二氧化硅的測(cè)定方法有多種,下面逐一將不同方法作簡(jiǎn)單介紹.
1 揮散法
若某個(gè)試樣中二氧化硅的含量在98%以上,應(yīng)用氫氟酸揮發(fā)重量差減法（即揮散法）來(lái)測(cè)定SiO2含量.具體測(cè)定步驟如下：
將鉑坩堝中測(cè)定過(guò)燒失量的試樣,用少量水潤(rùn)濕,加入4～5滴硫酸及5～7mL氫氟酸,放在電爐上低溫加熱,揮發(fā)至近干時(shí),取下放冷,再加2～3滴硫酸及3～4mL氫氟酸,繼續(xù)加熱揮發(fā)至干,然后升高溫度,至三氧化硫白煙完全逸盡.將鉑坩堝置于高溫爐中,于950℃溫度下灼燒30分鐘,取出放在干燥器中冷至室溫,稱(chēng)重.如此反復(fù)灼燒,直至恒重.
SiO2=×100
G1——測(cè)燒失量時(shí)灼燒后試樣和坩堝的重量,g；
G2——?dú)堅(jiān)哇釄宓闹亓?g；
G——試樣的重量,g；
若試樣中SiO2含量在98%以下,采用上述方法測(cè)定SiO2將引起較大的誤差.這種情況下,宜采用重量法或氟硅酸鉀容量法來(lái)測(cè)定.
2 重量法
對(duì)可溶于酸的試樣,可直接用酸分解.對(duì)不能被酸分解的試樣,多采用Na2CO3作熔劑,用鉑坩鍋于高溫爐中熔融或燒結(jié)之后酸化成溶液,再在電爐上用蒸發(fā)器皿蒸發(fā)至干,然后加酸煮沸,并置于水浴鍋上在溫度60℃～70℃的范圍內(nèi),加入動(dòng)物膠,使硅酸凝聚,然后加水溶解可溶性鹽類(lèi),過(guò)濾分離出硅酸沉淀物.在瓷坩堝內(nèi)于電爐上灰化,最后于高溫爐中950℃灼燒至恒重.冷卻,稱(chēng)重,即得到SiO2的含量.
重量法的準(zhǔn)確度較高.但對(duì)于一些特殊樣品,如螢石CaF2,由于含有較大量的氟,會(huì)使試樣中的Si以SiF4形式揮發(fā)掉,不能用重量法測(cè)定.還有重晶石以及鋯含量較高的樣品、鈦含量較高的樣品,在重量法的條件下形成硅酸的同時(shí),生成其它沉淀,夾雜在硅酸沉淀中.所以這些特殊樣品不能用重量法來(lái)測(cè)定.這種情況下可用氟硅酸鉀容量法來(lái)測(cè)定SiO2的含量.
3 容量法
對(duì)可溶于酸的試樣,直接用硝酸分解,不能被酸分解的試樣多采用KOH在鎳坩堝中熔融,然后用硝酸分解熔融物.加酸后生成游離的硅酸,在過(guò)量的氟離子和鉀離子存在下,硅酸與氟離子作用形成氟硅酸離子,進(jìn)而與鉀離子作用生成氟硅酸鉀沉淀,該沉淀在熱水中水解生成相應(yīng)量的氫氟酸,用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,由消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積計(jì)算二氧化硅的含量.由于該法的測(cè)定條件要求較高,影響因素又多.所以本法與操作者掌握操作的熟練程度有很大關(guān)系,但只要熟練掌握此法,檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確,費(fèi)時(shí)較少.
4 比色法
試樣中SiO2含量在2%以下時(shí),宜用比色法測(cè)定.比色法有硅鉬黃和硅鉬蘭兩種.硅鉬黃法基于單硅酸與鉬酸銨在適當(dāng)?shù)臈l件下生成黃色的硅鉬酸絡(luò)合物（硅鉬黃）；而硅鉬蘭法把生成的硅鉬黃用還原劑還原成蘭色的絡(luò)合物（硅鉬蘭）.在規(guī)定的條件下,由于黃色或藍(lán)色的硅鉬酸絡(luò)合物的顏色深度與被測(cè)溶液中SiO2的濃度成正比,因此可以通過(guò)顏色的深度測(cè)得SiO2的含量.硅鉬黃法可以測(cè)出比硅鉬蘭法含量較高的SiO2,而后者的靈敏度卻遠(yuǎn)比前者要高.因此在一般分析中,對(duì)少量SiO2的測(cè)定都采用硅鉬蘭比色法.用比色法測(cè)定SiO2時(shí),最關(guān)鍵的問(wèn)題是必須將試樣中的硅全部轉(zhuǎn)入溶液并以單分子硅酸狀態(tài)而存在.因此在制備試樣溶液時(shí),為了獲得穩(wěn)定的單硅酸溶液,一般多用碳酸鉀（碳酸鈉）—硼砂混合溶劑（2：1）、苛性鈉或苛性鉀分解試樣,并且采用逆酸化法,即以熔劑熔融后用水浸出所制得的堿性溶液,迅速的倒入稀鹽酸溶液中,使溶液由堿性迅速越過(guò)pH3～7的范圍,到達(dá)pH 0.2微酸性溶液,這樣可大大地減少聚合硅酸的形成.另外溶液的酸度、溫度以及共存離子等因素都對(duì)測(cè)定結(jié)果有所影響,因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)措施減少或消除其可能產(chǎn)生的誤差.
總之,這四種測(cè)定SiO2含量的方法各有優(yōu)缺點(diǎn),要根據(jù)待測(cè)試樣的具體特點(diǎn)來(lái)分析,制定出合適的測(cè)定方法.
參考文獻(xiàn)
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