常用器皿材料的化学组成及有关性质

常用器皿材料的化学组成及有关性质

分析化学中常用的器皿材料是硼硅玻璃、石英、聚乙烯、特氟隆、铂金等。它们对痕量分析工作的适应性通常认为有如下的顺序:特氟隆>聚乙烯>透明石英>铂金>硼硅玻璃,而特氟隆的性能最好。

上述器皿材料的耐腐蚀、耐热性质比较见表1。从该表可以看出,铂金是耐腐蚀、耐高温的最好材料,但由于它极其昂贵,且以金属污染源而论并不比石英、聚乙烯、特氟隆等优越,因此对痕量分析不推荐使用铂金器皿。

表1 器皿材料性质比较

下面对常用的特氟隆、聚乙烯、石英、玻璃做概要介绍:

特氟隆:国外已广泛使用特氟隆瓶贮存超纯酸,用Teflon-FEP 烧杯溶样可加热至150℃~200℃,Teflon-TFE 可耐温到250℃。还用特氟隆分液漏斗分离样品。特氟隆又可细分为Teflon-PFA 、Teflon-FEP

和Teflon-TFE 。其中Teflon-FEP 使用最为广泛;特氟隆不易成型,制作器皿需采用模具,所以在成型过程中可能引入Zn 、Al 、Cu 、Mn 、Fe 、Ni 等的沾污。四氟乙烯与乙烯的共聚物叫做特氟塞尔,易成型、可避免模具的金属沾污。

聚乙烯:聚乙烯瓶、聚乙烯杯和聚乙烯管已广泛用于制备高纯物质和痕量分析工作中。在150℃~250℃下用高压、无催化程序生产的聚乙烯称为常规聚乙烯(CPE )。而用过滤金属氧化物作催化剂则可以制成高密度线型聚乙烯(LPE )。一般认为,线型聚乙烯中的Al 、Cr 、Co 、Zn 、Ti 的杂质含量比常规聚乙烯中的高。

石英:石英器皿早已广泛用于制备高纯物质与痕量分析工作。石英材料有天然石英和合成透明石英两种。天然石英又可分为半透明石英和透明石英。透明石英纯度较高。合成石英是由四氯化硅气相水解物制成的,因而含有大约50微克/克的氯和0.1%的氢氧化物。为了消除氢氧化物,可以通过氧化SiCl 4和电解熔融法制备合成透明石英,可是氯的含量增加到了几百微克每克。I 型和II 型透明石英均由天然石英砂制成。I 型是用电熔法制成;II 型是由火焰熔法制成。由于有些元素在火焰中挥发,所以II 型透明石英比I 型的杂质含量低。 大多数中性和酸性化学药品在石英坩埚中灼烧可以达到1000℃高温。碱金属的氢氧化物及碳酸盐在高温下会腐蚀透明石英。

硼硅玻璃:各种玻璃仪器在化学分析中使用的最广泛、最普通。玻璃的耐热性、抗酸性、抗碱性、抗水性等是由它的化学组成决定的。玻璃的主要组成是SiO 2、Al 2O 3、B 2O 3、Na 2O 、K 2O 、CaO 、MgO 、

BaO 、Fe 2O 3等。一般认为,除高硅氧玻璃外,玻璃中的Fe 、Cl -、SO 4-2、Sb 的杂质含量约在0.05%~0.5%。碱会侵蚀SiO 2骨架并逐渐溶解玻璃;酸是以H +交换玻璃中的碱金属而沥出玻璃,所以碱对玻璃的腐蚀性要比酸大几个数量级。

常用器皿材料的化学组成及有关性质

分析化学中常用的器皿材料是硼硅玻璃、石英、聚乙烯、特氟隆、铂金等。它们对痕量分析工作的适应性通常认为有如下的顺序:特氟隆>聚乙烯>透明石英>铂金>硼硅玻璃,而特氟隆的性能最好。

上述器皿材料的耐腐蚀、耐热性质比较见表1。从该表可以看出,铂金是耐腐蚀、耐高温的最好材料,但由于它极其昂贵,且以金属污染源而论并不比石英、聚乙烯、特氟隆等优越,因此对痕量分析不推荐使用铂金器皿。

表1 器皿材料性质比较

下面对常用的特氟隆、聚乙烯、石英、玻璃做概要介绍:

特氟隆:国外已广泛使用特氟隆瓶贮存超纯酸,用Teflon-FEP 烧杯溶样可加热至150℃~200℃,Teflon-TFE 可耐温到250℃。还用特氟隆分液漏斗分离样品。特氟隆又可细分为Teflon-PFA 、Teflon-FEP

和Teflon-TFE 。其中Teflon-FEP 使用最为广泛;特氟隆不易成型,制作器皿需采用模具,所以在成型过程中可能引入Zn 、Al 、Cu 、Mn 、Fe 、Ni 等的沾污。四氟乙烯与乙烯的共聚物叫做特氟塞尔,易成型、可避免模具的金属沾污。

聚乙烯:聚乙烯瓶、聚乙烯杯和聚乙烯管已广泛用于制备高纯物质和痕量分析工作中。在150℃~250℃下用高压、无催化程序生产的聚乙烯称为常规聚乙烯(CPE )。而用过滤金属氧化物作催化剂则可以制成高密度线型聚乙烯(LPE )。一般认为,线型聚乙烯中的Al 、Cr 、Co 、Zn 、Ti 的杂质含量比常规聚乙烯中的高。

石英:石英器皿早已广泛用于制备高纯物质与痕量分析工作。石英材料有天然石英和合成透明石英两种。天然石英又可分为半透明石英和透明石英。透明石英纯度较高。合成石英是由四氯化硅气相水解物制成的,因而含有大约50微克/克的氯和0.1%的氢氧化物。为了消除氢氧化物,可以通过氧化SiCl 4和电解熔融法制备合成透明石英,可是氯的含量增加到了几百微克每克。I 型和II 型透明石英均由天然石英砂制成。I 型是用电熔法制成;II 型是由火焰熔法制成。由于有些元素在火焰中挥发,所以II 型透明石英比I 型的杂质含量低。 大多数中性和酸性化学药品在石英坩埚中灼烧可以达到1000℃高温。碱金属的氢氧化物及碳酸盐在高温下会腐蚀透明石英。

硼硅玻璃:各种玻璃仪器在化学分析中使用的最广泛、最普通。玻璃的耐热性、抗酸性、抗碱性、抗水性等是由它的化学组成决定的。玻璃的主要组成是SiO 2、Al 2O 3、B 2O 3、Na 2O 、K 2O 、CaO 、MgO 、

BaO 、Fe 2O 3等。一般认为,除高硅氧玻璃外,玻璃中的Fe 、Cl -、SO 4-2、Sb 的杂质含量约在0.05%~0.5%。碱会侵蚀SiO 2骨架并逐渐溶解玻璃;酸是以H +交换玻璃中的碱金属而沥出玻璃,所以碱对玻璃的腐蚀性要比酸大几个数量级。


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