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TANK微波消解仪:微波消解金属氧化物
2024-08-21
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一、前言

金属氧化物是指氧元素与另外一种金属化学元素组成的二元化合物,如氧化铁(Fe2O3)、氧化钠(Na2O)等。选用几种氧化物,探索最适合的消解参数,该方法还有回收率高、空白低等特点,有利于后续对多种无机元素的快速准确测定。

二、仪器与试剂

2.1、仪器

新仪TANK微波消解仪,赶酸器,分析天平(十万分之一)等

2.2、试剂

硝酸(68%),过氧化氢(30%),盐酸(37%),氢氟酸(40%),硫酸(98%),氟硼酸(40%)

三、实验方法

3.1、氧化铁

氧化铁,别名三氧化二铁,其红棕色粉末为一种低级颜料,工业上称氧化铁红,用于油漆、油墨、橡胶等工业中,可做催化剂,玻璃、宝石、金属的抛光剂,可用作炼铁原料。

称取氧化铁粉末0.1g(精确至 0.1mg)于消解罐底部,加入 2mL 硝酸和 6mL 盐酸,静置10min 左右,组装消解罐,按照如下设置参数进行实验:

阶段

温度/℃

保温时间/min

1

150

2

2

180

2

3

200

30

实验结束后,待冷却至 60℃以下,将消解罐转移至通风橱中,缓慢打开罐盖,150℃赶酸至剩余液体小于 1mL,加水转移定容至容量瓶,消解液澄清透明,氧化铁样品可完全消解。

3.2、氧化锆

氧化锆(ZrO₂)自然界的氧化锆矿物原料,主要有斜锆石和锆英石。锆英石系火成岩深层矿物,颜色有淡黄、棕黄、黄绿等,比重4.6-4.7,硬度7.5,具有强烈的金属光泽,可为陶瓷釉用原料。

称取氧化锆粉末0.1g(精确至 0.1mg)于消解罐底部,加入6mL硫酸,缓慢加入6mL盐酸,静置10min 左右,再补加6mL氟硼酸,组装消解罐,按照如下设置参数进行实验:

阶段

温度/℃

保温时间/min

1

150

2

2

180

2

3

220

40

实验结束后,待冷却至 60℃以下,将消解罐转移至通风橱中,缓慢打开罐盖,赶酸稀释后,溶液澄清透明,样品可完全溶解。

3.3、氧化铈

氧化铈是一种铈的氧化物,分子量为172.11,化学式为CeO₂,铈在此的化合价为+4价,有强氧化性,为白色或黄白色固体,难溶于水。

称取氧化铈粉末0.05g(精确至 0.1mg)于消解罐底部,加入10mL盐酸,再缓慢加入2mL过氧化氢,静置30min 左右,组装消解罐,按照如下设置参数进行实验:

阶段

温度/℃

保温时间/min

1

150

2

2

180

2

3

210

60

实验结束后,待冷却至 60℃以下,将消解罐转移至通风橱中,缓慢打开罐盖,赶酸稀释后,溶液澄清透明,样品可完全溶解。

3.4、氧化铌

氧化铌即五氧化二铌,用作拉铌酸镍单晶,制特种光学玻璃、高频和低频电容器及压电陶瓷元件。也用于生产铌铁和特殊钢需要的各种铌合金,是制取铌及其化合物的原料,还用作催化剂、耐火材料。

称取氧化铌粉末0.1g(精确至 0.1mg)于消解罐底部,加入5mL硝酸和5mL氢氟酸,静置10min 左右,组装消解罐,按照如下设置参数进行实验:

阶段

温度/℃

保温时间/min

1

150

2

2

180

2

3

200

30

实验结束后,待冷却至 60℃以下,将消解罐转移至通风橱中,缓慢打开罐盖,赶酸稀释后,溶液澄清透明,样品可完全溶解。

结果与讨论

实验选择氧化铁、氧化锆、氧化铈、氧化铌四类金属氧化物均可完全溶解,其中氧化铁采用王水体系;氧化锆采用硫酸+盐酸+氟硼酸体系;氧化铈采用盐酸+过氧化氢体系;氧化铌采用硝酸+氢氟酸体系。氧化铁与氧化铌最高实验温度都为200℃;氧化锆的消解温度最高,可达220℃;氧化铈消解实验最长,0.05g完全消解所需时间就达到1h。

 

五、注意事项

1、硫酸沸点较高,无法通过赶酸去除。

2、盐酸与硫酸混合时,会产生大量热量,同时挥发出大量氯化氢气体,实验中应缓慢添加试剂,同时实验人员应做好防护。

3、盐酸与硝酸或者盐酸与过氧化氢混合,都会释放出大量腐蚀性气体,实验人员应做好防护。

4、添加氢氟酸进行实验后,需进行赶酸处理,防止氢氟酸对玻璃器皿造成腐蚀,也可能会对实验结果造成影响。

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