Разложение силикатов плавиковой и серной кислотами
Разложение почвенных силикатов плавиковой кислотой в присутствии серной кислоты происходит по следующей схеме:
2КAlSi3O8 + 32HF = 6SiF4 + 2KF + 2AlF3 + 16H2О.
В присутствии серной кислоты фториды металлов превращаются в сульфаты:
2KF + H2SО4 → K2SO4 + 2HF,
2AlF3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6HF.
Образующийся летучий фторид кремния (SiF4) при выпаривании улетучивается из раствора в газообразном виде. Некоторые минералы, например топаз, силлиманит, турмалин, андалузит и другие, не полностью разлагаются плавиковой кислотой, особенно в случае недостаточно тонкого растирания почвы.
Ход анализа. Берут на аналитических весах навеску 0,5 г почвы, растертой в агатовой или халцедоновой ступке до состояния пудры, помещают в платиновую чашку емкостью 50—75 мл, смачивают 1 мл дистиллированной воды. Осторожно выпарив воду на плитке, чашку помещают на 1,5—2 часа в муфель для сжигания органического вещества при температуре 400—450° С. Предварительное удаление органического вещества ускоряет последующее разложение почвы. При анализе карбонатных почв производят сначала разрушение карбонатов разбавленной (1 : 1) соляной кислотой. В противном случае происходит выделение труднорастворимого фторида кальция, который захватывает значительное количество щелочей. Отмытая от хлоридов почва подсушивается, помещается в муфель для прокаливания. Кислота и фильтрат, доведенные до определенного объема, поступают в анализ.
В охлажденную чашку приливают 1 мл H2O, после впитывания воды добавляют 1 мл концентрированной серной кислоты (уд. вес 1,84) и содержимое тщательно перемешивают платиновым или фторопластовым (тефлон) шпателем; затем к смеси осторожно (!) приливают (обязательно в вытяжном шкафу!) 15 мл фтористоводородной (плавиковой) кислоты; при этом происходит сильное разогревание смеси. Смесь вновь перемешивают и чашку ставят на закрытую этернитовую плитку (под тягой!) для разрушения минеральной части и удаления SiF4. Нагревание и выпаривание продолжают до полного разрушения почвенных силикатов, что узнается по исчезновению «хрустенил» при помешивании и появлению густых белых паров серного ангидрида (SO3). Затем вновь приливают 10 мл HF и выпаривают досуха. Приливание плавиковой кислоты производят в охлажденные чашки. После последнего приливания HF и появления белых паров SO3 чашку нагревают более сильно (на открытой электроплитке или на пламени газовой горелки) для полного удаления HF и паров SO3.
К остатку в чашке приливают 5 мл соляной кислоты (1:1), закрывают часовым стеклом и нагревают на этернитовой плитке 10—15 мин. до полного растворения остатка; затем добавляют 10—15 мл горячей дистиллированной воды и раствор отфильтровывают в мерную колбу на 100 мл; чашку и фильтр промывают горячей водой, подкисленной HCl. После охлаждения объем жидкости доводят до метки (100 мл) и содержимое взбалтывают. Калий определяют на пламенном фотометре или одним из химических методов.
Если поставлена задача определения калия в растворе, освобожденном от всех катионов, кроме щелочных, что бывает необходимо при точных анализах химическими методами, то анализ заканчивают следующим образом. В охлажденную чашку (после разложения силикатов) приливают 30—40 мл горячей воды, 2—3 капли фенолфталеина и добавляют небольшими порциями, при помешивании, свежепрокаленную окись кальция до устойчивой розовой окраски; после этого прибавляют еще 0,4—0,5 г CaO, чашку закрывают часовым стеклом и на 2 часа ставят на кипящую водяную баню. Добавляют в чашку бумажную массу (кашицу из фильтровальной бумаги) и раствор отфильтровывают через фильтр с белой обмоткой; остаток на фильтре промывают 7— 8 раз горячим разбавленным раствором гидроокиси кальция. К подогретому фильтрату прибавляют насыщенный раствор углекислого аммония для осаждения кальция. Жидкость в чашке выпаривают досуха и слегка прокаливают 15—20 мин. для удаления следов аммония и перевода CaCO3 в кристаллическую форму. Затем небольшими порциями горячей воды хлориды щелочей вымывают из осадка, фильтруя раствор через маленький фильтр; чашку и осадок на фильтре промывают 5—6 раз холодной водой до объема 50 или 100 мл. В фильтрате содержатся только хлориды калия и натрия.
