1、主要仪器和试剂
1.1 仪器
WFD-Y2型原子吸收分子光光度计（北京第二光学仪器厂）
钙、镁空心阴极灯（日本岛津）
1.2 试剂
盐酸：优级纯
硝酸：优级纯
硫酸：优级纯
高氯酸：分析纯
氧化锶：分析纯，配制20％水溶液
氧化铝溶液：1毫克/毫升（用99.99％的铝片配制）
氧化钙标准溶液（甲）：1毫克/毫升
配制方法是准确称取经灼烧的氧化镁（高纯）1.000克于250毫升烧杯中，加入1:1盐酸10毫升低温加热溶解，冷却后移至1升容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
氧化镁标准溶液（乙）：20微克/毫升
配制方法是，准确吸取氧化镁标准溶液（甲）10毫升于500毫升容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
2、实验方法
根据原子吸收法的工作原理以及样品的情况，对钙、镁测定的影响因素进行了反复实验，从而确定了钙、镁的最佳测定条件。
准确称取在110℃烘干一小时的粉末样品0.1克置于铂皿中，用水润湿并使试样均匀散开，加入10毫升氢氟酸与0.5毫升高氯酸，在低温电炉上加热分解，蒸发近干，再加10毫升氢氟酸与0.5毫升高氯酸，在低温电炉上加热分解，蒸发近干，再加10毫升氢氟酸继续蒸发至大量冒高氯酸浓烟1~2分钟，冷却后，加4毫升盐酸（比重1.19）和10毫升水，加热使残渣溶解，再补加20毫升水，继续加热至溶解完全清澈透明，冷却至室温后，移入100毫升容量瓶中，加5毫升氯化锶（20％）溶液，用水稀释至刻度，摇匀。分别用4％盐酸，1％氯化锶的钙、镁标准系列，直接比较进行原子吸收光谱测定。
试样中各元素、氧化物的百分含量按下式计算：
M=C·A·A×10-6/G×100％
式中：M——试样中元素氧化物百分比含量，％
C——试样溶液中元素氧化物的浓度，微克/毫升
V——溶液的体积，毫升
A——试样溶液的稀释倍数
G——试样重量，克
2、结果与讨论
2.1 仪器条件的选择
①灵敏度
在上述条件下测得氧化钙的灵敏度为0.06微克/毫升（1％吸收），浓度为2微克的氧化钙标准溶液通常给出0.15左右的吸光度。测得氧化镁的灵敏度为0.0037微克/毫升（1％吸收），浓度为0.2微克/毫升的标准溶液通常给出0.24左右的吸光度。
②线性范围
标准系列为每毫升含氧化钙0、1、2、4、6、8、10微克，每毫升含氧化镁0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0微克4％盐酸和1％氧化锶的溶液，在上述条件下分别测定其吸光度，其工作曲线如图1。
由图可看出，氧化钙的工作曲线，其线性范围在1~7微克/毫升；氧化镁的工作曲线线性范围在0.1~0.6微克/毫升。
③分析线的选择
波长4227、2852是钙、镁最强的吸收线，适宜于（0.1~0.7）％CaO、（0.02~0.06）％MgO含量的样品测定，不需分离，具有操作简便，准确快速等特点。对于分析高浓度度的试样，可选择灵敏度低的谱线，以便得到适度的吸光度，改善曲线的线性范围。CaO在20~60微克，MgO在1~20微克范围内选择波长Ca2399、Mg2796的分析线，具有很好的线性关系，测得石灰石和白云石样品中的CaO、MgO的含量见表2。
表2 分析结果比较
试样
分 析 方 法
CaO（％）
MgO（％）
石灰石
原子吸收法
55.66
0.16
化学分析法
55.58
0.17
白云石
原子吸收法
27.42
19.56
化学分析法
27.54
19.56
由表2看出，原子吸收法测得的结果与化学分析法测得的结果十分相近。
④狭缝宽度
光谱通带直接影响测定灵敏度和标准曲线的线性关系，单色器的光谱通带由公式Δλ=D×S决定。
式中：Δλ——光谱通带宽度，Å；
D——分光器的倒数线色散率，Å/ 毫米；
S——狭缝宽度，毫米
因为对于仪器本身，D是确定的，Δλ仅由S决定。当吸收线附近有干扰与非吸收光存在时，使用较宽的狭缝会导致灵敏呀明显降低。非吸收线的存在也人使工作曲线发生弯曲。合适的狭缝宽度可用实验方法确定。其方法是，将试液喷入火焰中，调节狭缝宽度，测定不同狭缝的吸收值，当狭缝增宽到遣下程度，其他谱线或非吸收线出现在光谱通带内，吸收值立即开始减少，不引起吸收值减少的最大狭缝宽度，确定为最合适的狭缝宽度。WFD-Y2原子吸收光谱仪，狭缝宽度定为0.1毫米，具有比较灵敏的吸收率。
2.2 酸的影响
①配制每毫升含4微克CaO，0.4微克MgO，4％HCI、HNO3、HCIO4、H2SO3、H3PO4等5种酸的标准溶液，测定CaO、MgO的吸光度，其结果见表3。
从表3中可以看出，H3PO4、H2SO3对MgO的影响不明显，对CaO有明显的影响。主要原因是CaO在火焰中与P2O5、SO3形成了难熔的磷酸盐和硫酸盐，空气 — 乙炔火焰达不到其熔点温度，影响了对钙基态原子的形成，降低了原子的吸收信号。HCIO4、HNO3是氧化性酸，钙、镁的吸收有正效应。HCI是弱还原性酸，在利于溶液中化合物的稳定，又是实验室的通用酸，选用HCI作为测定溶液的介质最为适宜。
②盐酸浓度的影响
配制每毫升含4微克氧化钙，0.4微克氧化镁，2~12％不同浓度盐酸标准溶液测定其吸光度，结果见图2。
由图2可看出，盐酸浓度对钙、镁的吸光度的影响，在2~8％的盐酸浓度范围内影响不明显。当浓度>8％时，吸光度明显下降，原因是，溶液中盐酸的浓度高时，喷雾效率下降，使得火焰中原子浓度减少，导致吸收强度下降。在一般测定中，溶液的盐酸浓度保持在4％左右，或将试样和标准溶液中的盐酸浓度匹配一致，可减少误差。
2.3 共存离子的影响
配制4％盐酸溶液，每毫升含4微克CaO、0.4微克MgO为标准溶液1，每毫升含标准溶液1相同的元素含量再配入每毫升4微克Fe2O3、20微克Na2O3、30微克K2O为混合离子标准溶液2；每毫升含混合离子标准溶液2的相同元素含量，再配入20％Al2O3为混合标准溶液3，每毫升含混合标准溶液3的相同元素含量，再加入1％的氯化锶为混合标准溶液4.分别测定这4种标准溶液的吸光度，其结果见表4。
表4 共存离子的影响
元素
吸 光 度
标准溶液1
标准溶液2
标准溶液3
标准溶液4
CaO
0.35
0.34
0.10
0.34
MgO
0.51
0.49
0.13
0.50
从上表可以看出，标准溶液1和混合标准溶液2的吸光度基本一致，显示出共存离子钾、钠、铁对钙、镁的测定没有影响。在混合标准溶液3中，由于20％Al2O3的存在，吸光度比标准溶液1、2下降3~4倍，对测定钙、镁显示出了明显的干扰。在混合标准溶液4中加入1％的氯化锶，吸光度和标准溶液1、2基本一致，显示了消除了Al2O3对钙、镁的干扰，原因是，在火焰中CaO、MgO与Al2O3形成了高晶格能、高熔点的尖晶石化合物（MgO·Al2O3）、（3CaO·5 Al2O3），空气 — 乙炔火焰达不到他们的熔点温度，影响了这些化合物的解离和基态原子的形成，严重的干扰了钙、镁的测定。在混合标准溶液中加入1％氯化锶，氯化锶和氧化铝形成了稳定的化合物，将钙、镁释放出来而消除了干扰。
根据资料介绍，同一份溶液中锌、镍、铜、锰、铬、铝等元素的存在不干扰钙、镁的测定，各元素间也存在不干扰钙、镁的测定，各元素间也存在相互干扰（共存元素铝、钛的干扰用入氯化锶来消除），所得结果和化学分析方法完全一致。因此，利用原子吸收法具有简便、快速的显著优点，更适用于陶瓷釉料、颜料的元素组成分析，可解决化学分析法中存在金属元素干扰钙、镁测定的难题。
2.4 标准样品的分析结果对比
表5列出了几种原料中CaO、MgO采用不同方法的分析结果。
由表5可以看出用原子吸收法测得的CaO、MgO的含量比化学分析法更接近于标准结果。由此说明，原子吸收法是一种快速、准确测定原料中CaO、MgO含量的行之有效的方法。
表5 标准样品测试结果对比
原料样品
化学分析法
原子吸收分析法
标准含量
名称
CaO
MgO
CaO
MgO
CaO
MgO
长 石
0.15
0
0.08
0.04
0.07
0.03
粘 土
0.35
0.10
0.15
0.07
0.12
0.05
焦宝石
0.40
0.20
0.35
0.15
0.37
0.14
由表5可以看出用原子吸收法测得的CaO、MgO的含量比化学分析法更接近于标准结果。由此说明，原子吸收法是一种快速、准确测定原料中CaO、MgO含量的行之有效的方法。
陶瓷原料包括高岭土、粘土、瓷石、瓷土、 着色剂、青花料、石灰釉、石灰碱釉等。
高岭土陶瓷原料，是一种主要由高岭石组成的粘土。因首先发现于江西省景德镇东北的高岭村而得名。它的化学实验式为：Al203·2Si02·2H20，重量的百分比依次为：39.50%、46.54%、13.96%。纯净高岭土为致密或松疏的块状，外观呈白色、浅灰色。被其他杂质污染时，可呈黑褐、粉红、米黄色等，具有滑腻感，易用手捏成粉末，煅烧后颜色洁白，耐火度高，是一种优良的制瓷原料。
粘土陶瓷原料是一种含水铝硅酸盐矿物，由长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成。它是多种微细矿物的混合体，主要化学组成为二氧化硅、三氧化二铝和结晶水，同时含有少量碱金属、碱土金属氧化物和着色氧化物等。粘土具有独特的可塑性和结合性，其加水膨润后可捏练成泥团，塑造所需要的形状，经焙烧后变得坚硬致密。这种性能，构成了陶瓷制作的工艺基础。粘土是陶瓷生产的基础原料，在自然界中分布广泛，蕴藏量大，种类繁多，是一种宝贵的天然资源。
瓷石也是制作瓷器的原料，是一种由石英、绢云母组成，并有若干长石，高岭土等的岩石状矿物。呈致密块状，外观为白色、灰白色、黄白色、和灰绿色，有的呈玻璃光泽，有的呈土状光泽，断面常呈贝壳状，无明显纹理。瓷石本身含有构成瓷的多种成分，并具有制瓷工艺与烧成所需要的性能。我国很早就利用瓷石来制作瓷器，尢其是江西、湖南、福建等地的传统细瓷生产中，均以瓷石作为主要原料。
瓷土由高岭土、长石、石英等组成，主要成分为二氧化硅和三氧化二铝，并含有少量氧化铁、氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钾和氧化钠等。它的可塑性能和结合性能均较高，耐火度高，是被普遍使用的制瓷原料。
着色剂存在于陶瓷器的胎、釉之中，起呈色作用。陶瓷中常见的着色剂有计三氧化二铁、氧化铜、氧化钴、氧化锰、二氧化钛等，分别呈现红、绿、蓝、紫、黄等色。
青花料是绘制青花瓷纹饰的原料，即钴土矿物。我国青花料蕴藏较为丰富，江西的乐平、上高、上饶、丰城、赣州，浙江的江山，云南的宜良，会泽、榕峰、宣威、嵩明以及广西、广东、福建等地均有钴土矿蕴藏。我国古代青花瓷使用的青花料一部分来自国外，大部分属国产。进口料中有苏麻离青、回青；常用的国产料有石子青、平等青，浙料、珠明料等。
石灰釉主要物质是氧化钙（Cao），起助熔作用，特点是高温粘度小，易于流釉，釉的玻璃质感强，透明度高，一般釉层较薄，釉面光泽较强，能清晰地刻划纹饰，南宋以前瓷器大多使用石灰釉。
石灰碱釉主要成分为助熔物质氧化钙以及氧化钾（K2o）、氧化钠（Na20）等碱性金属氧化物。特点是高温粘度大，不易流釉，可以施厚釉。在高温焙烧过程中，釉中的空气不能浮出釉面而在釉中形成许多小气泡，使釉中残存一定数量的未溶石英颗粒，并形成大量的钙长石析晶。这些小气泡、石英颗粒和钙长石析晶使进入釉层的光线发生散射，因而使釉层变得乳浊而不透明，产生一种温润如玉的视觉效果。石灰碱釉的发明与运用，是传统青瓷工艺的巨大进步。石灰碱釉出现于北宋汝窑青瓷中。南宋龙泉窑瓷器大量采用石灰碱釉，使釉色呈现出如青玉般的质感，如粉青、梅子青。可以说南宋龙泉青瓷已达到中国陶瓷史上单色釉器的顶峰。
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