化学检验员在进行材料分析时，常需处理金属材料和非金属材料。这两类材料在物理性质、化学行为、样品处理方式和分析方法上存在显著差异。理解它们的特点，是选择正确前处理方法、分析技术和避免误差的关键。

一、 金属材料样品的特点

金属材料通常指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料，如钢铁、铝合金、铜合金、不锈钢等。

1. 物理特性

高密度与高熔点：多数金属密度大、熔点高（如铁1538°C，铜1085°C），这使得它们在常温下非常稳定。

良好的导电性和导热性：这是金属的典型特征。

延展性和韧性：易于加工成各种形状（如板材、线材、管材）。

不透明性：对光不透明。

金属光泽：表面有特有的光泽。

2. 化学特性

易氧化：许多金属在空气中会形成氧化膜（如铝的Al₂O₃保护膜，铁的Fe₂O₃铁锈）。

可被酸溶解：大多数金属能溶于强酸（如HCl、HNO₃、H₂SO₄）。溶解性取决于金属的活泼性。

活泼金属（Zn、Mg）易溶于稀酸。

不活泼金属（Cu、Ag）需用氧化性酸（如HNO₃）或混合酸（如王水）溶解。

电化学活性：可作为阳极被腐蚀，或在电解中析出。

3. 样品处理与分析特点

取样：

通常为固体，取样需考虑均匀性。铸件、焊缝等不均匀区域需特殊取样。

常用方法：钻取、车削、切割、锯取。需避免引入污染（如使用专用工具，避免润滑剂污染）。

前处理：

消解/溶解：是分析前的关键步骤。常用酸溶法（如HNO₃溶解不锈钢，王水溶解金、铂）。

消解难点：某些合金（如含硅、钨的合金）或惰性金属（如钽、锆）难溶，需用HF、高压消解或熔融法。

清洁：表面常有油污、氧化膜，需用有机溶剂清洗、酸洗或机械打磨。

分析方法：

原子光谱法：ICP-OES、ICP-MS、AAS是测定金属元素含量的主流方法。

滴定法：用于高含量元素的精确测定（如EDTA滴定法测钙、镁）。

X射线荧光光谱（XRF）：可进行无损或微损分析，快速测定合金成分。

常见检测项目：主元素含量、杂质元素（痕量金属）、碳硫氮氧（非金属元素）、镀层厚度等。

二、 非金属材料样品的特点

非金属材料指不含金属或金属含量极低的材料，种类繁多，包括塑料、橡胶、陶瓷、玻璃、木材、纺织品、纸张、复合材料等。

1. 物理特性

多样性：物理性质差异极大。塑料轻而柔韧，陶瓷硬而脆，橡胶弹性好。

低导电性和导热性：多数为绝缘体和绝热体。

低密度：通常比金属轻。

可燃性：多数有机非金属材料（塑料、木材、纺织品）可燃。

透光性：部分材料（如玻璃、透明塑料）可透光。

2. 化学特性

组成复杂：多为有机高分子或无机非金属化合物，可能含有多种添加剂（如增塑剂、阻燃剂、颜料、稳定剂）。

热不稳定性：许多有机材料在高温下会分解、炭化或燃烧，而非熔化。

耐酸碱性差异大：

陶瓷、玻璃耐酸碱性好。

塑料、橡胶对酸碱的稳定性各异，可能被强酸强碱腐蚀或溶胀。

反应性：有机材料可能发生氧化、水解、光降解等反应。

3. 样品处理与分析特点

取样：

形态多样：固体、粉末、薄膜、纤维等。

取样需考虑代表性和均匀性。复合材料需注意各相分布。

方法：剪切、研磨、压片、刮取等。

前处理：

压片法（用于红外光谱）。

溶液法（将样品溶于合适溶剂）。

薄膜法（用于透射电镜）。

湿法消解：用强氧化性酸（HNO₃、H₂SO₄、HClO₄）破坏有机基质，释放待测元素（如重金属）。

干法灰化：在马弗炉中高温灼烧，除去有机物，残留灰分用于元素分析。需注意易挥发元素（如Hg、As）的损失。

溶解/萃取：有机溶剂（如氯仿、甲苯、丙酮）用于溶解或萃取有机成分（如增塑剂、单体）。

消解：

制样：为适应仪器分析，常需制样。如：

分析方法：

红外光谱（FTIR）：鉴定官能团和聚合物类型。

紫外-可见光谱（UV-Vis）：测定有色物质或添加剂。

色谱法：GC、HPLC用于分离和测定有机成分（如单体、添加剂、残留溶剂）。

光谱法：

热分析：DSC、TGA测定熔点、玻璃化转变温度、热稳定性、成分含量。

元素分析：CHNS分析仪测定C、H、N、S含量。

ICP-OES/MS：测定非金属材料中的痕量金属杂质。

常见检测项目：成分分析、添加剂含量、重金属含量、挥发性有机物（VOC）、热性能、机械性能、老化性能等。

三、 化学检验员实践要点

识别材料类型：接收样品时，首先判断是金属还是非金属，这决定了后续处理路线。

选择合适的前处理方法：

金属：优先考虑酸溶法。

非金属有机材料：根据目标物选择溶解、萃取或消解。

防止污染与损失：

金属分析：避免工具污染（如用不锈钢钻头钻铁样可能引入Cr、Ni）。

非金属分析：有机溶剂纯度要高，避免空白污染；干法灰化注意挥发性元素损失。

安全第一：

金属消解：使用HF时极度危险，必须在通风橱内戴防护装备。

非金属消解：HClO₄与有机物混合可能爆炸，需严格规程。

考虑基体效应：材料基体可能干扰测定，需采用标准加入法或基体匹配进行校正。

综合利用多种技术：单一方法往往不足以全面表征材料，需结合多种分析手段（如FTIR + GC-MS 分析塑料成分）。

总结

金属材料与非金属材料在本质上的差异，决定了化学检验员必须“因材施检”。金属材料以其均质性、可溶性和元素特性见长，分析多聚焦于元素组成；而非金属材料则以其复杂性、多样性和分子特性为特点，分析常涉及有机成分和物理性能。

化学检验员需要：

掌握金属的“刚”：理解其稳定结构和溶解规律，精准测定元素含量。

驾驭非金属的“柔”：应对复杂基质，灵活运用前处理和多联用技术，解析分子结构。

只有深刻理解这两类材料的特性，才能在面对千变万化的样品时，选择最科学、最有效的分析策略，确保检验结果的准确性和可靠性，为材料研发、质量控制和安全评估提供坚实的数据支持。