消解所用酸的種類、用量、配制比例（二）

  【常使用的混合酸有以下幾種】

　　(1) 王水，HCl:HNO₃=3:1 v/v

　　王水需現配現用。王水可用來溶解許多金屬和合金，其中包括鋼、高溫合金鋼、鋁合金、銻、鉻和鉑族金屬等。植物體與廢水也常使用它來進行消化。王水可從硅酸鹽基質中酸洗出部分金屬，但無法有效的加以完全溶解。除王水外，硝酸和鹽酸還常以另外的比例混合在一起使用, 所謂的勒福特(Lefort)王水，也叫逆王水，是三份硝酸與一份鹽酸的混合物。

　　可用來溶解氧化硫和黃鐵礦。

　　(2) HNO₃:H₂SO₄, 常用的比例為1:1(v/)

　　這種混酸的最高溫度僅比單純HNO₃時的最高溫度高10℃左右。高溫條件下，易于形成硫酸鹽絡合物，還具有脫水和氧化的性質。通常在完成最初的消化后，可加入H₂O₂ 以完成消化。但是，只有當液量減少且冒SO₂氣體后才能添加H₂O₂。用它消解的樣品有：聚合物、脂肪及有機物質。

　　(3) HNO₃:HF，常用比例為5：1(v/v)

　　用其他方法很難處理的一些金屬和合金，能與這種混合酸反應而被溶解。這種混合酸對于溶解金屬鈦、鈮、鉭、鋯、鉿、鎢及其合金特別有效，也可用來溶解錸、錫及錫合金、各種碳化物及氮化物、鈾及鎢礦石、硫化物礦石及各種硅酸鹽。

　　(4) H₂SO₄:H₃PO₄，常用的比例為1:1(v/v)

　　此種混合酸可在低壓下產生極高的溫度，因此要小心使用。H3P04的作用是充當助溶劑。用于消解陶瓷，尤其是一些含鋁高的陶瓷和耐火材料等。

　　(5) HNO₃ 、HCl、HF混酸

　　先配制王水(HCl:HNO₃=4:1,v/v)，再將王水:HF=7:3(v/v)配制。或者以HNO₃:HCI:HF=5:15:3配制(v/v)。這種混酸適用于消解合金、矽酸鹽、巖石、熔渣、沸石、玻璃、陶瓷等

　　【以食品分析為例】

　　1濕法消解體系的選擇

　　1.1濕法消解主要使用硝酸、高氯酸、硫酸、過氧化氫等，利用其酸性及氧化性破壞樣品結構。酸的物理化學性質如下：

　　其氧化性排序應該為：高氯酸>硝酸>硫酸>過氧化氫

　　1.2根據樣品基體的不同選擇合適的濕法消解體系。容易被氧化消解的樣品基體選擇用單一硝酸即可，難消解的可選擇硫酸一硝酸體系，硫酸一高氯酸一硝酸體系等

　　2 消解過程描述

　　以較難消解的食用油為例，選擇硫酸一高氯酸一硝酸體系進行消解，探討濕法消解過程和作用機理，以達到快速、安全的消解要求。

　　取0.5g食用油樣品，加入硫酸2ml、高氯酸3ml、硝酸5ml，先低溫消解(電爐溫度約200℃)，待達到硝酸分解溫度、冒棕色煙且液面起大量泡沫，輕搖三角瓶等反應平穩后，置于平板電爐(400℃)升溫;待瓶內液面起大量細泡沫并有反應物中心，且出現少量白煙時，開始搖動三角瓶并滴加硝酸，控制滴加速度以調節三角瓶內反應速度，防止樣品炭化，也不可滴加太快使溫度降低反應變慢。當三角瓶內液面出現均勻且較大泡沫時，溶液變透明，停止搖動三角瓶，置于400℃升溫至冒高氯酸煙(白色濃煙)，此時瓶內液體有可能再出現棕黃色，這是難消解的有機物被消解的過程，繼續消解至冒硫酸煙(沉于瓶內白煙)，這時瓶內液體已經澄清，所剩液體約2ml為硫酸，取下放冷定容。該消解過程處理單個樣品時間約20min，即使消解難以消解的食用油(0.5g)消耗硝酸不到10mL(約6～7mL)，高氯酸3mL，硫酸2mL。此消解過程中控制溫度及反應速度需經過一定的實驗操作經驗積累，是做好濕法消解的難點。

　　3 硫酸-高氯酸-硝酸體系消解過程

　　該體系消解反應分三個過程，第一步以硝酸為消解主體(室溫到120℃);第二步以高氯酸為消解主體(約140～200℃)，并與硝酸協同消解;第三步以硫酸為消解主體(約200～290℃)。下面分步探討硫酸一高氯酸一硝酸體系消解過程。

　　第一步，硝酸為主體溫度下的消解，從室溫升到約120℃，此過程中隨著溫度升高，硝酸的氧化性增強，達到硝酸分解溫度時反應加速進行，冒大量棕色煙，其中易消解的有機物先被消解，部分粉末狀樣品和低碳有機物此階段可能會產生大量氣泡，這時需輕搖三角瓶控制反應溫度和速度，以免樣品溢出三角瓶。

　　第二步，高氯酸為主體溫度下(約150～200℃)與硝酸共同作用的消解，隨著硝酸的蒸發，溶液溫度由以硝酸為主體的溫度升高到以高氯酸為主體的溫度。這時濃熱高氯酸體現出其強氧化性，由于高溫氧化過程，有機物易脫水炭化，所以要滴加硝酸以補充氧化劑，并可以控制溫度。此時氧化反應相當劇烈，控制滴加硝酸，即使難以消解的食用油，用約1～2mL硝酸均可消解至溶液透明，但此時溶液內的有機物并未消解完全。

　　第三步，硫酸為主溫度下的消解約200到290℃。該階段隨著高氯酸的消解消耗和揮發，溫度升高到以硫酸為主體的溫度，高溫下硫酸與高氯酸共同作用將最后難消解有機物消解完全，并將高氯酸趕凈。

　　用經典的濕法消解樣品，在了解消解反應過程機理的基礎上處理樣品，同樣可以達到快速、安全的要求。難以消解的食用油僅需硫酸2mL，高氯酸3mL，硝酸不到10mL，20個樣品消解處理時間約2.5小時。相對微波消解等方法優點在于，可憑經驗控制溫度和反應速度，可以對應不同基體樣品同時消解，樣品處理速度快，方法設備普及，試劑消耗少，實際工作中可以和其他方法互補使用。但濕法消解工作強度度大，若通風條件不好長期操作會影響操作員健康。

　　樣品基體不同，消解時酸的選擇和加入順序也不同，例如乳制品選擇硫酸-硝酸體系，應先加硝酸再加硫酸，否者被炭化包裹，消解不易進行。香精等低碳有機機體只能先加硝酸消解。食用油消解要先加硫酸，再加硝酸、高氯酸，否則先加硝酸易形成硝酸甘油脂類，易爆燃;如先加高氯酸再加硝酸、硫酸不用加熱即可能引起爆燃，所以在濕法消解時要注意消解用酸的選擇和加入順序。

　　所有的消解都應本著一下幾個方面進行：1，避免待測組分遭受損失;2，不得引進干擾物質;3，要安全、快速，不給后續操作步驟帶來困難;4，消解后得到的溶液一定要便于檢測。這樣就可以根據實驗要求，選擇上述不同的消解設備和方法!