Лаборатория эспериментальной и технической петрологии МГУ,
к. A-607, тел. 939-20-40

При разгрузке автоклавных опытов надо убедиться в сохранении герметичности автоклава. Очевидно, что на установках, где осуществляется непрерывный контроль давления в течение опыта, этот вопрос не возникает. Единственным применяемым критерием герметичности автоклава служит сохранение в нем заливаемой воды (раствора). Можно было бы предложить критерий сохранения веса автоклава, однако для этого нужно завести в лаборатории весы, на которых можно взвешивать несколько килограммов с точностью хотя бы до десятых долей грамма. Кроме того, пришлось бы как-то учитывать выгорание смазки затвора в процессе опыта. Поскольку опыты, как правило, проводятся в ампулах, возникает тот же вопрос об их герметичности. Здесь весовой метод наиболее применим. Другой способ - осторожное нагревание ампул на плитке. Обычно степень заполнения ампул рассчитывается так, чтобы внешнее давление было на 100 - 200 бар выше, чем внутреннее. Поэтому ампулы после опыта, как правило, сжаты. Медленное нагревание герметичной ампулы приводит к ее расправлению. При вскрытии ампулы (даже при осторожном прокалывании стенок тонкой иглой) происходит выбрасывание некоторого количества рабочего раствора. Если же в опыте применялось давление углекислоты (тем более, если СО₂ намораживалась в ампулу), то при вскрытии может выбрасываться весь раствор, захватывая часть навески. Поэтому полезно всегда (даже в опытах с водными растворами) перед вскрытием замораживать ампулу в жидком азоте ( t⁰_кип= -195.8⁰С). При этом вода и углекислота замерзают. Затем ампула вскрывается и нагревается до комнатной температуры, по разнице веса определяется количество СО₂, а затем после высушивания до постоянного веса Н₂O. Точность определения состава закалочного флюида - 10-15 относительных процентов.

В опытах с водой (изучение реакций гидратации - дегидратации, плавления пород под давлением воды и др.) последовательное высушивание и прокаливание ампулы позволяет по разнице веса определять количество свободной воды, конституционной (в минералах) и растворенной в расплаве. Таким путем можно определить полуколичественно смещение реакции гидратации - дегидратации, растворимость воды в расплаве.

Если опыты ведутся с флюидной фазой сложного состава, необходим ее анализ после опыта. Тогда ампулу соединяют с хроматографом или с установкой с соответствующими поглотителями, которые позволяют уже анализировать состав флюидной фазы; затем ампулу вскрывают и проводят анализ. Для опытов по изучению растворимости или распределения компонентов между фазой и водным раствором нужно отделять эти две фазы друг от друга для последующего раздельного анализа. Здесь возможно применение одного из двух приемов. Либо ампула центрифугируется и из жидкой фазы аккуратно отбирается аликвотная часть раствора, либо считается, что объем раствора в процессе опыта не меняется, и тогда твердую фазу тщательно отмывают дистиллированной водой, а промывные воды собирают в мерную колбу.

Даже в тех опытах, задача которых предусматривает изучение состава только одной из фаз, следует, если есть возможность, анализировать все фазы. Это позволяет контролировать анализов и чистоту проведения эксперимента по сохранению баланса вещества, а иногда рассчитать состав интересующей нас фазы.

Рис. 128. Контроль за балансом вещества в опытах по изучению равновесия плагиоклаз - водный раствор (по П. Орвилю).

Удобный графический метод контроля за сохранением баланса вещества в опытах применил П.Орвиль для равновесия плагиоклаза водными растворами хлоридов щелочей (рис 128). Верхняя и нижняя шкалы показывают мольную долю кальция соответственно в водном растворе и плагиоклазе, вертикальная шкала - долю водного раствора по отношению ко всей системе. На конноде, соединяющей составы исходных жидкой и твердой фаз, наносится точка, определяющая распределения обменивающихся компонентов между фазами. Коннода, соединяющая концентрации кальция и натрия в фазах после опыта, должна пройти через эту точку, что и является критерием сохранения баланса вещества.

Дадим некоторые полезные советы при работе с Pt, Au, Ag ампулами. Перед опытом ампулы взвешиваются (пустые) на аналитических весах, тогда легко контролировать точность взятия навески, объема рабочего раствора, а также потери веса при заварке ампулы. Желательно еще до взвешивания отжечь Рt (иногда и Au, но серебряные ампулы лучше не отжигать - могут окислиться) в окислительном пламени газовой горелки (до красно-оранжевого каления) или в муфельной печи. Засыпать навеску в ампулу удобно через специальные маленькие воронки, сделанные из стекла, медной фольги, в крайнем случае из бумаги. Полезно иметь набор воронок разных размеров для различного диаметра ампул. Раствор дозируется приспособлениями описанными выше. При заварке ампула обязательно охлаждается - нижняя часть погружается в стакан с водой или обматывается влажной фильтровальной бумагой (для маленьких ампул). Иногда предпочитают охлаждать ампулы при сварке в жидком азоте - это не очень хорошо, так как в такую ампулу будет намораживаться кислород из воздуха (t⁰_кип= - 183⁰С); во всяком случае, надо стремиться сократить время нахождения открытой ампулы в жидком азоте. Масса ампулы при заварке не должна меняться более чем на 1 - 2 мг (это потери Рt на испарение при сварке), большие потери веса связаны с выкипанием раствора. При работе по методу совмещенных (двойных) ампул у внутренней ампулы не должно быть острых углов, иначе при обжатии внешняя ампула (особенно тонкостенная) может разгерметизироваться. Желательно, чтобы сварной шов имел форму звезды (трехлучевой - обжатие в патроне дрели); при прямом сварочном шве ампула диаметром 5 мм может не поместиться в реактор УВД с внутренним каналом 6 мм (длина сварного шва будет 7.5 мм), придется изгибать шов, в опыте ампула распрямится и заклинится в реакторе - извлекать ее довольно сложно. Изменение веса ампулы в ходе опыта может происходить за счет поглощения Fe платиной (особенно при t = 700⁰C). Изменение веса ампулы более чем на 3 - 5 мг свидетельствует о разгерметизации. При этом материал навески желательно изучать хотя бы визуально (в иммерсионных препаратах) или сделать рентгенофазовый анализ). Вскрывать ампулы следует осторожным прокалыванием (около сварного шва) стенок острой стальной иглой, а затем откусывать сварные швы бокорезами. Расправлять ампулу (верхние края) надо конической расправкой. Обрезать края ампулы (для подготовки к следующему опыту) лучше не ножницами, а скальпелем, вставив в ампулу оправку. Перед новым опытом ампулы тщательно промываются кипячением в кислотах (Pt можно кипятить в соляной, азотной и плавиковых кислотах, Au - в соляной и азотной, Ag - только в соляной, в прочих Аg растворяется), а потом в горячей дистиллированной воде. Как правило, даже при самой аккуратной работе ампула приходит в негодность после 2 -3 опытов. Примерный набор инструментов для работы с ампулами драгоценных металлов: бокорезы; плоскогубцы маленькие (со сточенной насечкой на губках); оправки разные, диаметр оправки на 0.5-1 мм меньше внутреннего диаметра ампулы; молоток маленький; маленькие наковальни (из дюраля, нержавеющей стали, меди, латуни); расправка коническая; платиновая или медная игла диаметром от 1 до 3 мм, длиной 100-120 мм для извлечения навески; подставка для ампул из толстого оргстекла; скальпели хирургические; шпатели зубоврачебные (разные); пинцеты разных размеров 2-3 шт.