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【转帖】定量分析的一般过程1\2\3

  • 闪闪的红星
    2008/08/01
  • 私聊

分析化学

  • 定量分析的过程,一般有取样、样品的制备、分解、干扰组分得分离、分析测定、结果的计算及评价等几个环节所组成。
    一、取样
    在实际分析工作过程中,首先要保证采集的试样均匀并具有代表性,否则,无论分析工作做的多么认真、准确,都毫无意义。因为这样的分析结果,仅能代表分析部分的组成。有时由于提供了无代表性试样的结果,则会带来难以估计的后果。例如,取了几块含金量很高的矿石作了分析,根据这个结果,去开采一个实际含金量很低、根本没有开采价值的矿山,必定导致人力、物力的浪费。通常,分析的对象是大量的、很不均匀的(如矿石、土壤等),而分析所取的试样量很少(一般不足1g)。另外,分析的对象也是多种多样,有气体、液体、固体等。在进行分析测定之前,必须根据具体情况,做好试样的采集和处理,然后再进行分析。
    1、气体、液体样品的采集
    气体和液体大都是均匀的,在采集样品时,主要考虑样品的流动以及在贮存和预处理时可能发生的性质变化。一般常采用减压法、真空法、流入换气法等,将气体样品直接导入适当的容器;也可用适当的液体溶剂吸收或固体吸附剂吸附富集气体等。对于液体样品,例如管道中、河流中、湖泊中的液体样品,采用不同出水点、不同深度、不同位置、多点取样,以便得到有充分代表性的样品。
    2、固体样品的采集
    经常遇到的固体样品有矿石、土壤、合金、化工产品、粮食、饲料等。对于组成较为均匀的,如化工产品、面粉、盐类等,可在不同部位取样,混匀,即可作为分析试样。取样量的多少,可根据样品量的多少、包装及存放方式的不同等,采用不同的取样方式并确定取样量。
    对于组成均匀的试样,可在样品的堆垛中,用“多点取样法”。随意从上、中、下层和堆垛的四边、四角各取一定量样品,取样点的布设应尽量均匀。取样点的数目按下式计算:

    缩分的方法有很多,较常用的是“四分法”。即:将混合均匀的试样堆成圆锥形,将顶略微压平,通过中心分为四等份,把任意对角两份弃取,留下的两份继续缩分,直至达到所需量为止。
    对于组成不均匀的试样,如矿石、煤炭、土壤等,其颗粒大小不一、组成不均,取样较为麻烦。首先,根据堆放情况,从不同的部位和深度选取多个取样点取样,取样量越多越具有代表性,但取样量过多也不行。一般开说,取样量的多少与样品的种类和其均匀程度等因素有关。通常,有下式(亦称采样公式)进行计算取样量。
    m = K•da
    式中:m为采取试样的最低质量(kg); d为试样中最大颗粒的直径(mm); K和a均为经验常数,与样品的均匀程度和易破碎程度有关,可由实验求得。通常,K值在0.02~1之间,a值在1.8~2.5之间。地质部门规定a值为2,则上式为:
    m = K•d2
    由公式可知,样品颗粒越大,采样量应越多。
    将采得的原始样品经过破碎、过筛、混均和缩分后,制得分析样品。在粉碎过程中,应避免由于设备的磨损等原因而引入杂质和样品的飞溅损失。破碎、研磨后的样品必须过筛,通不过筛孔的颗粒,继续研磨,直至所有颗粒都通过筛孔。各种筛号的筛孔规格如下表。


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  • 闪闪的红星

    第1楼2008/08/01

    定量分析的一般过程2
    另外,由于样品的性质及分析的任务不同,取样的方式方法也不尽相同。例如,若要分析土壤的理化性质,应沿土壤剖面,按发生层自上而下,逐层采样;若要研究其盐分的分布和动态,则应自表层起每10cm或20cm采集一个样品;若要研究植物生长周期内营养的供求情况,只需取耕作层中20cm左右土样,最多采到梨底层,按蛇形分布采5~20个点即可。对于植物样品,由于其各器官的营养成分含量差异很大,不仅在不同的生长期,甚至一天内也有很大的不同,所以,采样时应根据具体的分析目的和要求,选取适当的部位和器官,并要求样株具有代表性。
    二、试样的分解
    在实际分析工作中,除干法分析外,通常要先将试样分解,把待测组分定量转入溶液后再进行测定。在分解试样的过程中,应遵循以下几个原则:①试样的分解必须完全;②在分解试样的过程中,待测组分不能有损失;③不能引入待测组分和干扰物质。根据试样的性质和测定方法的不同,常用的分解方法有溶解法、熔融法和干式灰化法等。
    1、溶解法
    采用适当的溶剂,将试样溶解后制成溶液的方法,称为溶解法。常用的溶剂有水、酸和碱等。
    (1)水溶法对于可溶性的无机盐,可直接用蒸馏水溶解制成溶液。
    (2)酸溶法多种无机酸及混合酸,常用做溶解试样的溶剂。利用这些酸的酸性、氧化性及配位性,使被测组分转入溶液。常用的酸有以下几种。
    ①盐酸(HCl)大多数氯化物均溶于水,电位序在氢之前的金属及大多数金属氧化物和碳酸盐都可溶于盐酸中,另外,Cl—还具有一定的还原性,并且还可与很多金属离子生成配离子而利于试样的溶解。常用来溶解赤铁矿(Fe2O3)、辉锑矿(Sb2S3)、碳酸盐、软锰矿(MnO2)等样品。
    ②硝酸(HNO3)具有较强的氧化性,几乎所有的硝酸盐都溶于水,除铂、金和某些稀有金属外,浓硝酸几乎能溶解所有的金属及其合金。铁、铝、铬等会被硝酸钝化,溶解时加入非氧化酸,如盐酸除去氧化膜即可很好的溶解。几乎所有的硫化物也都可被硝酸溶解,但应先加入盐酸,使硫以H2S的形式挥发出去,以免单质硫将试样裹包,影响分解。
    ③硫酸(H2SO4)除钙、锶、钡、铅外,其它金属的硫酸盐都溶于水。热的浓硫酸具有很强的氧化性和脱水性,常用于分解铁、钴、镍等金属和铝、铍、锑、锰、钍、铀、钛等金属合金以及分解土壤等样品中的有机物等。硫酸的沸点较高(338℃),当硝酸、盐酸、氢氟酸等低沸点酸的阴离子对测定有干扰时,常加硫酸并蒸发至冒白烟(SO3)来驱除。
    ④磷酸(H3PO4)磷酸根具有很强的配位能力,因此,几乎90%的矿石都能溶于磷酸。包括许多其它酸不溶的铬铁矿、钛铁矿、铌铁矿、金红石等,对于含有高碳、高铬、高钨的合金也能很好的溶解。单独使用磷酸溶解时,一般应控制在500~600℃、5min以内。若温度过高、时间过长,会析出焦磷酸盐难溶物、生成聚硅磷酸粘结于器皿底部,同时也腐蚀了玻璃。
    ⑤(HClO4)热的、浓高氯酸具有很强的氧化性,能迅速溶解钢铁和各种铝合金。能将Cr、V、S等元素氧化成最高价态。高氯酸的沸点为203℃,蒸发至冒烟时,可驱除低沸点的酸,残渣易溶于水。高氯酸也常作为重量法中测定SiO2的脱水剂。使用HClO4时,应避免与有机物接触,以免发生爆炸。
    ⑥氢氟酸(HF)氢氟酸的酸性很弱,但 F—的配位能力很强,能与 Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)、Ti(Ⅳ)、Zr(Ⅳ)、W(Ⅴ)、Nb(Ⅴ)、Ta(Ⅴ)、U(Ⅵ)等离子形成配离子而溶于水,并可与硅形成SiF4而逸出。
    (3)混合酸溶法
    ①王水HNO3与HCl按1∶3(体积比)混合。由于硝酸的氧化性和盐酸的配位性,使其具有更好的溶解能力。能溶解Pb、Pt、Au、Mo、W等金属和Bi、Ni、Cu、Ga、In、U、V等合金,也常用于溶解Fe、Co、Ni、Bi、Cu、Pb、Sb、Hg、As、Mo等的硫化物和Se、Sb等矿石。
    ②逆王水HNO3与HCl按3∶1(体积比)混合。可分解Ag、Hg、Mo、等金属及Fe、Mn、Ge的硫化物。浓HCl、浓HNO3、浓H2SO4的混合物,称为硫王水,可分别溶解含硅量较大的矿石和铝合金。
    ③ HF+ H2SO4+ HClO4可分解Cr、Mo、W、Zr、Nb、Tl等金属及其合金,也可分解硅酸盐、钛铁矿、粉煤灰及土壤等样品。
    ④ HF+HNO3常用于分解硅化物、氧化物、硼化物和氮化物等。
    ⑤ H2SO4+H2O2+H2OH2SO4∶H2O2∶H2O按2∶1∶3(体积比)混合。可用于油料、粮食、植物等样品的消解。若加入少量的CuSO4、K2SO4和硒粉作催化剂,可使消解更为快速完全。
    ⑥ HNO3+ H2SO4+ HClO4(少量)常用于分解铬矿石及一些生物样品,如动、植物组织、尿液、粪便和毛发等。
    ⑦ HCl+SnCl2主要用于分解褐铁矿、赤铁矿及磁铁矿等。
    (4)碱溶法碱溶法的主要溶剂为NaOH、KOH或加入少量的Na2O2、K2O2。常用来溶解两性金属,如铝、锌及其合金以及它们的氢氧化物或氧化物,也可用于溶解酸性氧化物如MoO3、WO3等

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  • 闪闪的红星

    第2楼2008/08/01

    定量分析的一般过程3

    三、干扰组分的分离
    若试样组成简单,测定时,各组分之间互不干扰,则将试样制成溶液后,即可选择合适的分析方法进行直接测定。但实际工作过程中,试样的组成往往较为复杂,测定时彼此相互干扰,所以,再测定某一组分之前,常需进行干扰组分得分离。分离工作有时显得非常重要,不仅要把干扰排除,被测组分也不能有损失。近几年来,分离方法进展很快,对于微量或痕量组分的测定,在分离干扰的同时,还需把被测组分富集,以提高分析方法的灵敏度。常用的分离方法有沉淀分离法、挥发法、萃取法、离子交换树脂法和色谱分离法等(详见第十章内容)。

    四、分析方法的选择
    随着科学技术的快速发展,新的分析方法不断问世,对同一样品、同一物质的测定,有着不同的多种分析方法。为使分析结果满足准确度、灵敏度等方面的要求,应根据具体的实际情况,从以下几个方面考虑,选择合适的分析方法。
    1、测定的具体要求
    由于分析的对象种类繁多,涉及面也很广。例如原子量的测定,产品的分析,对结果的准确度就会要求很高;对微量成分、痕量组分的分析,会对灵敏度要求很高;对中间体的控制分析,则首先要考虑快速。
    2、被测组分含量
    对常量组分的测定,一般选用滴定分析法,这种方法准确、简便。但当准确度要求更高、滴定分析不能满足时,再考虑选用操作较为费事的重量分析法;对于微量、痕量组分的分析,则首先要考虑选用灵敏度高的仪器分析法。
    3、被测组分的性质
    分析方法是依据被测组分的性质而建立起来的。例如,试样具有酸、碱或氧化还原的性质,就可考虑酸碱滴定或氧化还原滴定分析法.如果被测组分是过渡金属,则可利用其配位的性质,选择配位滴定分析法,当然也可利用其直接或间接的光学、电学、动力学等方面的性质,选择仪器分析的方法。
    4、干扰物质的影响
    分析样品时,还必须考虑干扰的影响。当然,我们可以采取适当得分离措施进行分离,但分离操作一般较为麻烦,且还易引入其它的干扰。如果有选择性很高的分析方法,通过测定条件的控制即可排除干扰,则我们应首先考虑选用。
    5、实验室设备和技术条件
    除要考虑试样的性质、测定结果的要求等因素外,还要考虑实验室所具备的条件,如实验室的温度、湿度、仪器及其性能、操作人员的业务能力等。如果条件具备,应首选标准方法进行分析测定。
    综上所述,由于样品的种类繁多,分析要求不尽相同,分析方法各异,灵敏度、准确度、选择性、适应对象等都有很大的差别,所以,我们应根据试样的组成、性质、含量、测定要求、干扰情况及实验室条件等因素,综合考虑,选择出准确、灵敏、迅速、简便、节约、选择性好、自动化程度高的、合适的分析方法。

    五、分析结果的计算及对结果的评价
    整个分析过程的最后一个环节是计算待测组分的含量,并同时对分析结果进行评价,判断分析结果的准确度、灵敏度、选择性等是否达到要求。
    随着科学技术的快速发展,分析化学在农、林、牧等方面的作用越来越凸显,应用也越来越广泛。作为高等农林院校的一门重要的基础课程,不仅要使学生学习分析化学的基本理论基础和分析测试技术,还要培养学生实事求是、一丝不苟、严肃认真的科学态度,提高自我分析问题、解决问题的能力。分析化学是一门实践性很强的学科,因此,学习过程中,必须注意理论与实践的结合,在注重理论课学习的同时,加强基本操作技术的培养和锻炼。只重视理论,忽视实验,是学不好分析化学的。通过实验课的实际动手实践,提高操作技能,并加深对理论知识的理解和掌握,准确的树立“量”的概念。为后继课程的学习和将来的工作及科学研究奠定基础。

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  • zjshht

    第3楼2008/08/02

    以前也知道这些,只是没有这么规范

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  • 社区=冬季=

    第4楼2008/08/02

    知道钢铁的取样方法吗?

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  • 闪闪的红星

    第5楼2008/08/03

    不知道啊,有没有标准啊这个。
    我们这里金属取样有两种方法:1是成锭后多处钻孔收集金属粉末再缩分;2是成锭前趁热用专门的取样器取样。

    lylsg555 发表:知道钢铁的取样方法吗?

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