痕量分析的操作技术
同修 / 2022-06-30
第二章痕量分析的操作技术
2.1 痕量分析的一般原理
1956年，Burriel-Marti在讨论与痕量分析有关的问题时建议，任何痕量分析操作都必须在“化学纯净”的条件下进行。若待测定的是钠、钙、镁、硅、硼或锌这样一些广泛分布的元素时，它们在空气和所用试剂中的存在将影响10-3～10-4%浓度水平的测定。如果待测定的浓度水平为10-6～10-7%时，则在实验室条件下其存在量大到足以影响分析结果的元素将扩大到包括铁、铜、镍、铅、铝、钛以及其他元素。
环境对于痕量分析结果的影响，使得分析步骤中的每一步操作，包括取样在内，都必须特别小心。在第一章所提及的综述和书籍中都对此作过强调，在文献[2，2a]中亦有详细讨论。由这类影响所导致的误差已包含在为各种特定的痕量分析方法进行误差分析而发展的计算机程序中。
痕量分析的一般操作程序可用图解形式表示，如表2.1中(中间一行)所示。若待分析的是致密的固体材料，这种方案适用于最普遍的情况。对于粉末状或液态材料来说，某些预处理操作已成为多余。而灰化通常只对有机物质才有必要。
表中的左边一行列举了这样一些变量，它们对于分析的过程会有，或者可能会有直接的影响，这将在后面作详细讨论。右边的那一行列出了在分析过程的每一步骤中也许能被采用的方法。
显然，分析化学家的幻想是有一种直接的非破坏性方法，能在物
质的原有状态下对它进行检查。遗憾的是，在痕量分析中这样的
方法非常少，
表 2.1痕最分析的大纲
影响分析结果的因素 分 析操 作 测定方法
均匀性→ 待分析的材料 非破坏性的
储存__个 采样
工具 研磨
大气 混合
试剂 表面清洗
分析物组成的变化
实验室样品 直接的，用于固体
灰化 个
溶解后的样品—— 直接的，用于溶质
容器
试剂 基体的分离痕量物的分离
大气 预浓集<
挥发性J 溶解后的痕量物—— 多组分同时测定
分离
个别痕量组分 单组分测定
在实验室实践中，只需对随后用发射光谱，质谱等直接法测定的样品考虑前处理就够了。但是在大多数情况下必须将痕量元素与样品的基体分离，再用例如发射光谱或原子吸收光谱去分析所得到的痕量元素的适当浓度的溶液。但常常连这种做法也还不切实际，由于某种原因，通常还必须把预浓集后的痕量物质分离成单个组分，随后再用比较简单的方法，诸如分光光度法和极谱法等进行测定。
虽然本书主要将讨论一些经过精选的痕量物质的分离方法，但表2.1所给出的完整的分析步骤可用来作为讨论的基础，对于痕量分析技术的描述将包括可能影响分析结果的全部因素。
2.2待分析的材料
待分析材料大体上可分成两大类：无机的和有机的。在真正的痕量分析开始之前，有机物几乎都需灰化。
就取样的目的来说，材料可以按照形态分类，分成块状、粉末状、液态、糊状和气体。
根据上述两种分类方法，我们将依次讨论与两种主要材料——无机材料和有机材料的痕量分析有关的问题。气体则不在本书讨论范围之内。
2.2.1无机材料
块状材料可以分成两组。一组是致密材料，诸如金属、合金和单晶等，就痕量分析而言，它们通常都是高纯材料。第二组是地质材料和陨石。这类样品对于地球化学的研究、稀散元素的勘探、陨石的基本研究都是很有意义的。
粉末材料通常是从块状材料经机械粉碎获得的，也可以从矿物原料经化学处理获得，或者是化学合成产物。就痕量分析而言，它们之所以有意义，主要是作为制备高纯物质的原材料，但在考察土壤中的痕量元素时也会碰到粉末样品。
液态材料包括溶液以及水、溶剂等液体物质。在痕量分析中，液体主要是作为分析过程中使用的试剂、生产高纯物质时使用的辅助材料而受到注意，但在关于痕量元素的生物学和生态学意义的某些研究中，即在研究天然水(地表水、地下水和海水)和土壤接液等时，必须对液体进行分析。
2.2.2有机材料
有机材料可以分成三组：化石材料、生物材料和有机化学制品。第一组包括煤、沥青页岩和原油。之所以对它们感兴趣是由于它们含有痕量元素。这些痕量元素实际上可以被提取出来加以利用(例如从煤中提取错)；或者因为其他原因而显得重要(例如原油中的钒)。
生物材料包括各种类型的植物、体液和动物组织。分析其中的痕量元素是由于这些元素在代谢过程中的作用，或者偶而是为了取得罪证。
有机化学制品包括分析过程中或高纯物质的工艺过程中所使用的溶剂，以及为类似目的而使用的其他有机试剂。
2.2.3其他材料
这一类中包括不能归入任何其他类的材料。它们可以是不同类的材料的混合物，或者难以严格地将它归入某个类。海水就是一个例子。一般说来，它是各种盐类的水溶液，但也含有各种无机的胶体和悬浮固体，还含有许多可溶性的或悬浮的有机物质。对这样一种物质需作专门的讨论。
2.3 取样
在材料取样和储存供痕量分析用的样品时，必须考虑三个面：材料的均匀性，分析样品的大小以及在采集、处理和储存程中样品可能发生的变化。
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