鋁在元素周期表中屬ⅢA族，其相對原子質(zhì)量為26.98154，密度2.6989g/cm3（20℃）。純鋁呈銀白色，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性及抗腐蝕性。鋁是典型的兩性元素易，溶于鹽酸和其他氫鹵酸，也溶于強(qiáng)堿溶液不溶于冷的濃硫酸和硝酸。鋁易與氟化物、檸檬酸鹽、酒石酸鹽、乙二胺四乙酸二鈉鹽（EDTA）以及許多含氧、含氮有機(jī)試劑等生成穩(wěn)定的結(jié)合物。

鋁及鋁合金的用途很廣泛。高純鋁抗腐蝕性強(qiáng)，可用來制造保存和運(yùn)輸硝酸、過氧化氫、甲醛、有機(jī)酸的器具，并在食品工業(yè)上用作包裝材料。純鋁可用于制造電纜、電線、電容器、整流器、匯流板等。鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。變形鋁合金根據(jù)其成分不同有防銹鋁、硬鋁、鍛鋁、超硬鋁、特殊鋁等；鑄造鋁合金根據(jù)成分不同有鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金、鋁鋅合金等。鋁合金廣泛用于航空工業(yè)、汽車工業(yè)、化工、機(jī)械制造工業(yè)以及民用建筑等。

在鋁及鋁合金中需要對Fe、Si、Cu、Ti、Ca、Mg、Mn、Zn、Pb、Ni、Cr、V、Sn、Zr、Ga、RE、Be、Sb、Li、B、Cd等元素進(jìn)行測定。根據(jù)上述元素含量的多少，選用不同的分析方法。

鋁及鋁合金中鐵的測定一般采用鄰菲羅啉分光光度法或原子吸收光譜法。鄰菲羅啉分光光度法是在pH2-9范圍內(nèi)，F(xiàn)e2+與鄰菲羅啉形成橙紅色絡(luò)合物，該方法有較高的靈敏度和良好的穩(wěn)定性。原子吸收光譜法選用較窄的通帶，一般采用波長248.3nm處，在空氣-乙炔氧化性火焰中進(jìn)行測定。對硅、鎳、釩較高的試樣，在測定時(shí)要加入一定量的鍶鹽消除其干擾。

鋁合金中硅的含量大于1%時(shí)，一般采用重量法，近年來也采用改進(jìn)的硅鉬藍(lán)分光光度法。鋁及鋁合金中硅的含量小于1%的試樣可采用硅鉬藍(lán)分光光度法。溶液中，硅酸與鉬酸鹽形成黃色的硅鉬雜多酸，它有兩種形態(tài)，α-硅鉬酸；β-硅鉬酸。通常分析中多采用β-硅鉬酸形態(tài)，這是由于形成β-硅鉬酸的酸度較高，避免某些較易水解元素的干擾，加入適當(dāng)?shù)倪€原劑，如抗壞血酸1-氨基-2-萘酚-4-磺酸等，由硅鉬黃變成硅鉬藍(lán)。鋁合金中磷、砷干擾測定，加入草酸、檸檬酸、酒石酸或提高溶液的酸度，以破壞磷鉬雜多酸和砷鉬雜多酸。

鋁及鋁合金中銅測定，根據(jù)銅的含量高低選擇合適的分析方法。對高含量的銅的測定一般采用恒電流電解重量法。用恒電流電解時(shí)，能和銅一起析出的金屬有As、Sb、Sn、Bi、Ag、Hg、Au等，在鋁合金中除錫以外的金屬含量極微，可以不考慮。對錫的干擾，可在試樣處理時(shí)，加入氫溴酸和溴水使其成溴化物從高氯酸溶液中揮發(fā)出去。在電解將近終了時(shí)，由于溶液中Cu2+濃度較低，電解速度較慢，要使這一部分銅沉積完全需要1~2h，在這段時(shí)間內(nèi)，其他的雜質(zhì)元素也容易析出，因此電解到一定程度后，用分光光度法測定殘留液中銅。鋁及鋁合金中銅的測定常用的分光光度法有雙環(huán)己酮草酰二腙分光光度法、新亞銅試劑（2，9-二甲基-1.10-菲羅啉）分光光度法。在pH8~9溶液中，Cu2+與雙環(huán)己酮草酰二腙形成藍(lán)色水溶性絡(luò)合物，當(dāng)pH＜6.5時(shí)絡(luò)合物不形成，pH＞10時(shí)絡(luò)合物的顏色迅速褪色，而顯色最佳的pH8~9，鋁合金中共存元素不干擾測定。在pH3~7溶液中，Cu+與新亞銅試劑形成黃色絡(luò)合物，可被三氯甲烷萃取，鋁及鋁合金中一般共存元素均不干擾測定。

鋁及鋁合金中Ti的測定，除了過氧化氫分光光度法，目前多采用二安替比林甲烷分光光度法。

鋁及鋁合金中鈣和鎂測定通常都采用原子吸收光譜法，也可采用EDTA、CDTA(1，2-環(huán)己二胺四乙酸)滴定法測定鎂的含量。鋁合金中Cu、Fe、Mn、Ni、Cr、Ti、Zn、Ca、Sn等元素干擾鎂的測定，必須進(jìn)行分離或加入適當(dāng)掩蔽劑。試樣如果用氫氧化鈉溶解，鎂可與基體鋁分離，然后加入銅試劑分離Cu、Fe、Mn、Ni等。試樣如果用鹽酸溶解，過濾并回收殘?jiān)墟V，在過氧化氫氰化鉀和少量鐵的存在下，以氫氧化鈉沉淀鎂與大量Al、Cu、Zn、Ni、Cr等元素分離。用鹽酸溶解沉淀，在高錳酸鉀存在下，以氧化鋅沉淀分離少量Fe、Mn、Al、Ti，濾液調(diào)整酸度后，以甲基百里酚藍(lán)作指示劑用CDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。

鋁及鋁合金中錳的測定，通常都采用高碘酸鉀分光光度法和原子吸收光譜法。

鋁及鋁合金中高含量鋅的測定用EDTA滴定法，在測定之前必須分離，常用的分離方法有沉淀法、萃取法、離子交換法。離子交換法是目前常用的分離方法，它是在c(HCl)=2mol/L溶液中，加被測試液通過強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂后，再用c(HCl)=0.005mol/L溶液洗脫吸附在樹脂上的鋅，以雙硫腙為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。原子吸收光譜法是測定鋁及鋁合金中鋅的最好方法，優(yōu)點(diǎn)是簡單快速。于波長213.9nm，用空氣-乙炔氧化性火焰測定，含有1mg/mL的Mg、Mn、Cu、Co、Pb、Sr、Ca、Cd、Fe、Al、Ni、Ti等對1μg/mL鋅的測定均不干擾。

鋁合金中鉛的測定，采用原子吸收光譜法為好。吸收線283.3nm，雖然靈敏度較低，但不受背景的干擾，故常被采用。

鋁合金中微量鎳的測定，通常采用丁二肟分光光度法和原子吸收光譜法。用原子吸收光譜法測定鎳時(shí)，在空氣-乙炔火焰中，與鎳共存的雜質(zhì)元素幾乎沒有干擾。

鋁合金中鉻的測定，通常采用二苯基羰酰二肼分光光度法和原子吸收光譜法。

鋁及鋁合金中釩的測定，一般采用N-苯甲酰苯羥胺分光光度法。

鋁合金中微量錫的測定，通常采用苯基熒光酮分光光度法。在酸性溶液中Sn(IV)與苯基熒光酮形成紅色絡(luò)合物，加入動(dòng)物膠或聚乙烯醇作分散劑，可以使體系穩(wěn)定。

鋁合金中鋯的含量一般在0.4%以下，通常采用二甲酚橙分光光度法測定。

鋁及鋁合金中微量鈣的測定，通常采用丁基羅丹明B分光光度法。

鋁合金中稀土（鈰族）的測定，通常采用分光光度法—二溴-氯偶氮氯膦分光光度法、三溴偶氮胂分光光度法。在有草酸存在下，鋁的允許量可達(dá)100mg，F(xiàn)e3+、Ti（IV）在試液中超過允許量時(shí)，可加入過氧化氫和乙醇消除其干擾，Zr（IV）的干擾用酒石酸掩蔽。

鋁合金中銻的測定，可采用碘化鉀分光光度法。在酸性溶液中，Sb（III）與碘形成黃色SbI4絡(luò)合物，Cu2+、Fe3+干擾測定，可加入硫脲可掩蔽Cu2+和抗壞血酸掩蔽Fe3+。

鋁合金中鈹?shù)臏y定，通常采用分光光度法。多元絡(luò)合物顯色體系鈹-鉻天青S-聚氧乙烯烷基酚體系、鈹-溴鄰苯三酚紅-混合表面活劑體系、鈹-依萊鉻氰R-CTMAB體系等的應(yīng)用，提高了測定方法的靈敏度和選擇性。pH7.0~9.5Be與依萊鉻氰R和CTMAB形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。鈹0.1~2.0ìg/50mL符合比爾定律，當(dāng)采用EDTA酒石酸鈉為掩蔽劑時(shí)，共存元素的允許量（mg）如下：Mg(11)、Zn(1.6)、Cu(1.5)、Mn(1.2)、Fe(0.6)、Ti(0.3)、Ni(0.1)、Sb(0.02)、Sn(0.01)。

鋁合金中鎘、鋰、鍶都可采用火焰原子吸收光譜法。但都必須在制備工作曲線溶液時(shí)加入鋁基底溶液。對于鍶還需在氯化鑭存在下進(jìn)行。

鋁合金中硼的測定，采用氟硼酸根離子選擇電極法。大量銅、鐵干擾測定，用EDTA掩蔽消除。

鋁合金中稀土總量的測定是在pH2時(shí)用草酸丙酮沉淀稀土，將草酸稀土灼燒成氧化物并換算成稀土總量。

鋁及鋁合金中雜質(zhì)元素通常采用原子發(fā)射光譜法測定。用攝譜法測定時(shí)，需要選擇合適的光源和標(biāo)準(zhǔn)樣品，以及考慮第三元素和組織結(jié)構(gòu)影響的消除。由于鋁及鋁合金的光譜比較簡單，除稀土以外，對一般分析元素來說，用中等色散率的石英棱鏡攝譜儀或光柵攝譜儀就能滿足要求。高壓火花電源是分析鋁及鋁合金的主要光源之一，已用于鋁及鋁合金中高含量合金元素和低含量雜質(zhì)元素的同時(shí)測定。高壓整流火花光源的分析的再現(xiàn)性和穩(wěn)定性比簡單火花光源好。低壓整流火花光源放電精度高，激發(fā)能力強(qiáng)，可以有效地消除或減少鋁合金組織結(jié)構(gòu)影響和第三元素影響，是分析復(fù)雜的鋁合金較適合的光源。直流電弧適用于痕量元素分析。如純鋁中痕量元素的測定，可把金屬鋁經(jīng)化學(xué)處理轉(zhuǎn)變成Al2O3，以粉末法直流電弧為光源進(jìn)行分析，其檢出限為1×10-4%10-3%。交流電弧的燃弧穩(wěn)定性優(yōu)于直流電弧，但分析靈敏度比直流電弧差，已用于工業(yè)高純鋁中Si、Fe、Cu和純鋁中微量Zn、Ga、V、Ni、Cr、B以及鋁合金中Pb、Zn、Sn、Ni等元素的分析，其檢出限為1×10-3%左右。

原子發(fā)射光譜分析要求標(biāo)準(zhǔn)樣品的化學(xué)成分、冶金過程以及形狀大小應(yīng)與分析試樣基本一致。

鋁及鋁合金中雜質(zhì)元素也可用原子發(fā)射光電光譜法測定，一般使用非真空型光電光譜儀測定。光電光譜儀配備了性能優(yōu)良的光源，并具有儀器結(jié)構(gòu)小型化、光學(xué)系統(tǒng)性能好、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，因而提高了分析靈敏度和精密度?？煽夭ㄐ胃邏夯鸹娫矗谡麄€(gè)放電過程中，電流單向流動(dòng)，不出現(xiàn)“零值”，因而放電電流密度大，激發(fā)能力強(qiáng)。由于放電波形、放電電壓、放電時(shí)間可精確控制，因而提高了分析精密度。此種光源可用于組成較復(fù)雜的鋁合金的分析。還有一種高能預(yù)火花電源，大能量預(yù)燃可使試樣表面的金相組織更加均勻化，有利于消除組織影響和第三元素影響，曝光時(shí)采用小電容，產(chǎn)生小電流脈沖能形成精密的放電，使分析具有良好的再現(xiàn)性，這種光源可高精度控制脈沖放電的波形，因而分析精密度高。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）擺脫了原子發(fā)射光譜法對固體標(biāo)準(zhǔn)樣品的依賴，又不存在試樣組織結(jié)構(gòu)影響的問題，基體效應(yīng)小，分析精密度高，適用性強(qiáng)，可進(jìn)行鋁及鋁合金中雜質(zhì)元素的同時(shí)測定。

實(shí)驗(yàn)11 鋁合金中鋁含量的測定 鋁合金中鋁含量的測定 一,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二,實(shí)驗(yàn)原理 三,試劑及儀器 四,實(shí)驗(yàn)步驟 五,注意事項(xiàng) 六,數(shù)據(jù)處理 七,思考題 一,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解返滴定法; 了解返滴定法; 接觸復(fù)雜物質(zhì),以提高分析問題,解決問 接觸復(fù)雜物質(zhì),以提高分析問題, 題的能力; 題的能力; 掌握鋁合金中鋁的測定原理和方法. 掌握鋁合金中鋁的測定原理和方法. 二,實(shí)驗(yàn)原理由于Al 易水解而形成一系列多核氫氧基絡(luò)合物, 由于 3+易水解而形成一系列多核氫氧基絡(luò)合物,且與 EDTA反應(yīng)慢,絡(luò)合比不恒定,常用返滴定法測定鋁含量. 反應(yīng)慢, 反應(yīng)慢 絡(luò)合比不恒定,常用返滴定法測定鋁含量. 加入定量過量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液,加熱煮沸幾分鐘,使絡(luò)合 標(biāo)準(zhǔn)溶液, 加入定量過量的 標(biāo)準(zhǔn)溶液 加熱煮沸幾分鐘, 完全,繼在pH為 完全,繼在 為5~6,以二甲酚橙為指示劑,用Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶 ,以二甲酚橙為指示劑, 液滴定過量的EDTA.然后 加入過量的 加入過量的NH4F,加熱至沸 使 加熱至沸,使 液滴定過量的 .然后,加入過量的 加熱至沸 AlY-與F-之間發(fā)生置換反應(yīng) 釋放出與 之間發(fā)生置換反應(yīng),釋放出與 與 之間發(fā)生置換反應(yīng) 釋放出與Al3+等物質(zhì)的量的 等物質(zhì)的量的 EDTA,再用 再用Zn2+鹽標(biāo)液滴定釋放出來的 鹽標(biāo)液滴定釋放出來的EDTA而得到鋁的含 再用 鹽標(biāo)液滴定釋放出來的 而得到鋁的含 有關(guān)反應(yīng)如下: 量.有關(guān)反應(yīng)如下: 有關(guān)反應(yīng)如下 pH = 3.5時(shí), 時(shí) Al3+(試液)+ Y4-(過量)= 試液)+ 過量)=AlY- , Y4-(剩) 剩 )= pH = 5~6時(shí),加XO指示劑,用Zn2+鹽標(biāo)液滴定剩余的 Y4時(shí) 指示劑, 指示劑 Zn2+ + Y4-(剩) = ZnY2剩 終點(diǎn): 過量)+ 終點(diǎn): Zn2+(過量)+ XO= Zn-XO 過量 = 黃色 → 紫紅色 pH = 3.5時(shí), 時(shí) Al3+(試液)+ Y4-(過量)= 試液)+ 過量)= )=AlY- , Y4-(剩) 剩 pH = 5~6時(shí),加XO指示劑,用Zn2+鹽標(biāo)液滴定剩余的 Y4指示劑, 時(shí) 指示劑 Zn2+ + Y4-(剩) = ZnY2剩 終點(diǎn): 過量)+ 終點(diǎn): Zn2+(過量)+ XO= Zn-XO 過量 = 黃色 → 紫紅色 置換反應(yīng): AlY-+6F-=AlF63-+Y4-(置換 置換反應(yīng) 置換) 置換 滴定反應(yīng): 置換)+ 滴定反應(yīng) Y4-(置換 Zn2+= ZnY2置換 終點(diǎn): 過量)+ 終點(diǎn): Zn2+(過量)+ XO= Zn-XO 過量 = 黃色 → 紫紅色 計(jì)算結(jié)果: 計(jì)算結(jié)果 (cV ) Zn Al % = ×100% 25.00 m× 250 三,試劑及儀器 試劑: 試劑: NaOH(200g/L); HCl(1+1),(1+3);EDTA(0.02mol/L); 二甲酚橙(2g/L) ;氨水 氨水(1+1);六次甲基四胺 二甲酚橙 氨水 六次甲基四胺 ((200g/L);Zn2+(0.02mol/L);NH4F(200g/L);鋁合金 ; 試樣. 試樣. 儀器: 儀器: 儀器 分析天平 稱量瓶 容量瓶 錐形瓶 酸式滴定管 備注 公用 1 1 3 1 四,實(shí)驗(yàn)步驟 準(zhǔn)確稱取 準(zhǔn)確稱取0.10~0.11g鋁合金于 鋁合金于250mL燒杯中,加 燒杯中, 鋁合金于 燒杯中 10mL NaOH ,在沸水浴中使其完全溶解,稍冷后, 在沸水浴中使其完全溶解,稍冷后, 鹽酸溶液至有絮狀沉淀產(chǎn)生, 加(1+1) HCl鹽酸溶液至有絮狀沉淀產(chǎn)生,再多加 ) 10 mLHCl溶液.定容于 溶液.定容于250mL容量瓶中. 容量瓶中. 容量瓶中 準(zhǔn)確移取試液 準(zhǔn)確移取試液25.00mL于250mL錐形瓶中,加 錐形瓶中, 于 錐形瓶中 30mLEDTA,2滴,此時(shí)溶液為黃色,加氨水至溶 , 滴 此時(shí)溶液為黃色, 液呈紫紅色,再加( 溶液,使呈黃色. 液呈紫紅色,再加(1+3) HCl溶液,使呈黃色.煮 ) 沸3min,冷卻. ,冷卻. 加20mL六次甲基四胺,此時(shí)應(yīng)為黃色,如果呈紅色, 此時(shí)應(yīng)為黃色,如果呈紅色, 還需滴加( 使其變黃. 還需滴加(1+3) HCl ,使其變黃. ) 把Zn2+滴入錐形瓶中,用來與多余的 滴入錐形瓶中,用來與多余的EDTA絡(luò)合, 絡(luò)合, 絡(luò)合 當(dāng)溶液恰好由黃色變?yōu)樽霞t色時(shí)停止滴定. 當(dāng)溶液恰好由黃色變?yōu)樽霞t色時(shí)停止滴定. 于上述溶液中加入 于上述溶液中加入10mL NH4F ,加熱至微沸,流 加熱至微沸, 水冷卻,再補(bǔ)加2滴二甲酚橙,此時(shí)溶液為黃色. 水冷卻,再補(bǔ)加2滴二甲酚橙,此時(shí)溶液為黃色. 滴二甲酚橙 再用Zn 標(biāo)液滴定, 再用 2+標(biāo)液滴定,當(dāng)溶液由黃色恰好變?yōu)樽霞t 色時(shí)即為終點(diǎn),根據(jù)這次標(biāo)液所消耗的體積, 色時(shí)即為終點(diǎn),根據(jù)這次標(biāo)液所消耗的體積,計(jì) 算鋁的質(zhì)量. 算鋁的質(zhì)量. 五,注意事項(xiàng) 在用 在用EDTA與鋁反應(yīng)時(shí) 與鋁反應(yīng)時(shí),EDTA應(yīng)過量 否則 反應(yīng)不 應(yīng)過量,否則 與鋁反應(yīng)時(shí) 應(yīng)過量 否則,反應(yīng)不 完全; 完全 加入二甲酚橙指示劑后 如果溶液為紫紅色 則可能 加入二甲酚橙指示劑后,如果溶液為紫紅色 如果溶液為紫紅色,則可能 是樣品含量較高,EDTA加入量不足 應(yīng)補(bǔ)加 加入量不足,應(yīng)補(bǔ)加 是樣品含量較高 加入量不足 應(yīng)補(bǔ)加; 第一次用 2+標(biāo)液滴定時(shí) 應(yīng)準(zhǔn)確滴至紫紅色 但不 第一次用Zn 標(biāo)液滴定時(shí),應(yīng)準(zhǔn)確滴至紫紅色 應(yīng)準(zhǔn)確滴至紫紅色,但不 計(jì)體積; 計(jì)體積 第二次用 2+標(biāo)液滴定時(shí) 應(yīng)準(zhǔn)確滴至紫紅色 并以 第二次用Zn 標(biāo)液滴定時(shí),應(yīng)準(zhǔn)確滴至紫紅色 應(yīng)準(zhǔn)確滴至紫紅色,并以 此體積計(jì)算Al的含量 的含量. 此體積計(jì)算 的含量 六,數(shù)據(jù)處理 Zn2+標(biāo)液濃度的標(biāo)定 標(biāo)液濃度的標(biāo)定序 號(hào) 1 2 3 VEDTA /mL VZn2+ /mL cEDTA/ mol/L cZn2+ mol/L C平均值 平均相 平均值 mol/L 對偏差 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 稱量瓶+ 稱量瓶+樣品 (g) ) W1 W2 W2 W3 W3 W4 3 2 樣品重量 (g) 鋁合金中鋁含量的測定 樣品 序號(hào) 1 滴定劑 用量 計(jì)算 結(jié)果 平均 值 平均相 對偏差 七,思考題 為什么不能用 為什么不能用EDTA絡(luò)合滴定法直接測定鋁? 絡(luò)合滴定法直接測定鋁? 絡(luò)合滴定法直接測定鋁 置換, 絡(luò)合滴定鋁中, 在NH4F置換,EDTA絡(luò)合滴定鋁中,分析 置換 絡(luò)合滴定鋁中 指示劑二甲酚橙幾次顏色變化的原因. 指示劑二甲酚橙幾次顏色變化的原因. 第一次終點(diǎn),是否需要準(zhǔn)確滴定?是否需 第一次終點(diǎn),是否需要準(zhǔn)確滴定? 標(biāo)液的體積? 要記錄Zn2+標(biāo)液的體積?