2021-09-15
107
Для проведения анализа тем или иным методом производится вскры-тие пробы. При вскрытии пробы определяемые компоненты тем или инымспособом стремятся перевести в раствор. Выбор метода и реагента опреде-ляется, прежде всего, составом и свойствами анализируемого объекта.
Разложение проб можно проводить разными способами.
Разложение «мокрым» способом выполняется растворами минераль-ных или органических кислот или их смесями. Реже в качестве реагентов ис-пользуют растворы солей и оснований «щелочей». Скорость растворения уве-личивается с повышением температуры.
Соляная (хлороводородная) кислота обладает высокой летучестью и большинство ее солей растворимы в воде, поэтому она применяется для раз-ложения руд и минералов. В ряде случаев обработку соляной кислотой прово-дят в присутствии восстановителей (SnCl2, Al, H2O2 и др.) или окислителей (KClO3, NaClO2). Большинство силикатов в соляной кислоте не разлагаются.
Плавиковая (фтороводородная) кислота в отличие от других кислот реа-гирует с кремнием, кремнеземом и силикатами с образованием неустойчивого и летучего фторидa кремния SiF4. Разложение анализируемых образцов пла-виковой кислотой проводят в платиновой, стеклоуглеродистой или тефлоно-вой посуде.
Азотная кислота, будучи сильным окислителем, энергично растворяет ряд минералов, главным образом группы сульфидов. Обычно ее применяют в смеси с другими кислотами. Смесь соляной и азотной кислоты в соотношении 3:1 называется царской водкой. Царская водка энергично разлагает практиче-ски все, полиметаллические руды, природные фосфаты и силикаты. Иногда окислительную способность азотной кислоты усиливают концентрированной серной кислотой.
Фосфорная кислота используется лишь в некоторых специальных слу-чаях. Благодаря присущим этой кислоте комплексообразующим свойствам ею можно разлагать такие устойчивые минералы, как хромиты, природные фос-фаты и сложные минералы титана, ниобия, тантала.
Органические кислоты применяют при разложении минерального сырья лишь в единичных случаях, главным образом при фазовом анализе.
Растворы щелочей в кипящем виде переводят в раствор амфотерные ме-таллы (алюминий) и большинство неметаллических элементов.
Разложение «сухим» способом» заключается в сплавлении анализируе-мого материала с соответствующими плавнями при высокой температуре. В результате сплавления образуются соединения, растворимые либо в воде, либо в кислотах. При выборе плавня можно руководствоваться правилом, что вещества, имеющие кислотные свойства сплавляют с основными (щелочны-ми) плавнями, а имеющие основные свойства- с кислотными плавнями. Для разложения веществ, являющихся окислителями, обработку ведут в восстано-вительных, а для веществ, являющихся восстановителями,- в окислительных условиях.
К кислотным плавням относятся бисульфаты натрия NaHSO4, калия KHSO4, пиросульфаты натрия Na2S2O7 и калия K2S2O7, борный ангидрид B2O3.
Разложение спеканием проводят в тех случаях, когда нужно разложить большую навеску, что трудно выполнимо сплавлением, или во избежание коррозии применяемых тиглей. Образующийся спек обычно легко растворим в разбавленных минеральных кислотах. Спекание проводят с содой, бурой, пероксидами. Разложение сульфидов, оксидов и силикатов проводят спекани-ем со смесью щелочных карбонатов и оксидов двухвалентных металлов, глав-ным образом магния, кальция и цинка. Для вскрытия трудноразлагаемых ми-нералов применяют пероксид натрия Nа2O2
Спекание проводят в муфельных печах при высокой температуре. По-лученный спек, выщелачивают в воде или слабом растворе кислоты.
Автоклавное вскрытие применяют для трудно растворимых проб на-греванием под давлением в герметичных автоклавных ячейках, изготовлен-ных из стали. Использование автоклава обеспечивает экономию реактивов и времени, исключает потерю легколетучих компонентов пробы
Растворение металлов и сплавов требует их окисления и перевода в со-стояние растворимых солей, гидроксидов или комплексных соединений. Для этой цели используют главным образом кислоты.
Составной частью подготовки пробы к анализу является разделение и концентрирование ее компонентов. При анализе сложных веществ определе-ние того или иного элемента становится возможным только после отделения сопутствующих элементов. Методы разделения лежат и в основе концентри-рования примесей (следов) элементов при анализе веществ высокой чистоты.
Во всех случаях, когда чувствительность методов определения (мини-мальная концентрация) ниже концентрации определяемых элементов, - необ-ходимо концентрирование, т.е. отделение подходящим способом массы ма-крокомпонентов либо элементов-примесей с последующим анализом полу-ченного концентрата различными методами.
Различают два варианта концентрирования: абсолютное и относитель-ное. Абсолютное концентрирование связано с переводом вещества из большого объема в малый; относительное концентрирование- это результат обогащения, т.е. уменьшения соотношения между количествами макро- и ми-крокомпонента в результате отделения макрокомпонента. В некоторых случа-ях относительное концентрирование сочетают с абсолютным.
Общим принципом всех методов разделения и концентрирования яв-ляется использование процессов распределения вещества между двумя фаза-ми.
Различают три группы методов выделения одного или нескольких компонентов в твердую, жидкую или газообразную фазу:
-разделения, основанные на равновесии между твердой и жидкой фаза-ми (группы относятся осаждение и соосаждение, адсорбционная и ионооб-менная хроматография, электролиз на твердых электродах, метод зонной плавки).
-разделения, основанные на равновесии между двумя жидкими фазами (экстракция органическими растворителями, распределительная хромато-графия, электролиз на ртутном катоде).
-разделения, основанные на удалении одного из компонентов в виде газа (определения влаги в различных материалах, карбонатов отгонкой СО2, определение кремния в виде фторида и другие)
В настоящее время наиболее широко распространены химические мето-ды разделения и концентрирования (экстракция органическими растворителя-ми, соосаждение с неорганическими и органическими коллекторами, ионный обмен, дистилляция летучих соединений из растворов, электролиз на ртутном и твердых катодах, электродиализ).
К физическим методам относятся испарение и сублимация в вакууме, зонная плавка, магнитная сепарация ионов и другие.
Для концентрирования используют выделение, как основы, так и при-месей; последнее применяют чаще, так как выделение малых количеств ве-ществ более целесообразно и эффективно.
