為了測定有機試樣(包括生物試樣)中的某些元素(如金屬元素、硫及鹵素等)的含量,需將其先分解。在分解過程中,待測元素應能定量回收并轉(zhuǎn)變?yōu)橐子跍y定的某個價態(tài),同時還要避免引入干擾物質(zhì)。有機試樣的分解,可采用干式灰化或濕式消化(又稱為濕式煮解)的方法。
a.干式灰化法
該法是將試樣置于馬弗爐中加溫(一般為400~700C),以大氣中的氧作為氧化劑使之分解,然后加入少量濃鹽酸或熱的濃硝酸浸取燃燒后的無機殘余物。在干式灰化過程中,根據(jù)需要,加入少量某種氧化性物質(zhì)(稱為助劑)于試樣中,可以提高灰化效率,硝酸鎂是常用的助劑之一。對于液態(tài)或濕的動物、植物組織,應事先通過蒸汽浴或經(jīng)過輕度加熱使其干燥。使用馬弗爐時應逐漸加熱到所需溫度,以防止試樣著火或起泡沫。
氧瓶燃燒法是將試樣包在定量濾紙內(nèi),用鉑金片夾牢,放入充滿氧氣并盛有少量吸收液的錐形燒瓶中燃燒,試樣中的鹵素、硫、磷及金屬元素分別形成鹵素離子、硫酸根、磷酸根及金屬氧化物(或鹽類等)而被溶解在吸收液中,然后分別測定各元素的含量。該法分解試樣完全,可進行元素分析。
干式灰化法的另一種方式是低溫灰化。該法采用射頻放電來產(chǎn)生活性氧游離基,在低溫下(低于100 ℃)破壞有機物質(zhì),可以最大限度地減少揮發(fā)損失。
干式灰化法的優(yōu)點是不加入(或少加入)試劑,避免了由外部引入雜質(zhì),而且方法簡便。缺點是因待測元素揮發(fā)或器壁上沾附金屬而造成測量誤差;另一個缺點是耗時較長(2~4h)。
b.濕式消化法
用硝酸和硫酸的混合液與試樣一起置于克氏燒瓶內(nèi),在一定溫度下進行煮解,硝酸能破壞大部分有機物。在煮解的過程中,硝酸逐漸揮發(fā),剩下硫酸。繼續(xù)加熱使之產(chǎn)生SO3白煙并在燒瓶內(nèi)回流,直到溶液變得透明為止,該過程稱為消化。在消化過程中,酸將有機物氧化為二氧化碳、水及其他揮發(fā)性產(chǎn)物,以酸或鹽的形式留下無機物。使用體積比為3∶1.1的硝酸、高氯酸和硫酸的混合物進行消化,能收到更好的效果。高氯酸在脫水和受熱時,是一種強氧化劑,能破壞微量的有機物。若加入少量的鉬(Ⅵ)鹽作催化劑,則消化效果更佳,并能縮短消化時間。使用混合酸分解有機試樣時,鋅、硒、砷、銅、鈷、銀、鎘、銻、鉬、鍶和鐵等元素能被定量回收。不能直接將高氯酸加入到有機(生物)試樣中,而應先加入過量的硝酸,這是為了防止由高氯酸引起的爆炸。使用高氯酸分解有機試樣必須由經(jīng)驗豐富的老師傅操作或現(xiàn)場指導。
應當指出,對于容易形成揮發(fā)性化合物的被測物質(zhì)(如砷、汞等),應采用蒸餾法分解。這樣既能避免揮發(fā)損失和產(chǎn)生有害氣體,又能使分解和分離同時進行。
濕式消化法的優(yōu)點是速度快(0.5~1h);缺點是加入的試劑會引入雜質(zhì)。
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