بررسی آنالیز نقره و آنالیز اسپکتروسکوپی جذب اتمی و تیتراسیون با نیترات نقره
نقره یا سیم یک عنصر شیمیایی با علامت Ag است. نقره فلزی نرم، سفید رنگ، براق و جذاب است که در بین تمام عناصر، بالاترین میزان رسانایی الکتریکی و در بین تمام فلزات بیشترین میزان رسانایی گرمایی را دارد. نقره در طبیعت هم به صورت خالص و هم به صورت آلیاژ طبیعی همراه با طلا و دیگر فلزات و هم در بعضی سنگ های معدنی یافت می شود. بیشترین تولید نقره جهان به عنوان جانبی از استخراج مس، نیکل، سرب و روی به دست می آید.
نقره یکی از فلزات گران بها به شمار می رود و بیشتر کاربردهای آن ناشی از قابلیت های آن به عنوان یک فلز گران بها و قابلیت رسانایی بالای آن است. در سال های اخیر بیشترین مصرف نقره به ترتیب در بخش صنعت (به ویژه صنایع الکترونیک)، ساخت جواهرات و لوازم تزئینی، تولید سکه و مدال، عکاسی و ساخت ظروف و لوازم غذاخوری بوده است. از دیگر کاربردهای نقره می توان به ساخت آینه و دوربین، به عنوان کاتالیزور فرایندهای شیمیایی، ملغمه پرکردن دندان و ساخت بعضی سازهای موسیقی اشاره کرد. سکه ها و شمش های نقره برای سرمایه گذاری و به عنوان پناه امن سرمایه به کار می روند.
تولید جهانی نقره در سال ۲۰۱۰ بیش از ۲۲ هزار تن بوده که بیشتر از ۵ برابر تولید طلا است. بهای این فلز هم در ماه مارس ۲۰۲۰ بیش از ۱۹ دلار برای هر اونس معادل بیش از ۲ میلیون تومان برای هر کیلوگرم بوده است که تقریبا یک هفتادم بهای طلاست. در طول یکصد سال اخیر قیمت نقره از یک پانزدهم تا یک صدم قیمت طلا متغیر بوده است.
مکزیک با ۴۵۰۰ تن بزرگترین تولید کننده نقره جهان است و پرو و چین با اختلاف کمی پس از آن قرار می گیرند. در سال ۲۰۱۰ استرالیا، شیلی، بولیوی، آمریکا، لهستان، روسیه و آرژانتین به ترتیب در رتبه های چهارم تا دهم تولید نقره قرار دارند.
نقره را با درجه خلوص هاي گوناگوني بكار مي برند. بازار نقره معمولا با درجه خلوص هاي نسبتا بالايي تغذيه مي شود براي بيشتر استفاده هاي صنعتي، نقره با درجه خلوص 999/7 (براي آلياژ سازي) يا 999/9 ( براي آبكاري و كنتاكت هاي الكتريكي) مورد نياز است.
بيشتر نقره به شكل شمش عرضه مي شود. برای كيفيت هاي خوب اشياء از شمش هاي معمولا 31 كيلوگرمي استفاده مي شود. اما سرمايه گذاران كوچك شمش هاي يك كيلوگرمي را ترجيح مي دهند، هر چند كه به خاطر نياز متفاوت بازار، شمش ها را با وزن هاي متفاوت عرضه مي كنند (شمش قالبي 5 كيلوگرمي، 500 و 250 گرمي، ورقه هاي پرس شده با اوزان 100، 50 و 20 گرمي، ورقه هاي مارك دار 1 اونسي يا سكه هاي تزييني نقره).
صنعتگران و مصرف كنندگان صنعت ترجيح مي دهند كه از گرانول استفاده كنند كه در كيسه هاي 20 كيلوگرمي عرضه مي شود. وزن خالص شمش ها بر حسب كيلوگرم يا اونس تروا (1 اونس تروا = 103486 / 31 گرم ) و درجه خلوص آن ها نوشته مي شود.
براي تعيين دقيق ميزان نقره، بايد روش نمونه برداري صحيح باشد. به وسيله حفرات يا سوراخ هاي ضربدري يا قطري كه در شمش حفر مي شود، يا با ايجاد كنده كاري فلز بوسيله اره در كل مقطع شمش به اين کار دست مي يابيم. براي محصولات نيمه نهايي، از روش هاي مشابهي استفاده مي شود. اگر امكان داشته باشد، مواد ناهمگن را ذوب كرده، به شكل قالب درآورده و آنگاه نمونه برداري مي كنند.
ممكن است كه ماليات زائد نقره دار حاوي رسوبات و نهشته هايي باشند كه بر روي ديواره ظروف از قبل مانده است و مي توان آن ها را با پالايش يا حل كرن زدود يا اينكه نمونه برداري را مي توان پس از هم زدن انجام داد.
محصولات عرضه شده به شكل پودر يا كلوخه اي كه نمي توان آن ها را ذوب كرد، (مثل ريم فلزات) آسياب مي كنند و سپس غربال مي كنند. بخش ريزدانه و درشت دانه را جداگانه آناليز مي كنند. اگر بخش درشت دانه فلزی داشته باشيم، مي توان آن را ذوب كرد.
آنالیز اسپکتروسکوپی جذب اتمی و تیتراسیون با نیترات نقره
طیف سنجی جذب اتمی (AAS) و طیف سنجی نشر اتمی (AES) یک روش اسپکتروپی تحلیلی برای تعیین کمی عناصر شیمیایی با استفاده از جذب تابش نوری (نور) توسط اتم های آزاد در حالت گازی است. طیف سنجی جذب اتمی براساس جذب نور توسط یون های فلزی آزاد است. در شیمی تحلیلی از این روش برای تعیین غلظت یک عنصر خاص (آنالیت) در نمونه مورد تجزیه و تحلیل استفاده می شود.
از طیف سنجی جذب اتمی می توان برای تعیین بیش از ۷۰ عنصر مختلف در محلول یا مستقیما در نمونه‌های جامد از طریق تبخیر الکتروگرمایی استفاده کرد و در تحقیقات دارویی، بیوفیزیک، باستان شناسی و سم شناسی مورد استفاده قرار می گیرد. طیف سنجی نشر اتمی برای اولین بار به عنوان یک روش تحلیلی مورد استفاده قرار گرفت. شکل مدرن طیف سنجی جذب اتمی عمدتا در دهه ۱۹۵۰ توسط تیمی از شیمیدانان استرالیایی ایجاد شد. طیف سنجی جذب اتمی کاربردهای زیادی در زمینه های مختلف شیمی مثل تجزیه و تحلیل بالینی فلزات در مایعات بیولوژیکی و بافت هایی مثل خون، پلاسما، ادرار، بزاق ، بافت مغز، کبد، مو، بافت عضلانی، در تجزیه و تحلیل کمی و کیفی دارد.
تیتراسیون یکی از فرآیندهای بسیار معروف در علم شیمی و علوم آزمایشگاهی است که تیتر کردن یا تیترامتری نامیده می شود. این فرآیند برای تعیین غلظت یک محلول مجهول با روش های مختلف آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد. این فرآیند در شیمی تجزیه کاربرد دارد و غلظت محلول را با مقادیر کمی مشخص می کند. در این فرآیند یک واکنش گر که معمولا با نام تیترانت شناخته می شود، به محلول اضافه می شود.
از روی واکنش تیترانت و محلول، میتوان مقدار واکنش دهنده ها را درون محلول تعیین کرد. در تیتراسیون، یک محلول واکنش گر به صورت یک محلول استاندارد وجود دارد. با اضافه کردن این محلول تیترانت به محلول مجهول، واکنش پیش می رود تا زمانی که در حجم خاصی، واکنش تمام شود.
نیترات نقره بر اثر واکنش فلز نقره با نیتریک اسید تولید می شود و محصولات جانبی آن، آب و اکسیدهای نیتروژن هستند. از ویژگی های این ماده می توان به آنالیزهای AAS ,XRD ,XRF (اسپکتروسکوپی جذب اتمی) و تیتراسیون اشاره کرد. از محلول استاندارد نیترات نقره در مصرف هایی مثل تیتراسیون استفاده می شود. کاربرد اصلی نیترات نقره در تیتراسیون، یون کلر است؛ به این خاطر که نقره موجود در این محلول با کلر ترکیب شده و باعث تشکیل AgCl می شود. محلول های استاندارد در غلظت های مختلف بسته به مقدار نیترات نقره تهیه می شوند.
آنالیز فلزات گرانبها
آنالیز فلزات گرانبها به خاطر اینکه عموما کمیاب هستند و ارزش و قیمت بالایی دارند، از اهمیت بالایی برخوردار است. این فلزات خواص ویژه ای از جمله واکنش پذیری بسیار کم در اتمسفر معمولی داشته و در شرایط عادی اکسید نمی شوند. فلزات گرانبها در ساخت جواهرات به دلیل براقیت، درخشندگی و چکش خواری به کار می رود. در صنایع مختلف از جمله ساخت کاتالیست ها، قطعات الکترونیکی ، کاتالیزورها، صنایع پتروشیمی و شیمیایی، صنایع پزشکی و بسیاری از صنایع دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. یکی دیگر از کاربردهای مهم این فلزات در دنیا خصوصا طلا، سرمایه گذاری بوده که بسیاری از کشورها روی آن سرمایه گذاری می کنند.
فلزات گرانبها شامل رودیوم، پلاتین، ایریدیم، اسمیم، پالادیوم، روتنیوم، رنیوم، طلا و نقره بوده که از این نه فلز، طلا، نقره، پلاتین، پالادیوم و رودیوم نسبت به سایر فلزات گرانبها پراستفاده تر بوده و از دیگر فلزات بیشتر در صنعت استفاده می شود.
نقره در قرن های گذشته بیشترین ارزش را در بین دیگر فلزات گرانبها داشته است، ولی در حال حاضر ارزان ترین آن ها محسوب می شود. امروزه با توجه به شرایط اقتصادی جهان، فلزاتی مثل پلاتین، طلا، رودیوم و پالادیوم به جایگاه گران ترین فلز گرانبها دست پیدا کرده اند.
هر کدام از این فلزات از لحاظ رنگ و شکل ظاهری متفاوتی بوده و از لحاظ مقاومت حرارتی و یا حتی مقاومت به اکسیداسیون کاملا متمایز از هم می باشند. به طور مثال رودیوم مقاوم ترین فلز در برابر حرارت و اکسیداسیون در بین فلزات گرانبهای رایج است در حالیکه نقره به عنوان ارزان ترین فلز گرانبها مقاومت بسیار کمی در برابر حرارت و اکسیداسیون از خود نشان می دهد.
برای آنالیز فلزات گرانبها عموما از روش های زیر که هر کدام بر اساس استانداردهای جهانی می باشد، استفاده می شود:
روش انحلال آکوارجیا (تیزاب سلطانی)
از روش انحلال آکوراجیا عموما برای اندازه گیری عیار طلا در نمونه های خاک و رسوبات آبراهه ای استفاده می گردد. این روش منحصرا در آزمایشگاه های معدنی و یا موقعی که روش های ارزان تر نسبت به فایر اسی مدنظر است به کار می رود.
در واقع آکورجیا ترکیبی از اسید نیتریک و اسید کلریدریک است، که با تاثیر بر ساختار نمونه، طلای موجود در آن را در خود حل کرده و طلا توسط یا همان دی ایزوبوتیل کتون (DIBK) جذب شده و در نهایت توسط روش هایی که به نام آنالیز عنصری شناخته می شوند مانند طیف سنجی جذب اتمی(AAS) یا پلاسمای جفت شده ی القایی (ICP) اندازه گیری می شود. تمام طلای موجود در نمونه، بسته به نوع کانی سازی طلا ممکن است در این روش قابل استخراج نباشد.
روش فایر اسی (Fire Assay)
روش فایر اسی از جمله روش های حرارتی مرسوم و متداول برای آنالیز طلا، پلاتین و پالادیوم در نمونه های معدنی و اکتشافی می باشد. در واقع این روش، روشی استاندارد برای نمونه های طلا بوده و نتایج حاصل از این روش عیار آن ها را مشخص می کند. در صورتی که نمونه حاوی طلای درشت دانه باشد تکرارپذیری ضعیفی دارد. فایر اسی در اصل روش تجزیه ی طلا با بازیابی کامل است. مراحل فرایند در روش فایر اسی به این صورت است که در ابتدا ۳۰ تا ۵۰ گرم از نمونه تا دمای ۱۱۰۰ سانتی گراد حرارت داده می شود تا ذوب شود.
برای سنگ های معدنی مختلف از فلاکس شارژهای متفاوتی استفاده می شود. سرباره حاوی فلزات گرانبها مثل طلا، پلاتین و پالادیوم می باشد. این فلزات گرانبها جذب ملغمه سربی شده و سرب در مرحله کوپلاسیون حذف و فلزات گرانبها در ملغمه نقره ای جدا می شوند. در نهایت ملغمه نقره ای توسط انحلال اکوارجینا هضم شده و با استفاده از روش پلاسمای جفت شده القایی ICP یا AAS قرائت می شود.
روش اسکرین فایر اسی (Screen Fire Assay)
از این روش برای نمونه های پر عیار طلا و موقعی که طلای درشت در رسوبات وجود دارد استفاده می شود. این روش در مقایسه با روش فایر اسی (FA) از دقت بالاتری برخوردار است. اسکرین فایر اسی یک نوعی از روش فایر اسی است که در آن مشکل حضور طلای درشت، در ابتدا با استفاده از خردایش و نرم کردن و الک کردن (الک های ۱۰۰ تا ۱۵۰ میکرومتر) کاهش می یابد و در نهایت آنالیز فایر اسی به صورت جداگانه انجام می شود.