一、碳酸鈉熔融法

方法原理 ?

土壤是多種礦物的混合物，如石英、長石、云母等都是難溶性硅酸鹽。以無水碳酸鈉熔融樣品時(shí)，土壤中的Fe、Al、Mn、Ti、K、Na、Ca、Mg、P等礦質(zhì)元素均成為可溶性鹽類，Si則成為可溶態(tài)的硅酸鈉，再用鹽酸提取，使各種礦質(zhì)元素成為氯化物鹽類，從而被提取到溶液中，作為系統(tǒng)分析的待測液用。例如正長石熔融時(shí)∶

碳酸鈉與鈣長石的作用:

熔融需在900～920℃溫度下于鉑坩堝中進(jìn)行，熔塊的顏色一般是灰色或淺綠色；呈綠色是由于Mn6+的存在。在堿性熔劑中熔融，通常均成為綠色的錳酸鹽。反應(yīng)如下∶

主要儀器:??高溫電爐、鉑坩堝、鉑頭坩堝鉗、瑪瑙研缽。

?試劑

（1）無水碳酸鈉（Na2CO3），分析純），用時(shí)烘干磨細(xì)過1mm尼龍篩。

（2）HCl（1∶1）溶液。濃鹽酸〔p（HCl）=1.19g·cm~3，質(zhì)量37%，分析純〕與水等體積混合。

?操作步驟??

稱取通過0.149mm篩的烘干土壤（或礦物膠體）樣品0.5～1g（精確至0.0001g），放在鋪有磨細(xì)碳酸鈉的鉑坩堝中，另用粗天平稱取無水碳酸鈉4~8g（*2）（為樣品質(zhì)量的8倍，含F(xiàn)e、Al多者應(yīng)多加），置于黑色油光紙上。將碳酸鈉的7/8分為數(shù)次加入鉑坩堝中，每次加入后用短小圓頭玻璃棒小心攪拌（*3），使樣品與熔劑混合均勻，然后將坩堝在臺面上輕彈幾下，使坩堝內(nèi)混合物壓實(shí)。再用留下的1/8的碳酸鈉擦洗玻棒，并平鋪在坩堝混合物表面。若油光紙上有散失的粉末，一起倒入坩堝內(nèi)，蓋上坩堝蓋。

將坩堝放入高溫電爐中，先在500~600℃加熱約10min，然后升溫到900~920℃熔融30min，取出趁熱觀察，如果內(nèi)容物成凹形，表面均勻一致，中間無氣泡和不溶物，表示熔融完全。若有白色原狀碳酸鈉粉末或其它顆粒存在，或熔融物凹凸不平或出現(xiàn)小孔時(shí)都說明未熔融完全，可繼續(xù)熔融15～20min，直至完全熔融。

熔融好后趁熱用坩堝鉗夾住坩堝，轉(zhuǎn)動(dòng)，使熔物凝固在坩堝周圍壁上，盡量減少熔物留在坩堝底部。但熔物不要超過坩堝壁高的1/2，這樣有利于坩堝內(nèi)熔物的取出。然后將熔塊倒入250mL燒杯（或帶把瓷蒸發(fā)皿中）（生4），用少量熱水和HCL（1∶1）溶液洗凈坩堝（*5），用帶橡皮頭玻璃棒擦洗坩堝壁，所有洗液應(yīng)倒入原燒杯中，同時(shí)注意蓋上表面皿，以防大量CO2氣體發(fā)生時(shí)使溶液濺出杯外。

向加蓋燒杯中慢慢地加入HCl（1∶1）溶液（**20mL（如用碳酸鈉4g，熔融時(shí)加HCl（1∶1）溶液20mL，碳酸鈉用量增大時(shí)，鹽酸用量也要相應(yīng)增加），使熔塊溶解，此時(shí)有大量CO2氣冒出，不可隨便挪移表面皿，將燒杯置于通風(fēng)櫥內(nèi)4~8h，使熔塊完全溶解。此燒杯中的內(nèi)容物即可用于礦質(zhì)元素測定（待測液A）。

如果遇到難于取出的熔塊時(shí)，將坩堝放在燒杯中，加足量水把熔塊淹沒，加熱使熔塊松散分離。蓋上表面皿，從燒杯嘴處緩緩分次加HCL（1∶1）溶液，等泡沫消失后再繼續(xù)加HCl（1∶1）溶液，以防產(chǎn)生大量CO2氣泡爆破濺出或溢出燒杯。必要時(shí)加乙醇【ω（CH3CH2OH）=95%，分析純】1mL，用帶橡皮頭玻璃棒擦洗坩堝使熔塊分離，加熱使熔塊溶解。取出坩堝，并用水沖洗，即得待測液A。

如燒杯中還有未溶熔塊，可將燒杯放在水浴上加熱，蓋上表面皿，直到熔塊完全溶解為止。這時(shí)溶液應(yīng)呈酸性，否則應(yīng)再加HCl（1∶1）溶液直到酸性。此時(shí)，燒杯中液體因有SiO2膠體絮狀顆粒而呈混濁。

?注釋

注1.分析土壤膠體樣品，一般只測定硅、鐵、鋁時(shí)，稱樣可少于0.5g。注2.對粘性較重或強(qiáng)鹽基性的土壤樣品，碳酸鈉的用量可略為增高。有機(jī)質(zhì)和還原物質(zhì)含量很高的土樣，必須先在電爐上經(jīng)600～700℃開蓋灼燒進(jìn)行氧化，否則對鉑坩堝有影響。

注3.用玻璃棒攪拌時(shí)，不能用力過猛，以免坩堝內(nèi)粉末飛揚(yáng)造成損失。攪拌時(shí)必須注意坩堝四周和中間要混勻，否則熔融不好，熔塊不易取出。攪拌的玻璃棒必須圓滑，以免損傷鉑坩堝。

注4.若熔塊底部有黑色斑點(diǎn)時(shí)，則說明因攪拌不均勻而熔融不完全，應(yīng)重新稱樣熔化。

注5.如果含MnO2較高，熔塊常會(huì)呈現(xiàn)綠色，在用水和稀HCl洗坩堝前應(yīng)先加幾滴95%乙醇，以還原高價(jià)錳，防止鹽酸被氧化成氯氣損害鉑坩堝。

注6.如加濃鹽酸溶解熔塊，往往在熔塊表面形成一層SO2薄膜，它阻止熔塊繼續(xù)溶解，故通常加HCl（1∶1）或（1∶2）。

?二、偏硼酸鋰熔融法

?方法原理??

偏硼酸鋰熔融法適于土壤、粘粒、礦物、巖石中全量Si、Fe、Al等元素的測定。土壤樣品與偏硼酸鋰在石墨坩堝中高溫熔融，其作用與碳酸鈉相似。熔塊用鹽酸溶解，制備成待測液。溶液中的硅、鐵、鋁等可分別用質(zhì)量法測定硅，配合滴定法測定鋁和比色法測定鐵，也可以用原子吸收光譜法或等離子發(fā)射光譜法測定。

?主要儀器： ?石墨坩堝50mL，高溫電爐、鉑塌、鉑頭塌鉗、瑪璃研缽。

?試劑

（1）偏硼酸鋰（LiBO2·8H2O，分析純）。使用前放在高溫電爐中200℃灼燒2～3h，除去結(jié)晶水，在瑪瑙研缽中磨細(xì)過0.149mm篩貯存?zhèn)溆谩?/p>

（2）石墨粉（分析純）。

（3）濃HCl（p≈1.19g·cm 3，分析純）。

?操作步驟??

稱取過0.149mm篩烘干土樣0.5g（注1）（精確到0.0001g），放在9cm定量濾紙上，另稱取偏硼酸鋰3.5g傾倒在上述土樣中，用細(xì)頭玻璃棒小心拌勻，然后將玻璃棒在濾紙上擦干凈，將混合物包好。在石墨坩堝內(nèi)放石墨粉，使其襯墊成凹形（性2），將上述包好的混合物放在準(zhǔn)備好的坩堝中。

石墨坩堝先放在普通電爐上炭化，待黑煙冒盡，再將坩堝移入高溫電爐中，開始在500～600℃維持10min，再升到900℃熔融15~20min；打開爐門稍冷，取出坩堝冷卻。用兩根細(xì)玻璃棒將熔塊取出，放在250mL硬質(zhì)燒杯中（如熔塊表面粘有石墨粉，用清潔毛筆刷凈），熔塊顏色一般呈半透明灰色或淡綠色。

在有熔塊的燒杯中加熱水20mL和濃HCl5mL，用玻璃棒攪拌數(shù)分鐘，直至熔塊全部溶解為止（*），即得全量硅、鐵、鋁等分析待測液（待測液A）（生4）

?注釋

注1.如果用原子吸收光譜法或等離子發(fā)射光譜法測定Si、Fe、Al等，稱樣量可減小至100mg，偏硼酸鋰量也相應(yīng)減少。

注2.熔融不徹底將導(dǎo)致結(jié)果偏低，熔融完全要求土樣與LiBO2，接觸，避免與石墨坩堝接觸，可事先在坩堝底部加入少量硼酸鹽或用石墨粉墊成凹形。

注3.石墨坩堝在熔融期間將損失10%重量，在溶解熔融樣品后能發(fā)現(xiàn)典型的石墨碎片，這些石墨顆粒容易沉積在底部，對分析沒有影響，坩堝也可以反復(fù)使用直到變得很?。ù喽姿椋?。如果樣品中硅含量很高，超過硅在酸中溶解度，會(huì)形成沉積物，通過增加酸量，即可消除其沉淀。

注4.待測液不能用于硼的分析，如果用于其它微量元素測定，也可能導(dǎo)致熔融劑中微量元素污染，分析者必須檢查偏硼酸鋰是否存在微量元素污染問題。

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