偏硼酸锂和其他的含锂硼酸盐熔融

试样用偏硼酸锂熔融，超声波振荡提取熔盐，电感耦合等离子体光谱(ICP-AES)法测定。方法适用于多金属矿中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、MnO、P2O5、Sr、Ba的测定。偏硼酸锂是非氧化性熔剂，不能分解硫化物相。本法用于测定硫化物矿石中的非硫化物造岩元素。若矿石中含有硫铁矿，则铁的分析结果不含硫化物相的铁。详见第21章硫铁矿和自然硫的测定中21.22.1偏硼酸锂熔融-电感耦合等离子体光谱法测定金属硫化矿石中造岩元素。

参考资料

谭雪英，张小毅，殷桂霞.2000.IRIS全谱直读光谱法测定铅锌矿、锰矿、铜矿中主、次、痕量元素［Z］.乌鲁木齐:新疆矿产实验研究所

本章编写人:蒋莉、马龙、邢雁(新疆矿产实验研究所)。

测定

称取灰样与偏硼酸锂混合，于1000℃熔融，以熔融流动状态直接倒入稀王水，在超声波水浴下快速溶解定容后，用ICP-AES测定。以与试样成分近似的国家一级标准物质与试样同时处理的溶液作为高点，偏硼酸锂空白溶液为低点，进行仪器校准。方法适用煤灰中SiO2、Al2O3、TFe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、MnO、P2O5、Sr、Ba、Zr等13项的测定。分析步骤详见第16章16.38.2.1偏硼酸锂熔融-电感耦合等离子体发射光谱法分析主、次量元素。

称取0.25g脱水偏硼酸锂于石墨坩埚中，称入25mg烘干试样，搅拌均匀，在高温炉中于1000℃分解15min，取出坩埚，以熔融流动状态倒入(5+95)王水中，在超声波水浴下快速溶解后，用(5+95)王水定容50mL，加入元素Cd为内标，浓度为10μg/mL，溶液酸度为5%王水溶液。用同样处理的大洋金属结核(结壳)标准物质溶液作为仪器校准标准溶液，ICP-AES测定Si、Al、TFe、Mn、Ca、Mg、K、Na、Ti、P等。操作步骤详见第16章硅酸盐岩石分析中偏硼酸锂熔融-电感耦合等离子体发射光谱法分析主、次量元素。

为降低方法检出限，可采用酸溶-碱熔结合方式处理试样:

称取0.3～0.5g干燥试样于聚四氟乙烯坩埚中，在低温电热板上用10mLHCl分解，待试样中绝大部分金属元素溶解后，取下坩埚冷却，用定量滤纸过滤，用100mL容量瓶承接滤液，用(1+9)HCl清洗残渣，并定容，为试液A。

用去离子水清洗残渣至无酸，取下连同滤纸一起放入铂坩埚中，在高温炉中于700℃灰化转入装有适量偏硼酸锂试剂的石墨坩埚中，搅拌均匀(试剂与试样残渣的比例不低于4∶1)，在高温炉中于1000℃分解15min，取出坩埚，以熔融流动状态倒入(5+95)王水中，在超声波水浴下快速溶解后，用(5+95)王水定容50mL，加入元素Cd为内标，浓度为10μg/mL，溶液酸度为5%王水溶液，为试液B。

ICP-AES分别测定试液A、B中Si、Al、Mn、Fe、Ti、Ca、Mg、K、Na等元素，最终结果为试液A、B检测结果的加合。

水 H2O

一氧化碳 CO

二氧化碳 CO2

五氧化二磷 P2O5

氧化钠 Na2O

二氧化氮 NO2

二氧化硅 SiO2

二氧化硫 SO2

三氧化硫 SO3

一氧化氮 NO

氧化镁 MgO

氧化铜 CuO

氧化钡 BaO

氧化亚铜 Cu2O

氧化亚铁 FeO

三氧化二铁 Fe2O3

四氧化三铁 Fe3O4

三氧化二铝 Al2O3

三氧化钨 WO3

氧化银 Ag2O

氧化铅 PbO

二氧化锰 MnO2

Na2O K2O CaO MgO Al2O3 ZnO FeO Fe2O3 Fe3O4 CuO Cu2O

氧化钠 氧化钾 氧化钙 氧化镁 氧化铝 氧化锌 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 氧化铜 氧化亚铜

元素最高价氧化物对应水化物的化学式，如果是金属元素的话，就是相应的碱；如果是非金属元素，就是相应的含氧酸！

比如，S元素的最高价氧化物对应水化物，就是 H2SO4!

所以，钠元素最高价氧化物对应水化物化学式 就是 NaOH。

拓展资料：

钠， 原子序数11， 原子量22.989768，是最常见的 碱金属元素。

钠是有银白色光泽的软金属，用小刀就能很容易的切割。

熔点97.81°C，沸点882.9°C，密度0.97克/厘米3。通常保存在煤油中。

钠是一种活泼的金属。

钠与水会产生激烈的反应，生成氢氧化钠和氢。

钠还能与钾、锡、锑等金属生成合金。

金属钠与汞反应生成汞齐，这种合金是一种活泼的还原剂，在许多时候比纯钠更适用。

钠离子能使火焰呈黄色，这种性质可用来灵敏地检测钠的存在。

氧化物

水 H2O

一氧化碳 CO

二氧化碳 CO2

五氧化二磷 P2O5

氧化钠 Na2O

二氧化氮 NO2

二氧化硅 SiO2

二氧化硫 SO2

三氧化硫 SO3

一氧化氮 NO

氧化镁 MgO

氧化铜 CuO

氧化钡 BaO

氧化亚铜 Cu2O

氧化亚铁 FeO

三氧化二铁 Fe2O3

四氧化三铁 Fe3O4

三氧化二铝 Al2O3

三氧化钨 WO3

氧化银 Ag2O

氧化铅 PbO

二氧化锰 MnO2

一. 单质的化学式和命名方法

常温下为固体的单质一般用元素符号表示该元素的单质，元素符号的名称就是该单质的名称，例如碳—C、硫—S、磷—P、钠—Na、铜—Cu、镁—Mg、铁—Fe，但是碘为I2。

稀有气体用元素符号表示该元素的单质，元素符号的名称就是该单质的名称，也可在元素名称后加一个“气”字，例如氦（气）—He、氖（气）—Ne、氩（气）—Ar等。

其它气体的单质，一般用用元素符号和右下标2表示该元素的单质，用元素符号的名称加一个“气”字的方法来命名，例如氧气—O2、氢气—H2、氯气—Cl2、氮气—N2。

二. 氧化物的化学式和命名方法

氧化物的化学式中，氧元素符号写在右边，另一种元素的符号写在左边，即“先读的后写，后读的先写”一般称为“氧化某”，例如“氧化铜”，后读“铜”，则先写铜的元素符号“Cu”，先读“氧”，则后写氧元素的符号“O”，故氧化铜的化学式为“CuO”。反之，MgO的名称就是“氧化镁”，CaO 的名称就是“氧化钙”。

某些稍微复杂点的氧化物或者有多种化合价元素的氧化物，一般称为“几氧化（几）某”，即化学式中有几个氧原子就称为“几氧化”，另一种元素有几个原子就称为“几某”，例如Fe3O4称为“四氧化三铁”、P2O5称为“五氧化二磷”， 若另一种元素原子数是1，则称为“几氧化某”，例如CO2称为“二氧化碳”、SO2称为“二氧化硫”、SO3称为“三氧化硫”。

说明：以上只是主要规则，某些物质还有特定的命名方法和规则，请对照表1—1记忆常见的单质、氧化物、酸、碱、盐的名称和化学式。

三. 酸的化学式和命名方法

中学化学要求掌握的无机酸的种类较少，请参考表1—1记住它们的化学式即可。

四. 碱的化学式和命名方法

碱一般是金属的氢氧化物，书写化学式时，金属元素符号先写，氢氧根（OH）后写，读作“氢氧化某”，例如氢氧化钠，化学式为NaOH，又如Mg(OH)2的名称为氢氧化镁。

说明：NH3，名称为氨，也称氨气，因其溶于水而生成NH3.H2O（一水合氨），NH3.H2O能电离产生OH‑而使水溶液呈碱性，为了表1—1的简洁，故把NH3填在碱这一栏，但它并不是碱。

五.盐的化学式和命名方法

无氧酸（例如盐酸）形成的盐，称为“氯化某”，例如NaCl称为氯化钠，注意FeCl2称为氯化亚铁，称为FeCl3氯化铁。

含氧酸（例如硫酸、碳酸、硝酸等）形成的盐，称为“某酸某”，例如Na2SO4称为硫酸钠，Na2CO3称为碳酸钠，注意如果是含氧酸形成的酸式盐则称为“某酸氢某”，例如NaHCO3称为碳酸氢钠。还有一些特殊的盐，中学很少见到，就不提它们了。

一、内容概述

原子发射光谱法是以测量物质内部能级跃迁时辐射波长和强度为基础的光学分析法。电感耦合等离子体原子发射光谱法（inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，缩写ICP-AES；有时也称其为ICP-OES，源于optical emission spectrometry，区别以离子线为主的ICP光源和其他以原子线为主的光源）是以电感耦合等离子体为激发光源的原子发射光谱分析技术，该技术始于20世纪70年代ICP的出现，是迄今为止发展最快、应用最为广泛的原子发射光谱技术。其原理是利用氩等离子体产生的高温使试样完全分解形成激发态的原子和离子，由于激发态的原子和离子不稳定，外层电子会从激发态向低能级跃迁，因此发射出特征的谱线。通过光栅等分光系统分光后，利用检测器检测特定波长的强度，从而测定试样中待测元素的含量。

电感耦合等离子体（ICP）是由高频电流经感应线圈产生高频电磁场，使工作气体形成等离子体，并呈现火焰状放电（等离子体焰炬），达到10000 K的高温，是一个具有良好的蒸发-原子化-激发-电离性能的光谱光源。而且由于这种等离子体焰炬呈环状结构，有利于从等离子体中心通道进样并维持火焰的稳定；较低的载气流速（＜1 L/min）便可穿透ICP，使样品在中心通道停留时间达2～3ms，可完全蒸发、原子化；ICP环状结构的中心通道的高温，高于任何火焰或电弧火花的温度，是原子、离子的最佳激发温度，分析物在中心通道内被间接加热，对ICP放电性质影响小；ICP光源又是一种光薄的光源，自吸现象小，且系无电极放电，无电极玷污。这些特点使ICP光源具有优异的分析性能，符合对一个理想分析方法的要求。因而，ICP AES分析法具有下列优异的分析特性：

1）ICP-AES法首先是一种多元素同时测定。不论是多道直读还是单道扫描仪器，均可以在同一试样溶液中同时测定大量元素（30～50个，甚至更多）。已有文献报道的分析元素可达78个，即除He、Ne、Ar、Kr、Xe惰性气体外，自然界存在的所有元素，都已有用ICP-AES法测定的应用报道。

2）ICP具有较高的蒸发、原子化和激发能力。由于等离子体光源的优异特性，可以避免经典光谱分析方法的化学干扰、基体干扰，因此干扰水平比较低。等离子体焰炬具有更高的温度，能使一般化学火焰难以激发的元素原子化、激发，所以有利于难激发元素的测定。并且在Ar气氛中不易生成难熔的金属氧化物，从而使基体效应和共存元素的影响变得不明显。而且ICP光源的自吸现象很低，校正曲线的线性范围可达5 ～6 个数量级，在大多数情况下，元素浓度与测量信号呈简单的线性。既可测低浓度成分（＜1 毫克/升），又可同时测高浓度成分（几百或数千毫克/升）。是充分发挥ICP-AES多元素同时测定能力的一个非常有价值的分析特性。

3）ICP-AES法具有溶液进样分析方法的稳定性和测量精度（RSD＜1%）。其分析精度可与湿式化学法相比。且检测限非常好，很多元素的检测限＜1 mg/L。

相关仪器的最新进展如下：

（1）Spectroblue ICP-OES-全谱直读等离子体发射光谱仪

Spectroblue ICP-OES-全谱直读等离子体发射光谱仪（德国斯派克公司），其特点是：采用750 mm焦距的帕邢-龙格光学系统，采集130 nm到770 nm范围的一级光谱的全谱数据；在130 nm到340 nm波长范围内均可保持恒定的分辨率（像素分辨率3pm），340 nm以上像素分辨率6 pm；15个线性CCD阵列检测器；UV-PLUS气体净化技术（在密闭充氩光学室内，用小型隔膜泵使氩气通过净化管净化循环）；OPI-AIR接口，免除了外部水冷系统；提供两种观测模式（轴向或径向），径向观测时，采用等离子体接口（OPI）：在接口部分切线方向导入氩气，通过一出口反吹出去，直接穿透等离子体，把尾焰吹开，消除基体干扰。

（2）Optima 7300 V光谱仪

Optima 7300 V是一款台式垂直炬管电感耦合等离子体发射光谱仪（图1），消除了碳聚积并将维护要求降至最低。该仪器的径向观测功能可确保操作快速稳定，专为应对油样分析或地质及冶金应用的独特挑战而设计。

Optima 7300 V系列有两种型号：①Optima 7300 V油版，适用于油分析；②Optima 7300 V HF版，适用于地球化学和高固体分析。

图1 Optima 7300V光谱仪

（3）平板等离子体技术

Optima 8x00系列ICP-AES，其特点是：降低氩气消耗，平板等离子体技术在任意RF功率下只需8 L/min的等离子体气流量；远紫外区（120nm）的扩展，以利于低背景谱线的选择及非金属元素（如C、S、N、Cl、Br、I）的分析；专利的等离子体双向观测-采用空气切割气消除冷尾焰，消除干扰；可以使用同一种方式测量高浓度和低浓度元素，轴向观测提供最低检出限，径向观测的观测高度可变，可扩充工作范围和消除电离效应。

（4）Agilent 710 Series ICP-OES-CCI

Agilent 710 Series ICP-OES-CCI特点是采用冷锥接口技术，双向观测模式，CCD检测器。

二、应用范围及应用实例

（一）在地质试样分析中的应用

ICP-AES的仪器检出限为0.1～100ng/mL，一般元素都存在灵敏度不同的多条谱线，动态线性范围约为4～6个数量级，故非常适合于地质分析试样基体复杂、元素含量范围变化大、要求测定元素多和试样批量大的要求，适用于地质试样中主、次、痕量元素的分析。目前，ICP-AES技术已在地质分析领域得到广泛的应用，成为现代地矿分析实验室里重要的多元素分析手段。

ICP-AES在地质试样分析中较典型的应用如下。

1）复合酸溶分解后测定岩石、土壤、水系沉积物中Ba、Be、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Sr、Th、Ti、V、Zn、Sc等20 多个元素，特别适合于大批量试样的测定。

2）偏硼酸锂熔融后直接测定包括 Si 在内的主量元素（SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、MnO、P2O5及次要成分Zr、Sr、Ba等），可以达到全分析要求的精密度，取代烦冗的化学分析，百分含量加和质量可以控制在99.3% ～100.7%之间（灼烧减量另测）。

3）矿物矿石试样中主、次量元素的测定，部分痕量元素需经分离富集后测定。比如盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸分解黄铁矿、闪锌矿、钴镍多金属矿等样品，ICP-AES直接测定Al、Fe、Cu、Pb、Zn、Ca、Mg、K、Na、Sb、Mn、Ti、Li、Cd、Co、Ni、V和Ag等18个元素。

4）碱熔-阳离子树脂或P507树脂分离富集后测定各种地质试样中痕量超痕量级15个稀土元素的含量。

5）天然水样中主要阳离子（Ca、Mg、K、Na等）和偏硅酸、B等的直接测定。氢氧化铁共沉淀分离富集后测定天然水中几十种痕量元素等。

6）磷酸混合酸溶样-ICP-AES法测定B、S等元素。

7）聚氨酯型泡沫塑料分离富集-ICP-AES法测定地质样品中痕量元素Ti。

ICP-AES技术主要应用于金属元素分析，非金属元素的测定灵敏度较差，但可以较好地分析较高含量的P、S、B（B若采用酸溶需加入磷酸保护）、As、Se等元素，有些型号的仪器甚至可以分析 Cl、Br、I 等元素。一般非金属元素的灵敏线都在远紫外区，200 nm以下有明显的氧分子吸收带，190 nm以下波长需采用真空或充入惰性气体措施防止氧分子吸收问题。

（二）稀土元素分析

Marin等用ICP-IES快速测定了1mol/L FeCl3滤出液中的Ba、Zr、Th、U、La、Ce、Eu、Hf和Gd等元素。液-液萃取过程用乙醚对Fe进行选择性及定量萃取，去污因子为65000。该方法对铁离子浓度较高的溶液中的U、Th、Ba和Zr的检出限为1～24ng/mL，相对标准偏差为0.9%～4.6%。该方法已被用于处理放射性物质。

（三）土壤微量元素分析

PerkinElmer的ICP-OES可以分析元素周期表中所有金属元素，检出限在1×10-9以下。同时可以分析绝大部分非金属元素，例如As、Se、P、S、Si、Te等，检出限低于10×10-9，如果配合使用氢化物发生器，这些非金属的检出限可以改善10倍以上。

Praveen Sarojam等（2010）将土壤样品经过微波消解等前处理技术处理后，通过OptimaTM 7300 DV ICP-OES仪进行了测试，取得了很好的结果。

三、资料来源

http://www.perkinelmer.com.cn/Catalog/Family/ID/Optima＋8 x00＋ICP＋OES＋Spectrometers？utm_ media＝LinkToEloquaGenericLanding

Marin A，Joaquin C，Karin P et al.2009.Determination of REE，U，Th，Ba，and Zr in simulated hydrogeological leachates by ICP-AES after matrix solvent extraction.Journal of Rare Earths，27（1）：123～127

Praveen S，Trace M.Characterization of Soils Using the Optima 7300 DV ICP-OES，PerkinElmer，Inc