温熔化，然后升高温度至试样完全分解(一般约需20分钟)，放冷，用热水浸取熔块，加HCl酸化。制备成一定体积的溶

11、液。,测定SiO2的方法有重量法和氟硅酸钾容量法，前者准确度高但太费时间，后者虽然准确度稍差但测定快速。 (一)重量法 试样经碱熔法分解，SiO2转变成硅酸盐，加HCl之后形成含有大量水分的无定形硅酸沉淀，为了使硅酸沉淀完全并脱去所含水分可以在水浴上蒸发至近干，加入HCl蒸发至湿盐状，再加入HCl和动物胶使硅酸凝聚。于60-70保温10分钟以后，加水溶解其他可溶性盐类，用快速滤纸过滤、洗涤。滤液留作测定其他组分用。沉淀灼烧至恒重，即得SiO2的重量，以计算SiO2的百分含量。,上述手续所得到的SiO2中，往往含有少量被硅酸吸附的杂质如Al3+、Ti4+等，经灼烧之后变成对应的氧化物与SiO2一

12、起被称重，造成结果偏高。为了消除这种误差，可将称过重的不纯SiO2沉淀用HF-H2SO4处理，则SiO2转变成SiF4挥发逸去。 SiO2+4HF=SiF4+2H2O 所得残渣经灼烧称量，处理前后重量之差即为SiO2的准确重量。供测定其他组分之用。,(二)氟硅酸钾容量法 试样分解后使SiO2转化成可溶性的硅酸盐，在硝酸介质中，加入KCl和KF，则生成硅氟酸钾沉淀： SiO32-+6F-+2K+6H+K2SiF6+3H2O 因为沉淀的溶解度较大，所以应加入固体KCl至饱和，以降低沉淀的溶解度。在过滤洗涤过程中为了防止沉淀的溶解损失，采用KCl-C2H5OH溶液作洗涤剂。沉淀洗后连同滤纸一起放入原

13、塑料烧杯中，加入KCl-C2H5OH溶液及酚酞指示剂，用NaOH溶液中和游离酸至酚酞变红。,加入沸水使沉淀水解， K2SiF6+3H2O2KF+H2SiO3+4HF 用标准NaOH溶液，滴定水解产生之HF，由NaOH标准溶液之用量以计算SiO2的百分含量。 三、Fe2O3、Al2O3、TiO2的测定 将重量法测定SiO2的滤液加热至沸，以甲基红作指示剂，用氨水中和至微碱性，则Fe3+、A13+、Ti4+生成氢氧化物沉淀，过滤、洗涤。滤液备作Ca2+、Mg2+之用，沉淀用稀HCl溶解之后，进行Fe3+、A13+、Ti4+的测定。,(一) Fe2O3的测定 铁含量低时采用比色法测定，含量高时则用滴

14、定分析结测定。 1.光度法 在pH8-11的氨性溶液中，Fe3+与磺基水杨酸生成黄色络合物，即可进行测定。 2. 滴定分析法 铁含量高时，一般采用络合滴定法。控制pH1-1.7的条件下,以磺基水杨酸作指示剂、用标准EDTA确定至亮黄色即为终点，根据标准EDTA的用量以计算Fe2O3的含量。滴定后的溶液备测Al2O3、TiO2之用。,(二)Al2O3、TiO2的测定 1滴定分析法 将滴定Fe3+的溶液用氨水调节pH值为4左右，加入HAcNaAc缓冲溶液，加入过量的EDTA标准溶液、加热促使Al3+络合完全，再用标准硫酸铜返滴剩余的EDTA,用PAN作指示剂，滴定至溶液呈紫红色即为终点，以测出Al3+、Ti4+的总量。 在滴定Al3+、Ti4+后的溶液中、加入苦杏仁酸加热煮沸，则钛的EDTA配合物中的EDTA被置换出来，而铝的EDTA络合物不作用。用标准硫酸铜滴定释放出来的EDTA,即可测出TiO2的总量。 由返滴定算出Al3+、Ti4+消耗EDTA的总体积，减去置换滴定Ti4+用去EDTA的体积，刚得出Al3+络合用去EDTA的