CN108037238A - 一种测定硅酸盐岩石二价铁含量的重铬酸钾滴定法 - Google Patents

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高雅洁
牛耀龄
单莉
龚红梅
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Abstract

本发明涉及实验室化学测试方法领域，具体涉及一种湿化学法测定硅酸盐岩石(玄武岩、橄榄岩)中二价铁含量的重铬酸钾滴定法。将加酸后的样品在150‑250℃下加热10‑30min溶解，溶解后加入指示剂并用重铬酸钾溶液滴定，进而定量的检测样品中二价铁含量。本发明通过对温度、加热时间约束，确定了国家标准氧化亚铁含量测定方法GB/T14506.14‑2010中的溶样的温度和加热时长对于结果的影响，使该标准更为精确、科学、完整，控制不同人员滴定时使用相同的条件，排除了不良溶样温度和时间，避免了由于实验用不同温度和时间溶样而导致实验失败，进而节约了实验时间、降低了如实验用酸等试剂的浪费，为环境保护做出贡献。

Description

一种测定硅酸盐岩石二价铁含量的重铬酸钾滴定法
技术领域
本发明涉及实验室化学测试方法领域，具体涉及一种湿化学法测定硅酸盐岩石(玄武岩、橄榄岩)中二价铁含量的重铬酸钾滴定法。
背景技术
铁(Fe)是一个变价元素(Fe0，Fe2+，Fe3+)，在地质过程中以Fe2和Fe3+为主。在岩石矿物中，铁元素含量的变化可能指示着不同的成岩环境。且人们认为地质样品中Fe3+和Fe2+的相对含量反映岩石、矿物生成环境的氧化还原条件，是地学研究中的一个重要参数，如用岩石(或矿物)中的Fe3+/Fe2+比值或Fe3+/∑Fe来定性/定量地估算氧逸度fO2，因此准确测定岩石中Fe2+和Fe3+的相对含量十分重要。
滴定法测定岩石、矿物样品中Fe2+的含量主要有两个步骤。首先，将样品消解成溶液，然后用试剂滴定溶液中的Fe2+。国家标准氧化亚铁含量测定方法GB/T14506.14-2010重铬酸钾滴定法是地质生产单位最常用的方法。其原理是用硫酸、氢氟酸加热溶解样品，用硼酸络合溶液中剩余的氟离子，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用基准重铬酸钾溶液滴定，计算氧化亚铁含量。该操作流程被广泛应用，并作为国内实验室滴定二价铁的标准方法，但是不难发现其中存在了一些问题：实验溶样过程中没有严格控制温度，会因为不同操作人员选取不同温度、花费不同时间而造成滴定结果的明显差异。因此需要一种可以获得更准确结果的重铬酸钾滴定法来测定岩石样品中二价铁含量。
发明内容
本发明目的在于提供一种测定硅酸盐岩石(玄武岩、橄榄岩)中二价铁含量的重铬酸钾滴定法。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种测定硅酸盐岩石中二价铁含量的重铬酸钾滴定法，将加酸后的样品在150-250℃下加热10-30min溶解，溶解后加入指示剂并用重铬酸钾溶液滴定，进而定量的检测样品中二价铁含量。
所述加热温度为250℃；加热时间为25分钟。
具体为：取待测定样品加入氢氟酸(5mL)、硫酸(10mL)后，在电热板上加热溶解，在样品溶液中加入混酸去除多余氟离子影响，混合溶液加入两滴指示剂二苯胺磺酸钠溶液，经重铬酸钾溶液滴定至稳定的紫色为终点，进而定量的检测样品中二价铁含量；其中，混酸为按体积比为1:2:2由磷-硫混合酸、硼酸和去离子水混合的溶液，加入量为75mL。
本发明所具有的优点：
本发明通过对温度、加热时间约束，确定了国家标准氧化亚铁含量测定方法GB/T14506.14-2010中的溶样的温度和加热时长对于结果的影响，使该标准更为精确、科学、完整，控制不同人员滴定时使用相同的条件，排除了不良溶样温度和时间，避免了由于实验用不同温度和时间溶样而导致实验失败，进而节约了实验时间、降低了如实验用酸等试剂的浪费，为环境保护做出贡献。
通过约束更精确的条件，本发明提供了相同温度溶样时的加热时间以及相同加热时长下的最佳温度，使用本发明的温度和时间的测定方法大大节约了加热耗能，并且减小了测定的玄武岩标样和橄榄岩标样二价铁含量的误差。
附图说明
图1为本发明实施例提供的玄武岩标样GSR-3重铬酸钾滴定效果图，其中，灰色区域为玄武岩标样二价铁含量推荐值范围。
图2为本发明实施例提供的橄榄岩标样GBW 07102重铬酸钾滴定效果图，其中，灰线为橄榄岩标样二价铁含量推荐值范围。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明内容进行具体、完整的说明。
本发明所选部分原料可通过商业渠道购买得到，部分原料是按照发明中所提示的方法制备。
本发明通过控制不同溶样加热温度，在相同时长下，测定硅酸盐岩石二价铁含量，以玄武岩标样和橄榄岩标样为例；控制不同时长加热，在相同温度下，测定硅酸盐岩石二价铁含量，以玄武岩标样和橄榄岩标样为例。
试剂及器材
实验所用的试剂有：(1)去离子水；(2)浓氢氟酸(ρ＝1.15g/mL)；(3)浓硫酸(ρ＝1.84g/mL)；(4)浓硫酸(1+1)：分析纯硫酸(3)和去离子水(1)1:1体积比的混合硫酸；(5)浓磷酸(ρ＝l.69g/mL)；(6)硫-磷混合酸：取150mL硫酸(3)慢慢倒入700mL水(1)中，冷却，加入150mL磷酸(5)，搅匀；(7)重铬酸钾标准滴定溶液c(K2Cr2O7)＝0.002319mol/L：称取0.6825g预先经过150℃干燥2小时的基准重铬酸钾(K2Cr2O7)，溶解于水(1)中，移入1 000mL容量瓶中，用水稀释至要求的刻度，摇匀。此溶液1mL含1.000 0mg氧化亚铁；(8)二苯胺磺酸钠溶液(5g/L)：称取0.5g二苯胺磺酸钠溶解于100mL水(1)中；(9)硼酸(50g/L)。
实验所用的器材有：(1)酸式滴定管；(2)搅拌棒；(3)聚四氟乙烯坩埚；(4)可控温度电热板；(5)天平。
实施例1
通过重铬酸钾滴定法，测定玄武岩标样GSR-3在不同的温度和加热时间下的二价铁含量：
(1)称取0.5g玄武岩标样GSR-3样品(参见表1)粉末置于聚四氟乙烯坩埚中，用水润湿，加入5mL氢氟酸，10mL近沸的硫酸(浓硫酸(1+1))，盖上坩埚盖；
(2)置于预先预热的不同温度下的电热板上(不同温度为150℃、200℃、250℃)，在以不同温度下加热不同时间(10min、15min、20min)取下，而后加入75mL磷-硫混合酸(15mL)、硼酸(30mL)和去离子水(30mL)的混合溶液；
(3)加入2滴二苯胺磺酸钠溶液(5g/L)(指示剂)，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定至稳定的紫色为终点。
上述步骤(2)以150℃为起始温度，而后以5分钟为间隔，从加热10分钟到30分钟，每个温度下不同的加热时间，共设5个平行试验(图1和表2)。
由图1对比了150℃、200℃、250℃分别加热10min、15min、20min的结果。150℃时随着加热时间增加，滴定所得二价铁含量平均值增加，加热30min时滴定的二价铁含量平均值仍低于标样参考值。200℃加热15min和250℃加热10min、15min、20min所得结果在标样推荐值误差范围内，200℃加热15min和250℃加热10min、15min结果较好且较为接近，因此这三种条件都较合适。
实施例2
通过重铬酸钾滴定法，测定橄榄岩标样GBW 07102在不同的温度和加热时间下的二价铁含量：
(1)称取0.5g橄榄岩标样GBW 07102样品(参见表1)粉末置于聚四氟乙烯坩埚中，用水润湿，加入5mL氢氟酸，10mL近沸的硫酸(浓硫酸(1+1))，盖上坩埚盖；
(2)置于预先预热的不同温度下的电热板上(不同温度为200℃、250℃)，在以不同温度下加热不同时间(15min、20min、25min)取下，而后加入75mL磷-硫混合酸(15mL)、硼酸(30mL)和去离子水(30mL)的混合溶液；
(3)加入2滴二苯胺磺酸钠溶液(5g/L)(指示剂)，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定至稳定的紫色为终点。
上述步骤(2)分别控制加热温度200℃、250℃加热15min、20min、25min，每个温度下不同的加热时间，共设3个平行试验。
200℃时滴定二价铁质量分数平均值先增加后降低，20min时滴定值最大。250℃加热25min所得结果均小于推荐值，250℃加热15min和20min所得结果在标样推荐值误差范围内。250℃加热15min时所得结果不稳定，但其平均值大于250℃加热20min。200℃加热20min所得结果平均值略高于250℃加热15min，但差别不大(相差0.008％)。实验结果显示，250℃加热时间延长所测得的二价铁含量变化不大，说明250℃加热15min是滴定法的合适条件。(图2和表3)。
由上述图1、图2和表1和2中可见本发明采用可控温度电热板加热，在不同的温度(温度控制为150℃、200℃、250℃)以及加热时间(加热10min、15min、20min、25min、30min)对实验测得的二价铁含量有很大的影响，可控温度电热板加热过程中温度恒定。所测定过程中误差范围是标准物质认定证书-岩石成分分析标准物质中以容量法(即滴定法)所得(参见表1)，数值见表1。橄榄岩标样GBW07102全铁含量(TFe2O3、二价铁含量(FeO)来源于中国标准物质目录，该值为一个大概值，偏差较大，数值见表1。实验结果见表2、表3。
通过以上得出结论，在重铬酸钾法测定硅酸盐岩石二价铁含量的溶样过程中，对玄武岩标样GSR-3，200℃加热15min和250℃加热10min、15min三种溶样条件都较合适。优选250℃加热10min的条件可以缩短实验时间，250℃加热15min的条件所得结果相对更稳定。对橄榄岩标样GBW07102，200℃加热20min、250℃加热15min、20min三种条件都较合适。若要缩短实验时间可选择250℃加热15min，200℃加热20min所得结果相对稳定。
表1实验所用标样全铁含量、二价铁含量
表2玄武岩标样GSR-3重铬酸钾滴定法(HF+H2SO4溶解)不同温度加热时间结果
表3橄榄岩标样GBW 07102重铬酸钾滴定法(HF+H2SO4溶解)不同温度加热时间结果

Claims (3)

1.一种测定硅酸盐岩石中二价铁含量的重铬酸钾滴定法，其特征在于：将加酸后的样品在150-250℃下加热10-30min溶解，溶解后加入指示剂并用重铬酸钾溶液滴定，进而定量的检测样品中二价铁含量。
2.按权利要求1所述的测定岩石中二价铁含量的重铬酸钾滴定法，其特征在于：所述加热温度为250℃；加热时间为25分钟。
3.按权利要求1或2所述的测定硅酸盐岩石中二价铁含量的重铬酸钾滴定法，其特征在于：取待测定样品加入氢氟酸、硫酸后，在电热板上加热250℃溶解15分钟，在样品溶液中加入混酸去除多余氟离子影响，混合溶液加入指示剂二苯胺磺酸钠，经重铬酸钾溶液滴定至稳定的紫色为终点，进而定量的检测样品中二价铁含量；其中，混酸为按体积比为1:2:2由磷-硫混合酸、硼酸和去离子水混合的溶液。
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