高氯酸湿式消化样品现象浅析.doc

高氯酸湿式消化样品现象浅析食品化妆品类样品中金属元素的检测检验，不可避免地涉及到样本的消化大多数样本的消化多使用硝酸、硫酸、高氯酸三种酸或其中的一至两种酸实验室人员使用高氯酸湿法消化食品化妆品类样品之前，应掌握高氯酸的相关知识，正确安全地使用高氯酸，否则会使整个实验失败甚至出现爆炸事故，因此要求实验人员在使用高氯酸消化过程中应注意观察实验现象，准确地认识特殊实验现象，确保实验人员安全，保证检测质量1.实验对象和实验材料食品样品：百事可乐、九珍果汁、上校鸡块、深海鳕鱼条、香辣鸡翅、蛋糕、酱板鸭；化妆品：婴儿润肤霜2.消化用设备及试剂2.1 设备：数显恒温电热套(带温度计)；水浴箱；三角瓶或圆底烧瓶或高脚烧杯；小漏斗；玻璃珠(大小均一)；移液管；刻度吸管；洗耳球；通风柜；电子天平(BT-214D)2.2 试剂：高氯酸(优级纯)；硝酸(优级纯)；硫酸(优级纯)；混酸(GB5009.12-2010，硝酸+高氯酸：9+1)；纯水3.消化过程及实验现象依据方法要求用电子天平(BT-214D)取适量固体半固体样品(液体样本用移液管取样)；同时做空白对照试验3.1砷-GB/T5009.11-2003，加适量的硝酸、定量的硫酸，浸泡过夜。

加3至4粒玻璃后，于电热套上加热加热至液体10ml左右，仍有未分解物质或色泽变深，取下放冷，补加10ml硝酸，再加热至10ml左右观察，如此反复两三次(注意避免炭化)，如仍不能消解完全，则加入高氯酸2ml，继续加热至消解完全，再持续加热至高氯酸的白烟散尽，硫酸开始冒白烟放冷，加25ml纯水，再蒸发至硫酸冒白烟，转移定容3.2 铅-GB5009.12-2010：加混合酸，浸泡过夜加3至4粒玻璃以及小漏斗后，于电热套上加热消解若变为棕黑色，再加混合酸，直至冒白烟，消化液呈无色透明或略带换色，放冷后定容注：视消化后试样的盐分定容至10—25ml)3.3 铅-化妆品卫生规范(2007版)：样品中若含有乙醇等有机溶剂，先将其低温挥干加数粒玻璃珠，10—20ml硝酸，有低温至高温加热消解当液体体积浓缩至2—3ml时(应无浓密的红棕色气体产生，否则应加硝酸再消化)，放冷，加入高氯酸2—5ml继续消解至冒白烟，液体呈淡黄色或无色，浓缩液体至1ml左右，放冷后定容4讨论消化过程中出现的实验现象消化过程，实质是发生着剧烈的化学反应，在微观上表现在粒子的重组，在宏观上就表现为物态的变化、颜色的变化、气体以及沉淀的产生等：4.1 物质形态的改变：食品化妆品类样品常呈固体、半固体、液体或液固混杂状态存在，在消化过程的不同阶段，会发生物质形态的转变。

固体、半固体或液固混杂样本随着消化的进行，逐渐分解，最终消化成澄清、无色透明或微黄色透明的液体状态4.2 颜色的变化：化学反应常常伴随着颜色的变化，食品化妆品类样本的消化颜色变化多样化包括样品本身颜色的变化、消化液的颜色变化、气体颜色的变化、消化残渣颜色的变化等气体颜色的变化在消化过程中尤为重要，消化刚开始时，有机物较多，消化液、气体颜色为深红棕色，此时消化液中高氯酸的比例过高，很有可能发生爆炸的危险，应警惕！随着化学反应的进行，颜色变淡，说明较易氧化分解的有机物所剩不多4.3 气体的生成：消化液与样品作用以及消化液本身因受热分解可释放出多种气体，如二氧化碳，一氧化氮，水蒸气，二氧化氮，高氯酸蒸汽，氯气，硫酸白烟等除二氧化碳、水蒸气和一氧化氮的颜色不能看到外，其他的气体颜色都可看见4.3.1 二氧化氮：红棕色的二氧化氮气体，由硝酸分解产生；4.3.2 氯气：氯气的颜色可在消化液中看见，当消化液中只剩下高氯酸(和硫酸)时，可突然出现消化液的颜色变绿，可作为消化过程的转折点之一如果加硫酸则颜色会逐渐消失，没有加硫酸，则样本在冷却后会消失；4.3.3 高氯酸蒸汽：有一个开始，就是整个瓶内都会出现乳白色的烟。

随着时间的推移，肉眼可见在瓶口有往外“冲”的白色烟雾，此时瓶口的温度很高虽然高氯酸的沸点是203℃(72%)，没有硫酸的沸点(338℃)高，但是冒高氯酸蒸汽的瓶口比冒硫酸白烟时的温度高很多，实验过程中应避免烫伤；4.3.4 硫酸白烟：硫酸分解产生的三氧化硫在瓶口遇水形成硫酸酸雾，俗称“硫酸白烟”硫酸的白烟给人的感觉比较沉重，就在瓶口迟迟不肯离开，白烟有时还会从瓶口回到瓶中瓶口的温度比冒高氯酸蒸汽是的温度低很多原因可能是高氯酸蒸汽产生的速度快且浓度太高，热量还不能立即散去，积聚在瓶口而硫酸白烟形成的速度并没有高氯酸蒸汽形成的速度快，所以此时瓶口的温度较冒高氯酸蒸汽时瓶口的温度要低；4.3.5 “水珠”：在取样的过程中，不可避免地将样品遗留在瓶口或瓶壁，在加热的过程中就会在瓶壁或瓶口形成“水珠” “水珠”也可作为样本消化过程的转折点之一通过多次试验观察，空白与样本的瓶口形成“水珠”现象可知：空白瓶的瓶口无“水珠”，而样本瓶的瓶口有，而且随着消化的进行，“水珠”逐渐减少如果“水珠”没有完全消失，样品消化液的颜色不定，有时是黄色，有时是绿色，有时是无色透明当“水珠”消失后，消化液的颜色很快变为绿色，进而变为无色透明，消化完全。

4.4 沉淀的产生：在消化过程中，样品中某些成分将与消化液作用生成溶解性较低的物质，使溶液呈现出浑浊样品的成分比较复杂如：金属离子K、Cs、Rb等与高氯酸根形成的溶解性低高氯酸盐沉淀(但主要是K)，遇热溶解，放冷后形成结晶4.5 其它实验现象：4.5.1 消化液突然变黑，有两种情况一是消化不完全，硫酸使有机物炭化二是在高氯酸硝酸消化的过程中，未消化完全，高氯酸使有机物炭化4.5.2 溶液产生泡沫，消化开始时，有泡沫产生，是因为反应很剧烈，气体快速释放的表现在有高氯酸消化的过程中，有两种泡沫，一种是剧烈的略带红棕色的泡沫，此时应注意，将加热的温度降低或停止加热一小会如果某一瞬间颜色加深表明高氯酸的量不够，壁上的有机物直接在高温下炭化的，应补加硝酸和高氯酸第二种是白色的泡沫，表明没有硝酸产生的二氧化氮、样品中有色物质已经脱色，但不能说明消化完全4.5.3 “火星子”：当局部过热，有机物燃烧形成“火星子”瓶中消化液体积较少时，有时会出现出现“火星子”是由于消化还没结束，消化液中含有有机物，此时少量的消化液温度过高，产生“火星子”；如果沸腾太过剧烈，有机物洒溅在壁上，而消化瓶壁的温度过高，也可产生“火星子”。

另外应保证通风柜的整洁卫生，不要让木屑、纸片、飞虫等有机物含量高的物质进入消化柜，一旦落入高温的消化液中，就会产生“火星子”4.5.4 消解完成后，加水赶酸时，应放冷后，沿瓶壁缓缓加入，以免发生溶液的飞溅，损失样本定容时，加水会产生水蒸气，加水过快也会造成溶液飞溅，损失样本5使用高氯酸注意事项使用高氯酸时应尽量避免人为的操作失误高氯酸如果使用不当，有爆炸的危险为完全使用高氯酸，应注意以下几点：5.1 洒溅出得高氯酸要立即用水冲洗；5.2 通风柜、导气管和其他排除高氯酸蒸汽的装置，应使用化学惰性物质制成，并在消化后用水冲洗排气系统安装在安全的位置；5.3 避免在使用高氯酸消化通风柜中使用有机物或其它产烟物质；5.4 操作者应使用护目镜、防护板及其它个人防护设备用聚氯乙烯手套，不能使用橡胶手套；5.5 用高氯酸湿法消化时，除非另有说明，应将样品首先用硝酸破坏易氧化的有机物，并注意避免烧干；5.6 浓度为72%的高氯酸(恒沸点混合物，沸点203℃)是很稳定的如果高氯酸被脱水(如与强脱水剂接触)，将形成无水高氯酸，其稳定性将显著下降，此时遇热、撞击或遇有机物、还原剂(如纸、木头或橡皮)就会发生爆炸。

参考书目】1.食品中总砷及无机砷的测定GB/T5009.11-20032.食品安全国家标准—食品中铅的测定GB5009.12-20103. 化妆品卫生规范(2007版)—铅。