化學物質分析
A. 化學成分分析
彩色寶石化學成分復雜,微量元素種類多,對多數不具明顯內部包體及生長特徵的樣品,其微量元素含量及其組合特徵是產地鑒別最主要的「指紋性」特徵。現階段主要使用的無損及微損的元素分析方法有X射線熒光能譜儀(EDXRF)、激光燒蝕電感耦合質譜儀(LA-ICP-MS)、電子探針(EPMA)和二次離子質譜儀(SIMS)。各種方法儀器在性能、檢出限等方面對樣品的要求都不一樣。其中,二次離子質譜儀為高集成、高精度的超大型儀器,除能對樣品中的微量元素進行定量測試外,還能對樣品的部分同位素組成進行定量測試。
(一)X射線熒光能譜儀(EDXRF)
X射線熒光能譜儀(圖2-14)在珠寶玉石鑒定,特別是對樣品的主要化學成分及微量元素的定性和半定量測試方面均有廣泛應用,是眾多化學成分分析儀器中少有的完全無損的分析儀器。
X射線熒光能譜儀由激發源(X射線管)和探測系統構成。X射線管產生入射X射線(一次X射線)激發被測樣品,受激發的樣品中的每一種元素會放射出二次X射線,並且不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性,探測系統測量這些放射出來的二次X射線的能量及數量,然後,儀器軟體將探測系統所收集到的信息轉換成樣品中各種元素的種類及含量。
圖2-17 尖晶石中Cr、Fe含量分布相圖
圖2-18 不同產地天然變石中兩種主要致色微量元素w(Fe2O3)/w(Cr2O3)二元系相圖
(三)電子探針(EPMA)
電子探針可以定量或定性地分析物質的化學成分、表面形貌及結構特徵,是一種有效、無損的化學成分分析方法。其基本原理是用聚焦很細的電子束照射所檢測樣品的表面,激發組成礦物元素的特徵X射線。用分光器或檢波器測定X射線熒光的波長,將其強度與標准樣品對比,或根據不同強度校正直接計數出組分含量。由於電子束照射面積很小,因而相應的X射線特徵譜線可反映出該微小區域內的元素種類及其含量。
為了便於選擇和確定分析點,電子探針的鏡筒內裝有與電子束同軸的光學顯微鏡觀察系統,以確保分析位置。目前電子探針可以檢測到絕大多數元素,包括以前不能檢測的輕量元素,這種微區定量的檢測手段在彩色寶石產地鑒定方面發揮著重要作用。但由於樣品製作有時需要磨製特定的探針片,且需要鍍導電膜,故其主要應用於珠寶玉石研究中,在實際的珠寶玉石鑒定方面使用較少。
(四)激光誘導擊穿光譜儀(LBS)
激光誘導擊穿光譜儀(LIBS)應用的是一種光譜探測技術。其基本原理為用高能激光產生的能量脈沖燒蝕樣品表面的微區,處於高溫下的燒蝕樣品的原子和離子均處於活躍性極強的激發態,因此會釋放特定波長的光譜,通過用高靈敏度的光學光譜儀收集燒蝕樣品表面的光譜,根據光譜測量得出樣品中的化學元素組成。21世紀初,當市場上出現鈹擴散處理的橙色藍寶石時,由於常規的X射線熒光光譜儀不能檢測出Be元素,而能檢測出Be元素的儀器,如激光燒蝕等離子體質譜儀和二次離子質譜儀太昂貴,瑞士寶石研究所研發了用於珠寶玉石鑒定用的LIBS儀器。
激光誘導擊穿光譜儀相對於其他測試Be元素的方法(如激光燒蝕等離子質譜儀LA-ICP-MS和次級離子質譜SIMS)而言,具有易於操作、體積較小等優越性。由於此儀器要用高能的激光器和CCD光譜儀,故價格比較昂貴,但其壽命較長,耐消耗,且靈敏度高,可以測試出很低含量的鈹,同時幾乎可以分析所有的化學元素,並且可根據譜峰的高低來對其含量進行比較,在珠寶玉石的鑒定、檢測和研究中發揮著越來越重要的作用。
該儀器的缺點是只能定性分析樣品的元素組成,無法實現其定量化。對寶玉石而言,LIBS技術仍是一種有損分析,會在其表面形成微小的熔坑,故應在可激發范圍內盡量降低激光能量,利用環境氣體來降低檢測限及提高譜線強度,以減少損耗。
(五)二次離子質譜儀(SIMS)
二次離子質譜儀(SIMS)採用質譜技術,利用離子束把待分析的材料從表面濺射出來,通過分析表面原子層以確定樣品表面元素組成和分子結構,其特點是高靈敏度和高解析度。
二次離子質譜儀的化學元素分析范圍很廣,由最小的氫至原子量很大的元素均可檢測,其高靈敏度體現在它可以檢測含量十億分之幾的微量元素(即檢測極可達10-9)。二次離子質譜儀不但可作表面及整體的元素分析,又可直接作影像觀察,其靈敏度及解析能力甚高。但是,SIMS要求一定的制樣和儀器准備時間,分析成本相對於LA-ICP-MS尤其是LIBS來說要高。此外,如果經過了精確校準,SIMS也可以確定固體物質中的主要和次要同位素組成。到目前為止,SIMS在寶石學上的應用主要是彩色寶石的產地特徵研究。
B. 化學成分
一、基本特點
根據黃鐵礦的化學分析結果（表5-4），乳山金礦黃鐵礦的化學成分有以下基本特點：
（1）與黃鐵礦理想成分Fe46.55%、S53.45%,S/Fe=2比較，本區黃鐵礦Fe、S的分析值都偏低，說明有較多雜質混入。S/Fe=1.93—2.06，其中S/Fe＞2的比例為64.64%，以Fe虧損黃鐵礦占優勢，與膠西北棲霞金礦S/Fe特徵值相近。
（2）同膠西北一樣，乳山金礦黃鐵礦的微量元素成分也十分復雜，已分析的達19種。按照各微量元素的均值（10-6），可劃分為3000—500,500—100,100—50,50—10,＜10等5組（表5-5）。19個元素的含量順序是：As—Cu—Ag—Co—Pb—Bi—Te—Au—Ni—、Zn—Cr—Sb—Ga—Mo—Se—Tl—Cd～In—Hg。
按地殼元素豐度計算各種元素在黃鐵礦中的富集系數（表5-6），其大小順序發生明顯變化，即：Te—Au—Ag—As—Bi—Se—Sb—In—Cu—Cd—TI—Pb—Co—Mo—Hg—Ni—Zn—Ga—Cr。
將兩個序列中前15種元素的共有元素作為乳山金礦的特徵元素，有Au、Ag、As、Sb、Bi、Se、Te、Cu、Pb、Co、Mo等11種。這與膠西北和我國23個金礦黃鐵礦特徵微量元素基本相同。
表5-4金青頂金礦黃鐵礦化學成分
表5-5乳山金礦田黃鐵礦微量元素含量分組（10-6）
表5-6乳山金礦田黃鐵礦微量元素富集系數分組
二、時空變化
1.不同階段黃鐵礦化學成分
黃鐵礦主要化學成分及微量元素在早晚兩個成礦期由早到晚表現出明顯的規律性變化（表5-4，圖5-3）：
（1)S、Fe及S+Fe由早到晚逐漸下降。早成礦期由Ⅰ-2→Ⅰ-3階段變化緩慢，晚成礦期由Ⅱ－2→Ⅱ－3階段下降迅速。
（2)Co、Ni由早到晚逐漸上升，與S、Fe為反變關系，表明二者為黃鐵礦中類質同象組分（代替Fe）的性質。
（3)Sb、Te由早到晚逐漸減少，與Se和Bi的逐漸增加形成互補關系。As在早成礦期與Se變化趨勢相同，到晚成礦期變化不顯著。As、Sb、Bi、Se、Te5種元素中，As含量為其他元素的n×10—n×103倍，Te、Bi的含量及變化也較大，這些元素主要呈類質同象取代S而存在。
（4）成礦元素Cu、Zn及Pb與不同階段硫化物含量密切相關。Cu、Zn在 I-3、Ⅱ－2階段明顯增多。Au及Au+Ag在早成礦期 I-3階段富集，與礦石的貧富具相應性。相比之下，晚成礦期主成礦階段（Ⅱ－2)Au、Ag都不高，與晚成礦期礦化不強是一致的。
（5）相對高溫元素Mo在早成礦期由早到晚下降迅速。
2.金青頂不同標高黃鐵礦化學成分
據表5-4，主成礦階段黃鐵礦化學成分在不同深度的變化特徵可歸納如下：
（1）主元素Fe、S隨深度增大而減小；
（2）微量元素Co、Ni、Se、Bi隨深度增加而增加，Te、Sb隨深度增加而減小。As主要受礦化強度制約，如—155m，—235m,ZK13-6,ZK17-2等富礦地段As明顯富集，而—195m,ZK13-8、ZK17-3等貧礦段相對分散。
（3）成礦元素Cu隨深度增大顯著減小，Zn呈變小的趨勢，Pb則不甚明顯，反映黃銅礦在礦體上部相對比較發育，下部相對貧化，方鉛礦和閃鋅礦變化不太明顯。在—155——235m不大的深度范圍內，Au變化無規律，Ag則向下增多。
圖5-3金青頂礦區不同階段黃鐵礦化學成分變化
Ⅰ2—黃鐵礦石英階段；Ⅰ-3—石英黃鐵礦階段；Ⅱ－2—多金屬硫化物階段；Ⅱ－3—石英綠泥石階段
三、標型意義
1.黃鐵礦形成條件
徐國風（1980）認為，沉積成因黃鐵礦S、Fe含量與FeS2理論值相近或硫略多。陳光遠等（1989）據膠東36個黃鐵礦成分研究，提出低溫或沉積成因黃鐵礦S/Fe比值較大的統計規律。本區黃鐵礦S、Fe含量偏離理論值甚大，鐵虧損明顯，表現了低溫熱液成因黃鐵礦的特點。
一般認為，高溫下黃鐵礦中Se較高而Te較低，低溫下Se低而Te較高，S隨溫度變化不大。由此，Юшко-Захарова(1964）提出：黃鐵礦的S/Se＞20×104為沉積成因，（1—2.67）×104為熱液成因；Se/Te=6—10為岩漿成因，0.2左右為熱液成因。根據乳山金礦的實際，在相對較高溫的I-2和Ⅱ－2階段Te高Se低，較低溫的I-3、Ⅱ－3階段Se高Te低，S在晚成礦期也有明顯變化。另外，本礦床S/Se=(4.57—33.33）×104，其中大於20×104的數據佔36%，而礦床顯然不是沉積或岩漿成因，此外，熱液成因的玲瓏、三山島、棲霞等金礦黃鐵礦S/Se均值分別為49.52×10『、52.04×104和53.08×104，沉積成因的二檯子金礦卻為17.31×104（陳光遠等，1989）。看來，黃鐵礦S/Se作為礦床成因判據需慎重對待。本礦床的Se/Te=0.005—16.04，變化較大，多數（55%）小於0.2，大於6者佔27%。所以，使用S/Se、Se/Te判別礦床成因的標志值，尚需統計大量資料才能確定。如果以S/Se和Se/Te作縱橫坐標式判別圖，不同成因區將有較大的重疊。
由於Co2＋的親硫性比Ni2＋、Fe2＋都大，熱液期高溫階段Co2＋優先進入黃鐵礦替代Fe2＋，故高溫階段Co/Ni較大，本區早晚兩個成礦期隨時間演化Co/Ni降低，說明黃鐵礦的形成溫度是逐漸下降的，這與石英包體測溫結果是一致的。
邵潔漣（1984）指出：低溫熱液黃鐵礦以富As、Ag、Tl為特徵、中溫較富Ga、Ge，高溫富Re，本區黃鐵礦Ag、As富集系數均較高，說明本礦床屬偏低溫的中低溫礦床，也與測溫結果一致。
2.物質來源
據文獻報道（邵潔漣，1984），與基性岩漿活動有關的熱液黃鐵礦含一定數量的Bi，其量從極微到100×10-6，平均21×10-6。據目前掌握的資料來看，Bi在各種成因的黃鐵礦中是一種相當普遍的元素。我國23個不同類型中低溫金礦黃鐵礦統計（陳光遠等，1989）表明，以浸染狀產於變質岩中的銀坑山金礦黃鐵礦含Bi最高，為107.30×10-6，產於中酸性花崗岩中的浸染狀和脈狀金礦黃鐵礦含Bi—8.20—45.22）×10-6，總平均36×10-6，富集系數211。金青頂金礦黃鐵礦含Bi量變化很大，從（0.6—856.5）×10-6，其最高值出現在石英綠泥石階段的黃鐵礦中。本區金礦的形成與膠東群中幔源物質的活化是有一定聯系的。
魏明秀（1986）認為，與I型花崗岩有關的熱液黃鐵礦Co含量高，Co/Ni=1.9—5，與S型花崗岩有關的熱液黃鐵礦含Co低，Co/Ni≈1或＜1。金青頂金礦黃鐵礦Co/Ni=0.40—14.37，顯示了膠東群重熔和荊山群混染並進一步成岩成礦的特點。
3.成礦期、成礦階段
從圖5-3可看出，在 I-3、Ⅱ－2階段之間，主元素和多種微量元素的趨勢線出現明顯的「斷層」現象，這是早、晚兩個成礦期更迭的標志，從而再次表明兩個成礦期的存在。
不同階段黃鐵礦化學成分有一定的差異，尤以Cu、Co、Ni、As、Mo、Cd顯著。Cu是Ⅱ－2階段的特徵元素，I-3階段Cu也較高。As是I-3階段特徵元素，Ⅱ－3階段次之。Ⅱ－3階段以富Bi為特徵，而 I-2階段以富Mo為特徵。
4.礦床剝蝕程度
原蘇聯西伯利亞和中亞西亞古生代褶皺帶金礦中的黃鐵礦，在礦體上部富Ba、Hg、Ag、Sb、（As），中部富Au、Cu、Pb、Bi、（Ag），根部附近則含 Ni、Co、Ti、Cr、（As）、（Cu）較高（Κοробеинников,1985）。金青頂金礦黃鐵礦元素的垂向變化表明，本礦床與西伯利亞及中亞西亞等地金礦黃鐵礦元素分帶特徵大體相符。Cu、Sb和Pb隨深度增大而下降，Co、Ni、Bi隨深度增大而增加，近地表處的黃鐵礦Hg、Ag含量不高，若按上述分帶，則礦體的剝蝕屬上部偏下，上帶已基本無存。—770m處ZK17-3中黃鐵礦雖最富Co、Ni，但富集系數也僅7.1和3.4，且同時有很高的中帶元素Bi，其富集系數高達1704。所以，—770m似未達礦化地段根部，向下仍有很大的前景。
5.礦化強度
在表5-4中，15528、11527、195123、1385、17328及19511為貧礦階段和貧礦段樣品，15569、2355、1364、1724和11512為富礦階段和富礦段樣品，分別統計二者的微量元素含量（表5-7），可以得出本區金礦找礦的黃鐵礦微量元素標志：
表5-7乳山金礦田黃鐵礦微量元素（10-6）與礦化強度
（1）無論貧礦或富礦黃鐵礦，其Au+Ag異常明顯，這是金礦的直接指示標志。
（2）微量元素中，As+Sb+Bi具最高含量，富礦黃鐵礦之As+Sb+Bi高於貧礦黃鐵礦，這是本區金礦黃鐵礦最重要的間接找礦標志。
（3）黃鐵礦中Cu+Pb+Zn總量次於As+Sb+Bi，但仍是重要的特徵元素，富礦高於貧礦。
（4)Co、Ni的含量排序位居Pb、Zn之前，富礦略高於貧礦，可作找礦的參考。
（5)Se+Te在全部含金黃鐵礦中均值均較高，它們的富集系數很大，是重要的找金標志元素。
（6）富礦黃鐵礦的微量元素總量（表5-4中除S、Fe外前10項之和）大大高於貧礦黃鐵礦，這是眾多金礦研究的共同結論。
C. 分析物質成分有什麼方法
使用現抄代分析儀器襲方可以較為准確的分析物質組成成分的，常規的有紅外掃描(IR)、紫外掃描(UV)質譜(MS)、液質聯用(HPLC-MS)、核磁共振(NMR)等，英格爾分析是成分分析方面的權威，很多人要分析物質成分是招他們代為分析的。
D. 化學分析名詞解釋
化學分析是指確定物質化學成分或組成的方法。根據被分析物質的性質可分為無機分析和有機分析。根據分析的要求，可分為定性分析和定量分析。根據被分析物質試樣的數量，可分為常量分析、半微量分析、微量分析和超微量分析。工業上的原材料、半製品、成品、農業上的土壤、肥料、飼料以及交通運輸上的燃料、潤滑劑等，在研究、試制、生產或使用的過程中，都需要應用化學分析。
分析化學是大學本科的主幹基礎課，包括「定量化學分析」理論課、定性化學分析，基本化學實驗課和「儀器分析」理論課、實驗課。授課對象為化學類專業和生物、醫學、地學類專業的本科生。分析化學有很強的實用性，同時又有嚴密、系統的理論，是理論與實際密切結合的學科。學習分析化學有利於培養學生嚴謹的科學態度和實事求是的作風，使學生初步掌握科學研究的技能並初步具備科學研究的綜合素質。分析化學涉及的內容十分廣泛，發展非常迅速。在講授基本理論的同時，盡量穿插一些運用基礎理論解決實際問題的例子，包括葯物、環境、生物等各個領域中分析化學的新進展，新成果。保持化學分析理論的系統性並不斷充實新內容，保持儀器分析內容的相對穩定性並及時融進新發展、新技術，將經典分析化學與現代分析化學融合在一起。
儀器分析方法：以物質的物理和物理化學性質為基礎的分析方法稱物理和物理化學分析法。這類方法都需要較特殊的儀器，通常稱為儀器分析方法。最主要的儀器分析方法有以下幾種：
1、光學分析法
根據物質的光學性質所建立的分析方法。主要包括：分子光譜法、分光分析法、分子熒光及磷光分析法；原子光譜法，如原子發射光譜法、原子吸收光譜法。
2、電化學分析法
根據物質的電化學性質所建立的分析方法。主要包括電位分析法、極譜和伏安分析法、電重量和庫倫分析法、電導分析法。
3、色譜分析法
根據物質在兩相（固定相和流動相）中吸附能力、分配系數或其他親和作用的差異而建立的一種分離、測定方法。這種分析法最大的特點是集分離和測定於一體，是多組分物質高效、快速、靈敏的分析方法。主要包括氣相色譜法、液相色譜法。[2]
E. 化學成分分析和化學多元素分析有什麼區別
成分分析主要是對樣品中的晶形分析，確定各類化合物的結構，一般用X射線衍射儀可以搞定
元素分析就是對樣品中所含的元素進行分析，用X射線熒光光譜儀一般可以對C以上的元素進行定性分析，精度1PPM，並可以進行半定量分析，結合XRD和XRF的數據可以對礦石組成有個大致的判斷。
F. 岩石化學成分分析
一、全岩化學成分分析
在采樣點xj2,xj5,xj11上的樣品中各挑選了一些樣品共14個糜棱岩及其原岩進行了全岩化學成分分析,結果如表4-4所示。 從表中可以看出,在采樣點xj2和xj5上,各自幾個糜棱岩樣品的化學成分是比較接近的,其原岩(分別為花崗岩和片岩)的成分也相近。 為便於比較,取其平均值。 但在采樣點xj11上,兩個糜棱岩樣品的成分相差較大,說明其中一個糜棱岩樣品的原岩可能不是xj11-10花崗岩。 參考xj2的數值,取xj11 -9糜棱岩樣品的化學成分,與其他兩個采樣點的成分平均值一起列在表4-5中。 為使成分對比更直觀,我們作了成分對比直方圖(圖4-8至圖4-10)。 圖4-8和圖4-10都是花崗岩與糜棱岩的成分對比,它們有相同之處,也有一定差別。 相同之處在於,糜棱岩中的SiO2含量都比花崗岩高,而Al2O3,FeO,CaO,TiO的含量都略低;最明顯的不同之處在於xj2采樣點糜棱岩中的K2O含量比花崗岩低,而Na2O含量則高,xj11采樣點糜棱岩中K2O含量比花崗岩高,Na2O含量基本相同。 從圖4-9的片岩與糜棱岩的成分對比可以看出,SiO2,CaO,Na2O的含量糜棱岩比片岩低,其他成分則高。
表4-4 糜棱岩及其圍岩全岩化學分析結果(常量元素%)
表4-4(續1) 糜棱岩及其圍岩全岩化學分析結果(微量元素wB/10-6)
表4-4(續2) 糜棱岩及其圍岩全岩化學分析結果(微量元素wB/%)
表4-5 糜棱岩及其圍岩全岩化學分析結果平均值對比(常量元素wB/%)
圖4-8 采樣點xj2花崗岩與糜棱岩平均全岩化學成分對比
圖4-9 采樣點xj5片岩與糜棱岩平均全岩化學成分對比
圖4-10 采樣點xj11花崗岩與糜棱岩平均全岩化學成分對比
二、長石成分電子探針分析
在進行全岩化學成分分析的上述3個采樣點的樣品中挑選了47個鉀長石和斜長石晶粒,用電子探針方法測定了其化學成分,其結果表示在表4-6中。 從表中可以看出,在各個剖面上,同類岩性樣品的同種礦物的成分還是很接近的,有的是相差無幾。 我們取其平均值,將結果表示在表4-7中。 為便於對比作了直方圖,圖4-11至圖4-14為各類長石平均含量對比圖。 采樣點xj2糜棱岩中的鉀長石與花崗岩中的鉀長石相比,其Ab,Or,An和鎂鐵比沒有明顯差別(圖4-11),而兩種岩石的斜長石成分對比表明,Or和An則明顯減少(圖4-12);采樣點xj5糜棱岩與片岩中斜長石成分相比,其中的Ab,Or, An含量幾乎沒有差別(圖4-13);
表4-6 糜棱岩及其圍岩中長石化學成分電子探針分析結果對比(wB/%)
續表
續表
表4-7 糜棱岩及其圍岩中長石化學成分電子探針分析結果平均值對比(wB/%)
圖4-11 采樣點xj2花崗岩與糜棱岩中鉀長石平均成分對比
圖4-12 采樣點xj2花崗岩與糜棱岩中斜長石平均成分對比
圖4-13 采樣點xj5片岩與糜棱岩中斜長石平均成分對比
圖4-14 采樣點xj11花崗岩與糜棱岩中斜長石平均成分對比
采樣點xj11糜棱岩與花崗岩斜長石成分相比,Ab增加,An減少,Or基本一樣(圖4-14)。
再對比其化學成分。 因為其次要成分相差甚微,為簡化圖形只取其主要成分,所作直方圖表示在圖4-15至圖4-18中。 糜棱岩與花崗岩相比,xj2鉀長石的主要化學成分幾乎一樣(圖4-15);xj2斜長石,CaO和K2O的含量降低,其他成分基本一樣(圖4-16);xj5斜長石的主要成分基本一樣(圖4-17);xj11斜長石的Al2O3和CaO的含量減少,SiO2和Na2O的含量增加(圖4-18)。 與礦物成分的對比結果是一致的。
圖4-15 采樣點xj2花崗岩與糜棱岩中鉀長石主要化學成分平均值對比
圖4-16 采樣點xj2花崗岩與糜棱岩中斜長石主要化學成分平均值對比
圖4-17 采樣點xj5花崗岩與糜棱岩中斜長石主要化學成分平均值對比
圖4-18 采樣點xj11花崗岩與糜棱岩中斜長石主要化學成分平均值對比
G. 化學物質分析，厲害的來，最好是老師！！
A: Na2CO3
B: Al2(SO4)3
C: MgCl2
D: Ba(OH)2
E: NaHSO4
H. 化學品成分分析
做化學品這種產品的分析檢測，給你個建議
I. 化學成分分析的步驟和方法，大家相互討論、學習
電鍍液的配方書上很多，要看你具體是哪種，不同的分析方法不一樣，操作也有區別，