痕量分析的操作技術(shù)
同修 / 2022-06-30
第二章痕量分析的操作技術(shù)
2.1 痕量分析的一般原理
1956年，Burriel-Marti在討論與痕量分析有關(guān)的問題時(shí)建議，任何痕量分析操作都必須在“化學(xué)純凈”的條件下進(jìn)行。若待測(cè)定的是鈉、鈣、鎂、硅、硼或鋅這樣一些廣泛分布的元素時(shí)，它們?cè)诳諝夂退迷噭┲械拇嬖趯⒂绊?0-3～10-4%濃度水平的測(cè)定。如果待測(cè)定的濃度水平為10-6～10-7%時(shí)，則在實(shí)驗(yàn)室條件下其存在量大到足以影響分析結(jié)果的元素將擴(kuò)大到包括鐵、銅、鎳、鉛、鋁、鈦以及其他元素。
環(huán)境對(duì)于痕量分析結(jié)果的影響，使得分析步驟中的每一步操作，包括取樣在內(nèi)，都必須特別小心。在第一章所提及的綜述和書籍中都對(duì)此作過強(qiáng)調(diào)，在文獻(xiàn)[2，2a]中亦有詳細(xì)討論。由這類影響所導(dǎo)致的誤差已包含在為各種特定的痕量分析方法進(jìn)行誤差分析而發(fā)展的計(jì)算機(jī)程序中。
痕量分析的一般操作程序可用圖解形式表示，如表2.1中(中間一行)所示。若待分析的是致密的固體材料，這種方案適用于最普遍的情況。對(duì)于粉末狀或液態(tài)材料來說，某些預(yù)處理操作已成為多余。而灰化通常只對(duì)有機(jī)物質(zhì)才有必要。
表中的左邊一行列舉了這樣一些變量，它們對(duì)于分析的過程會(huì)有，或者可能會(huì)有直接的影響，這將在后面作詳細(xì)討論。右邊的那一行列出了在分析過程的每一步驟中也許能被采用的方法。
顯然，分析化學(xué)家的幻想是有一種直接的非破壞性方法，能在物
質(zhì)的原有狀態(tài)下對(duì)它進(jìn)行檢查。遺憾的是，在痕量分析中這樣的
方法非常少，
表 2.1痕最分析的大綱
影響分析結(jié)果的因素 分 析操 作 測(cè)定方法
均勻性→ 待分析的材料 非破壞性的
儲(chǔ)存__個(gè) 采樣
工具 研磨
大氣 混合
試劑 表面清洗
分析物組成的變化
實(shí)驗(yàn)室樣品 直接的，用于固體
灰化 個(gè)
溶解后的樣品—— 直接的，用于溶質(zhì)
容器
試劑 基體的分離痕量物的分離
大氣 預(yù)濃集<
揮發(fā)性J 溶解后的痕量物—— 多組分同時(shí)測(cè)定
分離
個(gè)別痕量組分 單組分測(cè)定
在實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐中，只需對(duì)隨后用發(fā)射光譜，質(zhì)譜等直接法測(cè)定的樣品考慮前處理就夠了。但是在大多數(shù)情況下必須將痕量元素與樣品的基體分離，再用例如發(fā)射光譜或原子吸收光譜去分析所得到的痕量元素的適當(dāng)濃度的溶液。但常常連這種做法也還不切實(shí)際，由于某種原因，通常還必須把預(yù)濃集后的痕量物質(zhì)分離成單個(gè)組分，隨后再用比較簡(jiǎn)單的方法，諸如分光光度法和極譜法等進(jìn)行測(cè)定。
雖然本書主要將討論一些經(jīng)過精選的痕量物質(zhì)的分離方法，但表2.1所給出的完整的分析步驟可用來作為討論的基礎(chǔ)，對(duì)于痕量分析技術(shù)的描述將包括可能影響分析結(jié)果的全部因素。
2.2待分析的材料
待分析材料大體上可分成兩大類：無機(jī)的和有機(jī)的。在真正的痕量分析開始之前，有機(jī)物幾乎都需灰化。
就取樣的目的來說，材料可以按照形態(tài)分類，分成塊狀、粉末狀、液態(tài)、糊狀和氣體。
根據(jù)上述兩種分類方法，我們將依次討論與兩種主要材料——無機(jī)材料和有機(jī)材料的痕量分析有關(guān)的問題。氣體則不在本書討論范圍之內(nèi)。
2.2.1無機(jī)材料
塊狀材料可以分成兩組。一組是致密材料，諸如金屬、合金和單晶等，就痕量分析而言，它們通常都是高純材料。第二組是地質(zhì)材料和隕石。這類樣品對(duì)于地球化學(xué)的研究、稀散元素的勘探、隕石的基本研究都是很有意義的。
粉末材料通常是從塊狀材料經(jīng)機(jī)械粉碎獲得的，也可以從礦物原料經(jīng)化學(xué)處理獲得，或者是化學(xué)合成產(chǎn)物。就痕量分析而言，它們之所以有意義，主要是作為制備高純物質(zhì)的原材料，但在考察土壤中的痕量元素時(shí)也會(huì)碰到粉末樣品。
液態(tài)材料包括溶液以及水、溶劑等液體物質(zhì)。在痕量分析中，液體主要是作為分析過程中使用的試劑、生產(chǎn)高純物質(zhì)時(shí)使用的輔助材料而受到注意，但在關(guān)于痕量元素的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)意義的某些研究中，即在研究天然水(地表水、地下水和海水)和土壤接液等時(shí)，必須對(duì)液體進(jìn)行分析。
2.2.2有機(jī)材料
有機(jī)材料可以分成三組：化石材料、生物材料和有機(jī)化學(xué)制品。第一組包括煤、瀝青頁(yè)巖和原油。之所以對(duì)它們感興趣是由于它們含有痕量元素。這些痕量元素實(shí)際上可以被提取出來加以利用(例如從煤中提取錯(cuò))；或者因?yàn)槠渌蚨@得重要(例如原油中的釩)。
生物材料包括各種類型的植物、體液和動(dòng)物組織。分析其中的痕量元素是由于這些元素在代謝過程中的作用，或者偶而是為了取得罪證。
有機(jī)化學(xué)制品包括分析過程中或高純物質(zhì)的工藝過程中所使用的溶劑，以及為類似目的而使用的其他有機(jī)試劑。
2.2.3其他材料
這一類中包括不能歸入任何其他類的材料。它們可以是不同類的材料的混合物，或者難以嚴(yán)格地將它歸入某個(gè)類。海水就是一個(gè)例子。一般說來，它是各種鹽類的水溶液，但也含有各種無機(jī)的膠體和懸浮固體，還含有許多可溶性的或懸浮的有機(jī)物質(zhì)。對(duì)這樣一種物質(zhì)需作專門的討論。
2.3 取樣
在材料取樣和儲(chǔ)存供痕量分析用的樣品時(shí)，必須考慮三個(gè)面：材料的均勻性，分析樣品的大小以及在采集、處理和儲(chǔ)存程中樣品可能發(fā)生的變化。
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