1 / 206

复杂物质分析

精品课程. 复杂物质分析. 第四章 硅酸盐分析. 第一节 概 述. 第一节 概 述. 教学基本内容 1. 硅酸盐在自然界的存在及分类。 2. 硅酸盐分析的目的和意义。 3. 硅酸盐矿物和岩石的组成及分析项目。 4. 硅酸盐矿物和岩石试样的分解方法和分解方法 的理论依据。. 第一节 概 述. 教学目的与要求 1. 掌握硅酸盐岩石主要组成及通常要求测定的项目 2. 知晓硅酸盐岩石试样通常采用的分解方法及分解 方法的理论依据。 教学重点与难点

clint
Download Presentation

复杂物质分析

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 精品课程 复杂物质分析 第四章 硅酸盐分析

  2. 第一节 概 述 第一节 概 述 教学基本内容 1.硅酸盐在自然界的存在及分类。 2.硅酸盐分析的目的和意义。 3.硅酸盐矿物和岩石的组成及分析项目。 4.硅酸盐矿物和岩石试样的分解方法和分解方法 的理论依据。

  3. 第一节 概 述 教学目的与要求 1.掌握硅酸盐岩石主要组成及通常要求测定的项目 2.知晓硅酸盐岩石试样通常采用的分解方法及分解 方法的理论依据。 教学重点与难点 重点：硅酸盐矿物和岩石组成及常测项目。 难点：硅酸盐矿物和岩石试样分析方法的理论依据。

  4. 第一节 概 述 一、硅酸盐在自然界的存在及分类 （一）硅酸盐在自然界的存在 自然界二氧化硅的存在形态 （1）游离态SiO2 (1) 结晶形态：石英、方石英、磷石英 非晶形态：蛋白石、缟玛瑙、玉髓 （2）化（结）合态SiO2 (3.3) xM2O · yM’O · zM”2O3 ┊ wSiO2或硅 酸盐、铝硅酸盐 硅酸盐类矿物（八百多种）约占自然界已知矿种（两千多种）三分之一

  5. 第一节 概 述 （二）分类 1. 按化学成分分类 （1）正硅酸盐 橄榄石 [Mg,Fe2+][SiO4] 绿帘石 Ca2(Al,Fe)3(OH)[SiO4] 黄玉 Al2(F,OH)2[SiO4] 锆英石 ZrSiO4 （2）偏硅酸盐 绿柱石(如祖母绿、海蓝宝石) Be3Al2[Si6O18] 辉石 Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al)2O6] 角闪石 Ca2Na(Mg,Fe2+)4(Al,Fe3+)[(Si,Al)4O11]2[OH]2

  6. 第一节 概 述 （3）含水硅酸盐 金云母 KMg3[AlSi3O10][F,OH]2 黑云母 K(Mg,Fe2+)3[AlSi3O10][F,OH]2 白云母 KAl2[AlSi3O10][OH]2 绿泥石 (Mg,Fe2+)5(Al,Fe3+)2[Si4O10][OH]8 蛇纹石 Mg6[Si4O10][OH]8 滑石Mg3[Si4O10][OH]2高岭土 Al4[Si4O10][OH]2 （4）铝硅酸盐 正长石 K[AlSi3O8] 钠长石 Na[AlSi3O8] 钙长石 Ca[Al2Si2O8] 霞石 Na[AlSiO4]

  7. 第一节 概 述 2.按SiO2含量分类 （1）极酸性岩SiO2>78（%）硅酸过饱和程度大 （2）酸性岩65－78硅酸过饱和程度小 （3）中性岩55－65 SiO2全部结合成硅酸盐 （4）基性岩38－55硅酸含量不饱和 （5）超基性岩<38硅酸含量很不饱和

  8. 第一节 概 述 其他金属氧化物的变化规律： （a）极酸性及酸性岩：氧化铝10-16%，氧化钾、钠 7- 8%， 钛、碱土金属低，无镉、镍、锰； （b）中性岩：铝、碱金属、碱土金属含量较高； （c）基性、超基性岩：钙、镁较高，有镍、镉、亚铁， 铝、 碱金属较低； （d）钒存在于基性、超基性岩：锶、钡存于中性、酸 性岩， 锂常在钠含量较高的岩石中。

  9. 第一节 概 述 正硅酸盐 黄玉 锆英石

  10. 第一节 概 述 偏硅 酸 盐 绿柱石 辉石

  11. 第一节 概 述 含水硅酸盐 金云母 白云母 滑石

  12. 第一节 概 述 铝硅 酸 盐 正长石

  13. 第一节 概 述 玻 璃

  14. 第一节 概 述 陶 瓷

  15. 第一节 概 述 二、硅酸盐分析的目的和意义（p54） （一）在国民经济各部门的意义 以硅酸盐为原料或产品的部门和企业 （二）学习研讨硅酸盐分析的目的和意义 阐明岩石成因；矿物定名；确定工业品位

  16. 第一节 概 述 三、硅酸盐矿物和岩石的组成及分析项目 （一）组成 1. 构成元素 a）主要元素：O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K。 次要元素：Mn、Ti、B、Zr、Li、H、F。 b）形成阴离子的元素：Si、O、H、部分Al。 c）类质同象：锆英石中的锆与铪；钾长石和云母中的 钾与铯；角闪石与绿泥石中的稀土元素和钙。 d）水：常以OH-和H2O —以沸石水或层间水存在，结晶水少

  17. 第一节 概 述 2. 主要组成分及其含量范围（参见p55） 1）SiO235－80（%） 2）Al2O30－30 3）CaO 0－25 4）MgO 0－50 5）FeO 0－35 （三价或二价铁均以FeO计算） 6）K2O 0－10 7）Na2O 0－15

  18. 3.平均化学组成（举例） 第一节 概 述 表1 硅酸盐岩石平均化学组成（%）

  19. 第一节 概 述 （二）分析项目 1.常测项目（13项） SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O、 K2O、MnO、TiO2 、P2O5、 H2O+、 H2O-(必测，总 和接近100%) 2.其它项目：CO2、S、F、Cl。

  20. 第一节 概 述 四、硅酸盐矿物和岩石试样的分解 （一）分解原理 1.分解依据： xM2O·yM’O·zM”2O3 ┊ wSiO2 （1）碱熔：→ Na2SiO3 (SiO2与Na2O结合) （2）H2F2－H2SO4分解：→ SiF4 (H2SiF6)(SiO2与H2F2作用)

  21. 第一节 概 述 2. 硅酸盐组成对分解难易的影响 （1） Na2SiO3 CaSiO3 Al2SiO5 （Na2O·SiO2） （CaO·SiO2）（Al2O3·SiO2） （硅酸盐金属氧化物）碱性增强，愈易被酸分解 （2）[M2O]/[SiO2] 摩尔数比值愈大，碱性越强，愈易被酸分解。 （3）解释两个事实 （a）超基性岩 基性岩 中性岩 酸性岩 极酸性岩 愈易被酸分解 （b）碱熔硅酸盐试样总是加入过量熔剂

  22. 第一节 概 述 （二）分解方法 1. Na2CO3熔融分解 (p57) 2. NaOH或KOH熔融分解 3. Na2O2熔融分解 4. 含锂硼酸盐熔融分解 5. H2F2酸分解

  23. 第一节 概 述 1. Na2CO3熔融分解 (p57) (a) 硅酸盐岩石矿物与碳酸钠共熔后，生成物的组成： 阳离子: Na+、Fe3+、Mg2+ 、Ca2+等； 阴离子: SiO32-、AlO2-、ZrO2-、CO32-、PO43-、 MnO42- (绿色)；CrO42- (黄色), 相关反应 p56-57 (b) 熔融分解样品的要求 试样粉碎至200目；熔剂用量（酸性岩5-6倍，基性岩10 倍以上）；熔前试样与溶剂要混匀；950-1000C熔融, 铂坩埚

  24. 第一节 概 述 2. NaOH或KOH熔融分解 650-700C熔融，分解能力有限，可加过氧化钠助熔。在镍、钛、银坩埚中进行, 不能使用铂坩埚（参考实验部分）

  25. 第一节 概 述 3.Na2O2熔融分解 特点：强碱性、强氧化性，可分解其他酸、碱难以分解的试样(如含铬铁矿的超基性岩)；将低价氧化为高价，如锰、铬、硫化物、砷化物采用铁、镍、银、刚玉坩埚。 缺点：强腐蚀引入大量杂质；试剂本身不纯，含钙、硅、铝、铜、铁。

  26. 第一节 概 述 4. 含锂硼酸盐熔融分解 优点：制得的溶液可测钾钠；熔块可直接进行X射线荧光分析或研成粉末进行发射光谱分析。 操作要求（与Na2CO3类似）：试样粒度小于200目；熔剂与试样比10:1；熔前试样与溶剂要混匀，以防二氧化硅的局部富集；熔融温度1000℃， 铂、金、石墨、钼坩埚。

  27. 返 回 第一节 概 述 5. H2F2酸分解 分解硅酸盐试样唯一最有效酸性溶剂 （1）反应基础：H2F2与SiO2作用生成挥发性的SiF4或H2SiO6 （2）H2F2+其它无机酸(H2SO4及 HClO4)，原因及应用见p59 （3）应用：FeO；K2O、Na2O；SiO2 的单项测定及酸溶快速 分析系统。

  28. 第一节 概 述 内容回顾 1.硅酸盐在自然界的存在及分类。 2.硅酸盐分析的目的和意义。 3.硅酸盐矿物和岩石的组成及分析项目。 4.硅酸盐矿物和岩石试样的分解方法和分解方法 的理论依据。

  29. 第一节 概 述 思考题 教材P130-132所附的习题及思考题 1、2、3题，其中2、3题为重点思考题。

  30. 第一节 概 述 主要参考资料 1. 汪模辉，郎春燕. 复杂物质分析[M]. 成都：电子科技大 出版社，2004. 2. GB/T 14506.1-14506.28-2010 硅酸盐岩石化学分析方法[S]. 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化 管理委员会，2010-11-10发布. 3. 岩石矿物分析编委会. 岩石矿物分析（第四版）,第二分册： 岩石、非金属矿石、黑色金属矿石及单矿物分析[M]. 北京： 地质出版社，2011.

  31. 第二节 硅酸盐分析系统 第二节 硅酸盐分析系统 教学基本内容 1.硅酸盐岩石分析方法的发展。经典分析系统和快 速分析系统的比较。 2.硅酸盐经典分析系统的方案（流程Ⅰ+ 流Ⅱ）， 特点、消除干扰的分离原理。 3.硅酸盐快速分析系统方案。建立快速分析系统考 虑的因素，具有代表性的三个快速分析系统方案 及相应分析流程的特点，消除干扰的分离及掩蔽 方法的原理。

  32. 第二节 硅酸盐分析系统 教学目的与要求 1.掌握分析系统的概念，明确硅酸盐经典分析系 统和快速分析系统各有什么特点。 2.熟悉有代表性的几个分析分类并了解其适用范围 教学重点与难点 重点：分析系统的概念。硅酸盐经典分析系统与快 速分析系统的比较和评价。 难点：硅酸盐经典分析和快速分析系统建立的理论 依据。

  33. 第二节 硅酸盐分析系统 一、硅酸盐岩石分析方法的发展 （一）从经典法到快速法的发展 • 经典法 • 快速分析系统 • 更多更快的系统分析

  34. 返 回 第二节 硅酸盐分析系统 • 经典法（1940年以前） 沉淀分离、重量法测定为基础，繁杂费时，操作严谨。 二战以后的变革 ① 氢氟酸、火焰光度法 —钾、钠测定的变革； ② 有机试剂的发展，不经分离的重量法、滴定法和 光度法诞生； ③ 掩蔽效应的应用，EDTA滴定法测定钙、镁、铝。 • 快速分析系统（1950年代） • 与经典法有可比的准确度、精密度，不需严格的操作技巧

  35. 返 回 第二节 硅酸盐分析系统 • 更多更快的系统分析（1960年代以后） ① 光度计性能提高和AAS的普及； • ② 偏硼酸锂分解试样，制备溶液可测定钾、钠； ③ 氢氟酸分解试样硅不挥发条件的研究-制备溶液可 测定硅； ④ ICP、XRF等及计算机，可同时测定硅酸盐岩石中 主要、次要、痕量组分。

  36. （二）经典法与快速法的比较 第二节 硅酸盐分析系统 表2 两个国际岩石标样在10个国家34个实验室 经典法分析结果的最大差数（%）

  37. 第二节 硅酸盐分析系统 （三）分析系统 为了减少试样用量，加快分析速度 分析系统：一般在同一份称样中，通过试样分解、分离、 掩蔽等手续，使干扰元素对测定的影响分别消除后，可以 系统地、连贯地进行数个组分的依次测定。

  38. 第二节 硅酸盐分析系统 （四）经典分析系统和快速分析系统特点 经典分析系统 是定性分析化学中元素分组法的定量发展。 建立在沉淀分离和重量法基础上，辅以滴定法和比色法；具有显著的连续性。 快速分析系统 称样次数少；减免繁杂的分离；测定方法有足够的精密度、准确度和选择性；适用范围广。

  39. 第二节 硅酸盐分析系统 二、硅酸盐经典分析系统方案 分析过程大致包括以下几个步骤： • 试样分解 • 二氧化硅的分离、测定 • 二三氧化物的分离和测定 • 草酸钙的沉淀和测定 • 磷酸铵镁的沉淀和测定等 • 氧化钠和氧化钾含量另取样测定

  40. 第二节 硅酸盐分析系统 经典 分析 系统 流程 Ⅰ

  41. 含重金属元素 硅酸盐分析 流程Ⅱ

  42. 第二节 硅酸盐分析系统 经典分析系统流程

  43. 第二节 硅酸盐分析系统 三、硅酸盐快速分析系统方案 1. 建立快速分析系统考虑的因素 （1）分解方法 （2）分析测试方法、干扰及其消除 2. 具有代表性的快速分析方案 （1）碱熔快速分析为主的方案（包括测钾、钠的酸溶流程） （2）酸溶快速分析方案 （3）基于原子吸收和分光光度法的快速分析方案

  44. 碳酸钠熔融快速分析方案

  45. 氢氧化钠熔融快速分析方案

  46. 氢氟酸酸溶快速分析方案

  47. 以原子吸收和分光光度法为主的快速分析法

  48. 第二节 硅酸盐分析系统 内容回顾 1.硅酸盐岩石分析方法的发展。经典分析系统和快 速分析系统的比较。 2.硅酸盐经典分析系统的方案（流程Ⅰ+ 流Ⅱ）， 特点、消除干扰的分离原理。 3.硅酸盐快速分析系统方案。建立快速分析系统考 虑的因素，具有代表性的三个快速分析系统方案 及相应分析流程的特点，消除干扰的分离及掩蔽 方法的原理。

  49. 第二节 硅酸盐分析系统 习题及思考题习题 教材第131页第5、6题 思考题 教材第131页第7题

  50. 第二节 硅酸盐分析系统 主要参考文献1.汪模辉，郎春燕. 复杂物质分析[M]. 成都：电子科技 大学出版社，2004.2.GB/T 14506.1-14506.28-2010 硅酸盐岩石化学分析方 法[S].中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中 国国家标准化管理委员会，2010-11-10发布.3.岩石矿物分析编委会. 岩石矿物分析（第四版）,第二 分册：岩石、非金属矿石、黑色金属矿石及单矿物分析 [M]. 北京：地质出版社，2011.

More Related