硅是自然界中分布很廣的元素，僅次于氧。構(gòu)成地殼的物質(zhì)如長(zhǎng)石、粘土、黃土、瓷土、高嶺土、葉臘石、石英巖、石英砂等均含有多量的硅。工業(yè)材料如硅酸鈉、金屬硅、碳化硅、黑剛玉等也含有多量的硅。剛玉、金剛石、氧化硼、有色金屬、黑色金屬及其合金等均含有一定量的硅。有的是主成分，有的則是雜質(zhì)，但對(duì)其質(zhì)量均有影響。

   在磨料磨具產(chǎn)品及其原材料中，二氧化硅占有很重要的位置，對(duì)質(zhì)量有著明顯的影響，因而必須進(jìn)行測(cè)定。其分析方法可分為重量法、滴定法和光度法。本結(jié)先講下重量法。

   硅酸是一種很弱的無機(jī)酸，其電離常數(shù)為10的負(fù)10次方，在水溶液中以溶膠狀態(tài)存在，加入酸后一部分硅酸成凝膠沉淀下來，一部分仍留在溶液中，為了使硅酸全部沉淀下來，可采用兩次鹽酸蒸干脫水，一次脫水只能回收SiO2 97--99%，經(jīng)兩次脫水后，也還有小于1mg的Si02留在溶液中。也可采用一次鹽酸蒸干脫水，濾液比色回收硅的方法。也有用動(dòng)物膠或其他電解質(zhì)鹽凝聚重量法。

   酸脫水后析出的硅酸沉淀，常夾帶有鋁、鐵和鈦等雜質(zhì)，因此在精確的分析中，灼燒后的二氧化硅沉淀，需用硫酸---氫氟酸處理校正。脫水得到的硅酸是組成近似Si02 H20的凝膠體，凝膠體硅酸的溶解 度是可觀的，在水或稀酸中約為140ppm, 溶解度在PH1--9幾乎不變，在0°C時(shí)溶解度約為60--80ppm, 于90°C時(shí)則是300--400ppm，大部分或全部溶解的硅酸呈正硅酸存在。

   用來使硅酸脫水的酸，常用的有硫酸、鹽酸、高氯酸、硫一硝混酸等，在實(shí)際工作中應(yīng)視樣品的特性，分析的目的及要求，干擾元素的分離等選擇適宜的酸或混酸。

硅酸在硫酸中脫水時(shí)，鉛、鎢、鉭、鋇等與硅酸同時(shí)沉淀，鈣、鍶部份沉淀， 有磷酸根存在時(shí)，鈦、鋯、釷與磷酸生成沉淀，鋁、鐵、鉻、鎳在高溫或長(zhǎng)時(shí)間烘培時(shí)，易生成不溶于稀酸的無水硫酸鹽，鍺、錫、銻在稀酸中易水解沉淀。

   硅酸在鹽酸中脫水時(shí)，一起生成沉淀的有鈮、鍶、鎢、銀、鈦、鋯、鉿等，但后三種元素在酸度大時(shí)不會(huì)沉淀，酸度小時(shí)水解為氫氧化物，在磷酸根存在時(shí)與它生成磷酸鹽沉淀。硅酸在高氯酸中脫水時(shí)，錫、銻、鎢、鈮、鉭等與硅酸同時(shí)被沉淀,同時(shí)鉀、銫等的高氯酸鹽溶解度比較小。

   硝酸可用于特殊途徑的二氧化硅的分離，酸溶性硅酸鹽（如水泥）與硝酸銨混合，用硝酸處理過濾，然后用含有幾滴過氧化氫的5 %的硝酸洗漆，可以得到十分完全的回收率，用這個(gè)方法沉淀硅酸，比用鹽酸或高氯酸蒸發(fā)脫水的純，同時(shí)比較完全。 如果含硅在96%以上的樣品如石英巖、石英砂等，可直接用氧氯酸一一硫酸揮發(fā)硅酸，這樣獲得的結(jié)果，誤差不致很大。方法中使用硫酸的作用主要是防止鈦生成氟化物揮發(fā)掉和驅(qū)除氟鉀，鈉鈣鎂則成硫酸鹽形式存在。如稱量計(jì)算，則使結(jié)果偏低，故有時(shí)改用HF--HN03來處理，這樣可以消除鈣鎂的干擾，但鉀鈉的損失可達(dá)30--50%, 鈦稍有損失。不同的酸對(duì)硅酸的測(cè)定結(jié)果是相似的。

   用重量法測(cè)定硅的關(guān)鍵在于脫水是否完全，硅的脫水一般在硫酸、鹽酸或高氯酸中進(jìn)行，也有用動(dòng)物膠或每解質(zhì)鹽使硅酸凝聚而達(dá)到硅酸脫水的目的。

   (1)經(jīng)典的重量法是用鹽酸兩次蒸干脫水。蒸發(fā)至干一般在水浴上進(jìn)行，蒸干脫水的溫度應(yīng)在105--110°C之間，時(shí)間以1小時(shí)左右為宜,溫度高于11Q°C是不適宜的，一方面增加了二氧化硅被污染的機(jī)會(huì)，另一方面會(huì)形成可溶性的硅酸鈣和硅酸鎂。如果樣品中含鈣多時(shí)，最好在110°C的空氣浴中脫水，因?yàn)槎�氯化鈣非常易吸濕，極大地阻礙了硅酸的脫水。

   鹽酸蒸干脫水后，用酸來處理干燥殘?jiān)?lt;為了溶解鹽類）一般都用稀鹽酸，在通常的條件下使用10%的鹽酸來處理，硅酸的洛解在10%的鹽酸介質(zhì)中小于濃鹽酸，當(dāng)存在以水解的金屬離子（鐵、培、鐵等 則最好用濃鹽酸潤(rùn)濕殘?jiān)�后，立即用沸水稀�?也可以加熱近沸，以幫助浸出。酸溶液與殘?jiān)�共熱的時(shí)間通常不超過20mh, 以減少硅酸的損失，硅酸的損失量與用酸量及加熱時(shí)間成正比例。

   (2)快速重量法：由于經(jīng)典法操作繁長(zhǎng)，勞動(dòng)量大，故人們?cè)趯ふ乙环N改良的比較快速的重量法，國(guó)內(nèi)目前在生產(chǎn)中多使用動(dòng)物膠凝聚重量法，該法操作簡(jiǎn)便，而且不影響系統(tǒng)分析。

   在酸性介質(zhì)中硅酸的質(zhì)點(diǎn)是親水性很強(qiáng)的膠體，帶負(fù)電荷；動(dòng)物膠在鹽酸介質(zhì)中吸附氫離子而帶正電，當(dāng)溫度在70°C左右時(shí)，此二質(zhì)點(diǎn)彼此中和而疑聚沉淀。 動(dòng)物膠凝聚硅酸的條件與鹽酸的酸度及試液的溫度有關(guān)，溶液中的酸度最好為8mol Hcl酸度，溫度在70°C左右為宜，但也有主張室溫下攪拌放置的。動(dòng)物膠的用量一般為50--100mg， 少于或多于此量會(huì)引起硅酸的復(fù)溶或過濾困難。

   硅酸被動(dòng)物膠凝聚后，由于加水或稀酸溶性鹽類而使體積增大，酸度降低，此時(shí)Si02會(huì)有極少部分發(fā)生復(fù)溶，放置時(shí)間過久，溫度越高，造成的復(fù)溶量也越大。在沉淀洗滌過程中，隨著洗液用量増多及時(shí)間增長(zhǎng)，復(fù)溶量也相應(yīng)增加，基本上述元素，掌握前體積不宜過大，放置時(shí)間不宜過久，以及洗滌液用量適當(dāng)?shù)炔僮鳁l件甚必要的，否則將使結(jié)果偏低，即使嚴(yán)格掌握條件，濾液中殘留的Si02量仍在1mg左右。

   近幾年提出的聚環(huán)氧乙烷代替動(dòng)物膠作為凝聚劑，不僅溶液中殘留Si02量降低到0-5mg左右，且對(duì)鐵、鋁、鈦的測(cè)定及殘留sio2的比色回收均無干擾。

   (3)動(dòng)物膠凝重量法一一硅鉬蘭比色法聯(lián)用：用經(jīng)典法測(cè)定Si02雖結(jié)果準(zhǔn)確，但時(shí)間長(zhǎng)，手續(xù)繁，勞動(dòng)量大，而動(dòng)物膠法Si02又不能全部析出，濾液中總有少量的殘留硅，為了得到準(zhǔn)確的結(jié)果，目前多用動(dòng)物膠凝聚重量法一一硅鉬蘭比色法聯(lián)用，即是從重量法的濾液中用硅鉬蘭比色法回收殘留的硅酸取得滿意的結(jié)果，國(guó)內(nèi)目前已有采用作國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)分析方法的，如帆土分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中Si02的測(cè)定，黑剛玉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 中Si02的測(cè)定。

   經(jīng)典法所獲得的Si02沉淀為白色不透明小顆粒沉淀，過濾時(shí)一般用慢速定量濾紙加少許濾繳聚。動(dòng)物膠凝衆(zhòng)法所獲得的siol沉淀為無色透明的大頓粒沉淀，好過濾，易洗漆，過濾時(shí)一般選用快速濾紙過濾。 洗祭宜用5%的溫鹽酸小心洗至無鐵離子后，再用水洗漆數(shù)次即可，單用水洗漆沉淀是不恰當(dāng)?shù)�，因�(yàn)檫@會(huì)引起鐵鍋欽等離子的水解，使siol沉淀中夾雜這些金屬的難溶性鹽。洗漆用的鹽酸及水的溫度以50°C宜。

   (1)沉淀及濾紙移入坩堝中，應(yīng)小心灰化，在850°C以前完全將濾紙的碳素?zé)�去后（沉淀呈純白色）方可送�?000°C灼燒。如沉淀未灰化好，特別是蓋子蓋得過嚴(yán)時(shí)， 易產(chǎn)生不易燃燒的碳素，將使結(jié)果偏高。在高溫灼燒時(shí)，這種碳素還可能與硅被形成碳化硅。 Si02+3C—-SiC+2CO個(gè) 這一反應(yīng)義會(huì)使Si02的分析結(jié)果產(chǎn)生負(fù)誤差。 

   (2)Si02的灼燒溫度，從850--1200°C, 意見很不統(tǒng)一，1000°C灼燒所獲得的SiO2, 主要是無定形的，具有較強(qiáng)的吸濕性，1200°C灼燒所獲得的Si02主要是a—方石英晶體，同時(shí)Si02必須燒至1000°C才能完全脫水，因此在1000°C灼饒sio2沉淀是完全必要的。1000°C灼燒后的Si02極易吸水，因此在千燥器中冷卻的時(shí)間不易過久，且 干燥器中的干燥劑必須很好，稱量時(shí)宜加煙禍蓋。灼燒時(shí)間，一般第一次必須灼燒1h以上，因在1000°C時(shí)si02的脫水過程緩慢。以每次灼燒20--30min，直到恒量為止。Si02沉淀如用HF--H2SO4處理時(shí)，因帕器在1000°C時(shí)開始失量。

   分離硅酸時(shí)，伴同下來的雜質(zhì)愈少愈好。如果雜質(zhì)多，用HF--H2SO4處理時(shí)，像鉻、錳、鎳、鉆等的氧化物在灼燒過程中組成并不是恒定的。如含有鎢時(shí)，最終殘?jiān)�的灼燒溫度，不�?yīng)高于850°C，以避免WO3揮發(fā)而造成誤差。

   硅酸沉淀經(jīng)過仔細(xì)的洗滌后，不應(yīng)有堿金屬存在，如果洗滌不好，存在堿金屬是不利的。因在高溫灼燒時(shí)除部分揮發(fā)外，留下的堿金屬與硅酸生成堿金屬磚酸鹽，當(dāng)用 HF--H2S04處理后則呈硫酸鹽狀態(tài)稱量，使測(cè)定結(jié)果偏低，或堿金屬硫酸鹽在高溫灼燒揮發(fā)損失，從而使結(jié)果偏高。