图文再现经典方法中的经典“高氯酸脱水重量法测定硅铁中的硅”
重量法测定硅的关键,在于脱水是否完全。用盐酸脱水效果较差,需进行二次脱水;硫酸脱水比盐酸要好一些,但冒烟时产生飞溅;高氯酸脱水所得二氧化硅较纯净,在日常分析中,对于低含量的硅,一次脱水脱水即可。对于高含量的硅,则需要二次脱水,而且数据的稳定性好,绝对是经典方法中的经典方法!!下面就结合图给大家再现一下经典方法。
1 方法原理
用过氧化钠-碳酸钠混合熔剂熔融试料,盐酸酸化,高氯酸二次冒烟,使胶体的硅酸脱水,形成不溶性的硅酸。沉淀于1000~1100℃灼烧至恒量。加硫酸、氢氟酸处理,使硅呈四氟化硅逸出,再灼烧至恒量。由加氢氟酸处理前后的质量差计算硅的质量分数。
2 试剂
2.1 混合熔剂,过氧化钠+碳酸钠=2+1
2.2 盐酸,r约1.19g/mL
2.3 高氯酸,r约1.67g/mL
2.4 氢氟酸,r约1.15g/mL
2.5 盐酸,1+1、5+95
2.6 硫酸,1+1
2.7 硝酸银,10g/L
3 操作步骤
3.1 称样
首先天平要注意归零。称取0.20000g粒度小于0.125mm的试样,精确至0.0001g。随同试料做空白试验。
天平万分之一的,绝对称量有保证!
3.2 试料处理
将试料置于盛有6g混合熔剂的镍坩埚中,混匀,再盖2g混合熔剂。先低温烘焙至焦黄色,再于850°C的高温炉中或喷灯上熔融至透明。取出稍冷,用水吹洗净坩埚外壁。将坩埚放入300mL烧杯中,加约100mL近沸水,盖上表面皿。待剧烈作用停止后,用热水及盐酸洗净坩埚并取出。边搅边缓慢向浸出液加盐酸酸化至溶液澄清。
(酸化完全)
于电热板或低温电炉上加热并蒸发至体积约50mL,加50mL高氯酸,加热蒸发至冒高氯酸烟,盖严表面皿,继续加热至浅黄色糊状。
(冒高氯酸烟近干)
取下稍冷,缓慢加20mL盐酸(1+1),加热水至体积约100mL,搅拌使盐类溶解。趁热用中速滤纸过滤于300mL干净烧杯中。用带橡皮头的玻璃棒仔细擦洗玻璃棒及烧杯,用热盐酸(5+95)洗涤沉淀5~6次。再用热水洗沉淀至无氯离子[用硝酸银溶液(10g/L)检查,或用pH试纸检查(pH为5~6)]。
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将滤液移入原烧杯中,补加20mL高氯酸,按上述操作再冒烟脱水一次,过滤、洗净,回收滤液中硅(这个如果操作得当一般不需要进行测定),类似图省略。
(二次脱水,浓缩体积中………)
3.3 灰化、灼烧
将两次沉淀连同滤纸移入铂坩埚中,低温灰化滤纸后,将坩埚置于1000~1050°C马弗炉中灼烧30~40min,取出稍冷,置于干燥器中冷至室温,称量。反复灼烧至恒量(m1)。
(合并滤纸)(准备灰化)
灰化1 灰化2 灰化完成
灼烧后的空白 灼烧后的试样
往铂坩埚中加入4滴硫酸(1+1),加入5~8mL氢氟酸(浸没沉淀),低温加热蒸发至硫酸烟冒尽。再置于1000~1050°C马弗炉中灼烧10~15min,取出稍冷,置于干燥器中冷至室温,称量。反复灼烧至恒量(m2)。
5 计算
按下式计算硅含量,以质量分数表示:
Wsi%=100*[(m1-m2)-(m3-m4)]*0.4674/m
式中:m1—氢氟酸处理前沉淀和铂坩埚的质量,g;
m2—氢氟酸处理后残渣和铂坩埚的质量,g;
m3—氢氟酸处理前空白和铂坩埚的质量,g;
m4—氢氟酸处理后空白残渣和铂坩埚的质量,g;
m—试料的质量,g;
0.4674——二氧化硅换算成硅的系数。
(到这一步,才真的有了结果)
4 注意:
1.一般加入20 mL高氯酸脱水就已完全,但是建议多加高氯酸,加入量在40-60 mL之间测定结果较稳。
2.高氯酸冒烟回流保持时间在15-25 min之间,控制高氯酸冒烟,体积近干。
3.该方法的空白一般很低,如果实验空白过高,请排查试剂等实用药品或操作带来的影响,比如环境……
4.该方法周期过长,一般需要3天左右,对于没有耐性的朋友,请选择硅氟酸钾法测定。
5.滤纸的水柱好坏直接决定了分析周期的长短,但是现在的漏斗真不给力,做不住水柱的情况太多太多,一定要有足够的耐心。
6.灼烧的时候,最好先开门,如果有黑点,结果会偏高!
7.二次脱水后的滤液可不测定,含量非常的少!