分光光度法测定碳酸钙中的二氧化硅

熊 文，赖 心，谢 辉

广州有色金属研究院分析测试中心，广东 广州 510650

分光光度法测定碳酸钙中的二氧化硅

熊 文，赖 心，谢 辉

广州有色金属研究院分析测试中心，广东 广州 510650

用盐酸和氢氟酸分解试样，以钼酸铵为显色剂、抗坏血酸为还原剂，在溶液酸度为0.9的条件下，硅与钼酸盐形成硅钼黄络合物，用硫酸提高酸度，以抗坏血酸为还原剂，使硅形成稳定的硅钼蓝络合物，采用分光光度法测定溶液的吸光度，从而计算出溶液中二氧化硅的含量.结果表明，本法所测值的相对标准偏差（RSD）为1.7%～7.6%（n=7），回收率为98.4%～101.2%，测定结果与GB/T 3286.2-1998方法测定的结果相一致.

二氧化硅；碳酸钙；分光光度法

碳酸钙是用途极广的化工资源，作为一种重要的无机粉体产品，由于原料广、加工成本低、无毒性及白度高被广泛地用于橡胶、造纸、塑料和涂料等行业中.根据碳酸钙生产方法的不同，可以将碳酸钙分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶体碳酸钙及晶体碳酸钙.在各类碳酸钙衍生品中，二氧化硅的含量是评价其质量的重要指标之一，而相关测定二氧化硅的方法，多为高温条件下碱性环境熔解方法[1-3]，这些方法存在操作繁琐及流程冗长的缺点.本文用盐酸和氢氟酸体系分解试样，用硼酸络合多余的氟，以钼酸盐为显色剂，抗坏血酸为还原剂，采用分光光度法测定碳酸钙中二氧化硅的含量.

1 实验部分

1.1 样品试液制备

称取1.0000 g碳酸钙样品置于100m L聚四氟乙烯烧杯中，用水润湿后加入10m L盐酸，然后放置于沸水浴中溶解，待试样中二氧化碳气体逸尽，加入1m L氢氟酸，继续水浴加热至样品分解完全后，再加入15m L硼酸溶液，水浴加热5m in后取下冷却，最后移至100.00m L容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀.同时，制备样品空白溶液.

1.2 分析方法

移取适量样品试液于100.00m L容量瓶中，并补充空白溶液至50m L.加入15m L水、5m L钼酸铵溶液，混匀后于室温下放置10～15m in（室温低于20℃时，放置20～30m in），再加入5m L草酸溶液、10m L硫酸[4]及5m L抗坏血酸溶液，混匀，以水定容摇匀，放置20m in，然后将部分试液及随同试料所作的空白试验溶液移入2 cm吸收池中，以一级水为参比，在波长为813 nm处测定吸光度，用所测试液的吸光度减去随同试料所作的空白试验溶液的吸光度，从标准曲线上查出相应的二氧化硅的含量，并计算出样品中所含二氧化硅的质量分数.

标准曲线的绘制：分别移取0，1.00，2.00，4.00，6.00及8.00m L的5mg/L的二氧化硅标准溶液于100m L容量瓶中，加入试验空白溶液至50m L，按实验方法测定并绘制出标准曲线.

1.3 试剂与仪器

试剂：125mg/L二氧化硅标准储备液，使用时用水稀释成为5mg/L的二氧化硅标准工作溶液；盐酸（1+1）、硫酸（1+1）、氢氟酸溶液（1+9）及硼酸溶液50g/L、钼酸铵溶液50g/L、草酸溶液200 g/L、抗坏血酸溶液（现配）20 g/L，所用试剂均为分析纯；实验用水为一级水.

仪器：723型可见分光光度计；AB204-S型电子天平.

2 结果及讨论

2.1 试样溶解方式及溶液酸度

试样溶解方式有两种：一是加入10m L盐酸，沸水浴溶解，待二氧化碳气体逸尽，加入1m L氢氟酸，继续水浴加热至样品分解完全；二是加入4 g混合熔剂（取二份无水碳酸钠与一份硼酸研磨，混匀），于950±50℃下在马弗炉中熔融7～10m in[1].经过实验对比后发现，两种方法均能完全溶解试样，并且所测结果一致.由于混合熔剂体系所需试剂繁多，且要在950±50℃的高温条件下进行，而采用盐酸+氢氟酸体系，则条件简便易行，故本实验采用盐酸+氢氟酸溶解试样.

生成硅钼杂多酸的酸度与溶液的酸度有关.当钼酸铵的浓度为0.04mol/L时，室温下形成β硅钼酸的适宜酸度为0.7～1.4[5]，故本实验选取溶液的酸度为0.9.

2.2 分析波长的选择

按实验方法，在600～850 nm范围内测定硅钼蓝络合物的吸光度，并根据实验数据绘制出吸收光谱曲线.硅钼蓝体系吸光度随时间变化很小，在室温下显色20m in后达到最大吸光度，并可稳定8 h.由于硅钼蓝体系在波长为813 nm处的吸光度最大，而以水做参比的试剂空白吸收值基本不变，故选取测定吸收波长为813 nm.

2.3 显色剂用量的选择及还原酸加入量

决定硅钼蓝显色完全和稳定的主要因素是硅钼黄的显色完全及稳定[6].在其它试剂的加入量和加入顺序不变的情况下，分别加入3～7m L钼酸铵溶液[7]，硅钼黄显色时间为10～40m in[8]，颜色基本稳定不变.因此，选择加入钼酸铵溶液5m L，放置10～15 m in(室温低于20℃时放置20 ～30m in).

依照硅钼蓝法原理，实验以抗坏血酸为还原剂，用硫酸调高酸度，当还原剂加入量为2～6m L时，吸光度最大而且基本保持稳定.考虑到还原剂加入量不足，会导致硅钼黄不能够完全还原为硅钼蓝，所以本实验选择抗坏血酸加入量为5m L.

2.4 共存离子干扰

移取30m L二氧化硅标准工作溶液于一系列100m L容量瓶中，分别加入不同共存离子，按实验方法操作.当共存离子Zn2+，Fe3+，Pb2+及Cu2+的含量分别为2mg，1.5mg，3.5mg和0.2mg时，所测结果的相对误差小于5%，表明这些共存离子对测定没有干扰[8].但由于P5+和As3+可与钼酸铵络合，对测定有干扰，会使测定结果偏高.因此，应控制As3+的含量，当As3+含量小于0.1mg时，不干扰测定[8]；而P5+对测定的干扰则可用草酸消除[9]，且草酸能与Fe3+络合，掩蔽Fe3+黄色对测定的干扰[10].

2.5 样品分析

准确称取含量不同的3份碳酸钙样品1.0000g，采用分光光度法测定（次数n=7），结果列于表1.由表1可知，采用分光光度法所测结果的相对标准偏差（RSD）为1.7%～7.6%，与采用GB/T 3286.2-1998方法所测定的值相吻合.

表1 样品中SiO2的分析结果Table 1 Analytical results of SiO2 in sam ples

分别准确称取3份碳酸钙含量相同的样品1.0000 g，按本实验方法采用标准加入法测定样品中SiO2的含量，其结果列于表2.由表2可知，加标回收率为98.4%～101.2%.样品分析结果表明，采用分光光度法测定碳酸钙中二氧化硅且测定结果准确，能很好地满足日常分析的检测要求.

表2 加标回收率Table 2 Test for recovery

3 结 论

本文研究了采用HCl-HF体系分解碳酸钙试样，分光光度法测定其中二氧化硅含量的方法.该方法所测值的相对标准偏差（RSD）为1.7%～7.6%（n=7），回收率为98.4%～101.2%，测定结果与GB/T 3286.2-1998方法测定的结果相一致.该方法具有流程短、操作简便、快速、准确等特点，能很好的满足日常分析中各类碳酸钙中低含量二氧化硅的检测要求.

[1]国家质量技术监督局.GB/T 3286.2-1998石灰石、白云石化学分析方法—二氧化硅量的测定[S].北京：原冶金工业部信息标准研究院，1998.

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[10]张锦柱.工业分析[M].重庆：重庆大学出版社，1997：103.

Spectrophotometric determ ination of silicon dioxide in calcium carbonate

XIONGWen，LAIXin，XIEHui
Analytical Testing Research Center Under Guangzhou Research Institude ofNon-Ferrous Metals Guangzhou，Guangzhou 510650，China

The sample is decornposed by hydrochloride and hydrofluoric acid.The silicon ion inm ixed solution by nitric acid-acidification could form silico-molybdenum yellow complex w ithmolybdate(pH=0.9)by using ammonium molybdate as catalytic agent.After improving the acidity by sulfuric acid,the silicon ion could form silico-molybdenum blue complex by using ascorbic acid as reducing reagent.With spectrophotometer determination we could get the resultsof silicon dioxide in arsenic trioxide.The relative standard deviation is1.7%～7.6%(n=7),and the test for recovery rates is ranging from 98.4%～101.2%.The results are consistentw ith those obtained by GB/T 3286.2-1998.

silicon dioxide；calcium carbonate；spectrophotometry

O657.15

A

1673-9981(2012)02-0150-03

2012-02-15

熊文(1960-)，女，湖北武汉人，工程师.