微波消解中常用酸通常分为两类:
非氧化性酸,如盐酸,氢氟酸,磷酸,稀硫酸和稀高氯酸;
氧化性酸,如硝酸,热浓高氯酸,浓硫酸和过氧化氢。
1、硝酸
硝酸有以下特性:
65%浓度沸点为120°C;
浓度小于2M 时,氧化能力较弱;随着浓度和反应温度的增加,氧化能力增强;
氧化有机物的典型酸,反应式如下: (CH2)X + 2HNO3 -> CO2(g) + 2NO + 2H2O;
溶解大多数金属硝酸盐, Au 和Pt 例外(不能氧化) , Al, B, Cr, Ti 和Zr 例外(钝化);
这些金属要求混酸或稀硝酸;
经常与H2O2, HCl和H2SO4混用;
高纯度经常用于痕量分析。
以上为微波加热过程中硝酸的温度压力曲线。
注意:压力为25bar 时,温度为225°C。
过氧化氢
过氧化氢是氧化剂(2H2O2 -> 2H2O + O2); 与硝酸混合可减少含氮蒸汽,通过增加温度加速有机样品的
消解过程.
典型混合比例是HNO3:H2O2= 4:1 (体积/体积)。
盐酸
盐酸有以下特性:
与20,4% H2O混合后恒沸点为110°C;
38% 浓度;
溶解弱酸盐(碳酸盐,磷酸盐)及大多数金属,AgCl, HgCl 和TiCl 例外;
过量HCl可提高AgCl的溶解能力,使之转换为AgCl2-;
强配位能力;
由于溶液中可成为氯化物的特性而广泛用于铁基合金;
其他可用于Ag (I), Au (II), Hg (II), Ga (III), Tl (III), Sn (IV), Fe (II) and Fe (III);
不溶解Al, Be, Cr, Ti, Zr, Sn和Sb的氧化物;Ba和Pb的硫酸盐,II价氟化物, SiO2, TiO2和ZrO2。
以上为微波加热过程中盐酸的温度压力曲线。
注意:压力为25bar 时,温度为205°C。
氢氟酸
氢氟酸有以下特性:
酸消解
40%浓度时沸点为108°C;
非氧化性,强配位能力;
用于消解矿物,矿石,土壤,岩石甚至含硅蔬菜;
按以下反应,主要用于消解硅: SiO2 + 6HF -> H2SiF6 + 2H2O;
经常与HNO3 或 HClO4混用。
蒸发/浓缩
样品溶解后,为避免损坏仪器或重新溶解不溶氟化物,很多分析要求去除HF;
很多分析如As, B, Se, Sb, Hg 和Cr 可能挥发。
配位
可通过加入硼酸去除溶液中的HF;
发生以下反应: H3BO3 + 3HF -> HBF3(OH) + 2H2O and HBF3(OH) + HF -> HBF3 + H2O;
10-50 倍过量硼酸加快反应速率。
以上为微波加热过程中氢氟酸的温度压力曲线。
注意:压力为25bar 时,温度为240°C.
硫酸
硫酸有以下特性:
98%浓度的硫酸沸点为340°C,高于TFM 罐子的最大工作温度;
为避免罐子损坏应仔细关注反应;
通过脱水反应破坏有机物;
很多硫酸盐是不可溶的(Ba, Sr, Pb)。
以上为微波加热过程中硫酸的温度压力曲线。
注意温度被控制在300°C (仅1 分钟),没有任何压力增加。很明显,在MDR 转子中使用浓硫酸是不适宜的.300°C 是TFM 罐子的临界温度,对PFA 罐子来说温度过高(该温度下将熔化)。所以,建议使用硫酸时应进行严格的温度控制。
高氯酸
高氯酸以下特性:
72%浓度时沸点203°C;
热且浓的高氯酸是强氧化性酸;
与有机物反应迅速,有时爆炸;
经常与硝酸混用用于有机物消解;
所有高氯酸盐可溶,KClO4除外;
在密闭微波罐体中,高氯酸在245°C 分解,产生大量气体副产品和大量压力。
警告
当使用高氯酸时应特别注意.
不要完全使用高氯酸消解有机样品.
当温度不超过200°C 时可用高氯酸消解无机样品,高氯酸体积应小于整个溶液体积的20%(体积/体积)。
王水
王水有以下特性:
盐酸和硝酸以3:1 (体积/体积)混合;
产生NOCl(亚硝酰氯),加热时分解成NO和Cl2;
溶解贵金属;
必须现制并立即用完,否则将变成氯气使罐体过压。
以上为微波加热过程中王水的温度压力曲线。
注意:压力为25bar 时,温度为200°C。