Страница 2: ДСТУ 7754:2015. Сталь вуглецева і чавун нелегований. Методи визначення марганцю (61184)

Наважку марганцевокислого калію (перекристалізованого) масою 0,15 г розчиняють у ЗО см³ води, додають 10 см³ соляної кислоти і випарюють насухо. Останню операцію повторюють ще двічі. Солі розчиняють у 10 см³ соляної кислоти, переносять у мірну колбу місткістю 250 см³, доливають водою до позначки і перемішують.

У стакан місткістю 400 см³, у який внесено 100 см³ насиченого розчину пірофосфорнокислого натрію і 0,5 г сечовини, вміщують відібрану аліквотну частину аналізованого розчину об’ємом 25 см³. Операцію виконують, безперервно перемішуючи розчин. Далі діють, як зазначено у 5.3.

Масову концентрацію розчину марганцевокислого калію 7) виражену у грамах марганцю на 1 см³ розчину, обчислюють за формулою:

г=^2_³⁴⁷⁶, (3)

де m — маса наважки марганцевокислого калію, яка відповідає аліквотній частині розчину, г;

• — об’єм розчину марганцевокислого калію, витрачений на титрування, см³;

0,3476 — коефіцієнт перерахунку маси марганцевокислого калію на масу марганцю.

Наважку сталі або чавуну масою 0,2 г вміщують у стакан місткістю від 250 см³ до 300 см³ і роз­чиняють, повільно нагріваючи, у 20—ЗО см³ соляної кислоти, розведеної 1:1, або сірчаної кислоти, роз­веденої 1:4, додають краплями азотну кислоту до припинення спінювання розчину. Розчин випарюють до об’єму від 3 см³ до 5 см³, додають 50—100 см³ води і нейтралізують розчином аміаку, розведеним 1:1, додаючи його краплями до випадання осаду гідроксидів заліза. У разі появи осаду гідроксидів ме­талів його розчиняють, додаючи краплями соляну кислоту, розведену 1:1. Потім до розчину додають 100 см³ розчину пірофосфату натрію і перевіряють за універсальним індикатором середовище роз­чину. Якщо середовище кисле, підливають розчин пірофосфорнокислого натрію до рівня pH 7, якщо середовище лужне — краплями додають соляну кислоту, розведену 1:1.

У стакан з аналізованим розчином вміщують електроди, вмикають магнітну мішалку, перемішують розчин протягом 0,5—1 хв і, не вимикаючи мішалку, титрують марганець розчином марганцевокислого калію. Спочатку розчин марганцевокислого калію додають швидко, а поблизу точки еквівалентності — краплями, записуючи об’єм розчину в бюретці та показання приладу після додавання кожної краплі або титруючи до різкого відхилення стрілки приладу. Об’єм розчину марганцевокислого калію, що від­повідає максимальній зміні показання приладу, вважають об’ємом, витраченим на титрування.

Після титрування електроди обмивають сірчаною кислотою, розведеною 1:10, а потім водою. Після закінчення роботи електроди залишають зануреними у стакан з водою.

Масову частку марганцю Х₂ у відсотках обчислюють за формулою:

_ХгУ-^Т-'^т, (4)

m

де V — об’єм розчину марганцевокислого калію, витрачений на титрування, см³;

Т — масова концентрація розчину марганцевокислого калію, у грамах марганцю на 1 см³ розчину; гл — маса наважки, г.

5. ФОТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ МАРГАНЦЮ ВІД 0,005 % ДО 3,0 %

   1. Суть методу

Метод ґрунтується на окисленні іонів марганцю (II) до марганцю (VII) йоднокислим калієм або йод- нокислим натрієм у сірчано- або азотнокислому середовищі (з молярною концентрацією еквівалента від 1,0 моль/дм³ до 3,5 моль/дм³) і вимірюванні оптичної густини забарвленого розчину за довжини хвилі від 530 нм до 545 нм. Оптимальна концентрація марганцю становить 100—800 мкг на 100 см³ розчину.

Визначанню заважають іони заліза (III). Для їх маскування, а також для запобігання утворенню нерозчинних сполук перйодату і йодату марганцю та комплексу заліза з перманганат-іоном застосову­ють ортофосфорну кислоту.

Спектрофотометр або фотоелектроколориметр — згідно з чинним нормативним документом.

Кислота сірчана — згідно з ГОСТ 4204 або ГОСТ 14262, розведена 1:1 і 1:4.

Кислота ортофосфорна — згідно з ГОСТ 6552.

Кислота азотна — згідно з ГОСТ 4461 або ГОСТ 11125, розведена 1:1.

Кислота хлорна, ч. д. а. або х. ч. — згідно з чинним нормативним документом, розведена 1:500.

Калій марганцевокислий — згідно з ГОСТ 20490.

Водню пероксид — згідно з ГОСТ 10929.

Калій йоднокислий, ч. д. а. або х. ч. — згідно з чинним нормативним документом.

Натрій йоднокислий, ч. д. а. або х. ч. — згідно з чинним нормативним документом, розчин 50 г/дм³: 50 г йоднокислого натрію або калію розчиняють у 400 см³ азотної кислоти, розведеної 1:1, розчин охоло­джують, доливають водою до 1 дм³ і перемішують.

Натрій азотистокислий — згідно з ГОСТ 4197, розчин масовою концентрацією 50 г/дм³.

Залізо карбонільне радіотехнічне — згідно з ГОСТ 13610.

Суміш кислот (І) для розчинення: до 550 см³ води обережно, безперервно перемішуючи, додають 90 см³ сірчаної кислоти, розчин охолоджують і додають 260 см³ азотної кислоти, перемішують і охолоджують.

Суміш кислот (II) для розчинення: до 600 см³ води додають, обережно перемішуючи, 100 см³ сірчаної кислоти, а потім 150 см³ ортофосфорної кислоти, розчин перемішують, охолоджують і розводять водою до 1 дм³.

Стандартні розчини марганцю

Розчин А: 0,5754 г марганцевокислого калію (перекристалізованого) вміщують у стакан місткістю 600 см³ і розчиняють у 300 см³ води. До розчину додають 20 см³ сірчаної кислоти, розведеної 1:4, і обереж­но, безперервно перемішуючи, додають краплями пероксид водню до знебарвлення розчину. Розчин випарюють до утворення солей. Солі розчиняють у 20—ЗО см³ води, охолоджують розчин і переносять у мірну колбу місткістю 1 дм³, доливають водою до позначки та перемішують.

1. см³ стандартного розчину А містить 0,0002 г марганцю.

Розчин Б: 50 см³ стандартного розчину А вносять у мірну колбу місткістю 100 см³, доливають во­дою до позначки і перемішують.

2. см³ розчину Б містить 0,0001 г марганцю.

Розчин В: 25 см³ стандартного розчину Б вносять у мірну колбу місткістю 100 см³, доливають водою до позначки і перемішують. Розчин В готують перед застосуванням.

3. см³ розчину В містить 0,000025 г марганцю.

Вода, що не містить відновників.

У колбу місткістю від 1,5 дм³ до 2 дм³ наливають 1 дм³ води, краплями додають сірчану кислоту до рівня pH 3 за індикатором універсальним паперовим, нагрівають до кипіння, додають кілька крис­талів йоднокислого калію, кип’ятять від 5 хв до 7 хв і охолоджують. Воду, що не містить відновників, застосовують для розведення окислених розчинів, підготовлених для фотометрування.

Таблиця 2

Розчин кип’ятять до видалення оксидів азоту і охолоджують. Якщо є осад (графіт, кремнієва кис­лота), його відфільтровують на фільтрі «біла стрічка» та промивають 6—7 разів гарячою водою. Фільтр із осадом відкидають, а фільтрат випарюють до об’єму менше ніж 100 см³. Якщо масова частка мар­ганцю становить від 0,05 % до 0,20 %, розчин переносять у конічну колбу місткістю 100 см³ і продо­вжують аналізування розчину всієї наважки проби. Якщо проба містить понад 0,20 % марганцю, розчин переносять у мірну колбу місткістю 100 см³, доливають до позначки водою, перемішують і відбирають аліквотну частину, як зазначено в таблиці 2, у конічну колбу місткістю 100 см³.

У колбу додають 6 см³ сірчаної кислоти, розведеної 1:1,2 см³ ортофосфорної кислоти і 0,3 г перйо­дату калію. Розчин розводять водою до 80 см³, нагрівають до кипіння, кип’ятять 1 хв і залишають на во­дяній бані за температури приблизно 90 °С протягом 40—50 хв. Потім розчин охолоджують, переносять у мірну колбу місткістю 100 см³, доливають до позначки водою, що не містить відновників, і перемішують.

Оптичну густину розчину вимірюють на спектрофотометрі за довжини хвилі 545 нм або на фото- електроколориметрі зі світлофільтром, що має максимум пропускання в інтервалі довжин хвиль від 530 нм до 545 нм.

Як розчин порівняння використовують частину забарвленого розчину кожної наважки проби, що залишилася, в якій відновлюють марганцеву кислоту додаванням кількох крапель розчину азотисто­кислого натрію.Результати аналізу розраховують за градуювальник графіком або методом порівняння зі стандарт­ним зразком, близьким за складом до аналізованої проби, який пройшов усі стадії аналізування.

У стакан місткістю від 250 см³ до 300 см³ вміщують 2,5 г карбонільного заліза, додають 50 см³ суміші кислот і розчиняють наважку, нагріваючи. Розчин кип’ятять до видалення оксидів азоту, охоло­джують, переносять у мірну колбу місткістю 250 см³, доливають до позначки водою і перемішують.

У вісім конічних колб місткістю 100 см³ вносять по 10 см³ отриманого розчину, у сім з них послі­довно додають 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7 см³ стандартного розчину марганцю Б, що відповідає 1 ■ 1СГ⁴; 2 ■ 10"⁴; З ■ 10^-4; 4 ■ 10^-4; 5 • 10^; 6 ■ 1СГ⁴; 7 ■ г марганцю. У восьмій колбі проводять контрольний дослід на вміст марганцю у реактивах.

До розчинів у колбах додають 6 см³ сірчаної кислоти, розведеної 1:1, 2 см³ ортофосфорної кис­лоти і 0,3 г перйодату калію. Розчини розводять водою до 80 см³, нагрівають до кипіння, кип’ятять 1 хв і залишають на водяній бані за температури приблизно 90 °С від 40 хв до 50 хв. Розчини охолоджують, переносять у мірну колбу місткістю 100 см³, доливають до позначки водою, що не містить відновників, і перемішують.

Оптичну густину розчинів вимірюють на спектрофотометрі за довжини хвилі 545 нм або на фото- електроколориметрі зі світлофільтром, що має максимум пропускання в інтервалі довжин хвиль від 530 нм до 545 нм. Як розчин порівняння використовують розчин контрольного досліду.

За отриманими значеннями оптичної густини та відповідними значеннями маси марганцю бу­дують градуювальний графік. Допустимо будувати градуювальний графік у координатах оптична густина — масова частка марганцю.

Таблиця З

Після повного розчинення наважки розчин окислюють кількома краплями азотної кислоти і дода­ють 20 см³ хлорної кислоти. Обережно нагрівають до появи білих парів хлорної кислоти і витримують за цієї температури 10 хв. Після охолодження обмивають стінки стакана водою, розводять до 70—80 см³ і кип’ятять. За потреби розчин фільтрують на фільтрі середньої щільності. Осад на фільтрі промивають гарячою хлорною кислотою, розведеною 1:500, і відкидають. Фільтрат збирають у мірну колбу місткіс­тю 100 см³, охолоджують, доводять до позначки водою і перемішують (основний розчин).

Таблиця 4

Вміст колби нагрівають до кипіння, додають 10 см³ розчину перйодату натрію або калію, кип’ятять 2 хв і залишають за температури 90 °С на 10 хв. Розчин охолоджують до кімнатної температури, пере­носять у мірну колбу місткістю 100 см³, попередньо промиту водою, що не містить відновників, доли­вають цією водою до позначки і перемішують.

Оптичну густину розчину вимірюють на спектрофотометрі за довжини хвилі 545 нм або на фо- тоелектроколориметрі зі світлофільтром, що має максимум пропускання в інтервалі довжини хвиль від 530 нм до 545 нм. Як розчин порівняння використовують воду.

Залишок розчину знебарвлюють додаванням кількох крапель розчину азотнокислого натрію і ви­мірюють його оптичну густину в кюветі, попередньо промитій цим розчином. Значення оптичної гус­тини знебарвленого розчину віднімають від значення оптичної густини розчину аналізованої проби.