---

В случае титрования с глицерином к нейтральному раствору прибавляют 50 см³ глицерина и титруют раствором, содержащим 0,2 моль/дм³ гидроксида натрия, до появления розовой окраски, затем прибавляют по 10 см³ глицерина и дотитровывают раствор до устойчивой розовой окраски.

По всем стадиям определения проводят контрольный опыт.

Массовую долю общего бора X, %, рассчитывают по формуле

(V - V J • Т ■ 100

у J 1 ^J

где V— объем раствора, содержащего 0,2 моль/дм³ гидроксида натрия, затраченный на титрование, см³;

— объем раствора, содержащего 0,2 моль/дм³ гидроксида натрия, затраченный на титрование контроль­ного опыта, см³;

Т— титр раствора, содержащего 0,2 моль/дм³ гидроксида натрия, выраженный в г бора;

m — масса навески, г.

Абсолютные допускаемые расхождения результатов двух параллельных определений не должны превы­шать 0,5 %.

2. Метод определения массовой доли свободного борного ангидрида

Метод основан на алкалиметрическом титровании маннитоборной кислоты в растворе, полученном после растворения борного ангидрида в кипящей воде.

С целью уточнения конца титрования в анализируемый и контрольный растворы вводят добавочное количество борного ангидрида, учитывая затем дополнительный расход титрующего раствора по результатам титрования контрольного раствора.

Электрическая муфельная печь, обеспечивающая температуру нагрева до 1000—1200 ’С.

Тигли платиновые с крышками по ГОСТ 6563.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Кислота борная по ГОСТ 9656.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 плотностью 1,19, концентрацией 1:3.

Метиловый красный, спиртовой раствор с массовой долей 0,1 %.

Маннит по ТУ 6—09—5484 или сорбит, раствор с массовой долей 30 %, или глицерин по ГОСТ 6259, разбавленный водой в отношении 1:1, нейтрализованный по метиловому красному раствором, содержащим 0,02 моль/дм³ гидроксида натрия, до перехода окраски раствора от 1 капли щелочи в желтый цвет.

Фенолфталеин, спиртовой раствор с массовой долей 1 %.

Натрия гидроксид по ГОСТ 4328, растворы, содержащие 0,2 моль/дм³ и 0,02 моль/дм³ ; готовят, как указано в п. 1.2.

Бария гидроксид по ГОСТ 4107.

Борный ангидрид, стандартный раствор; готовят следующим образом: обезвоживают около 2 г борной кислоты ос.ч., помещенной в платиновый тигель, который вносят в электрическую муфельную печь, нагретую до 600 °С. Температуру печи постепенно повышают до 660—900 °С. Навеску в тигле выдерживают в течение 30—32 мин до получения прозрачного, лишенного пузырьков стекла. Тигель охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Повторно прокаливают по 10—15 мин до постоянной массы. Полученную точно взвешенную навеску борного ангидрида вместе с тиглем помещают в стакан, добавляют 200 см³ горячей свежепрокипяченной воды и растворяют при перемешивании. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, охлаждают и доводят до метки свежепрокипяченной и охлажденной водой.

Для установки титра раствора, содержащего 0,02 моль/дм³ гидроксида натрия, в коническую колбу вместимостью 250 см³ отбирают 150 см³ свежепрокипяченной и охлажденной воды, приливают отмеренные градуированной пипеткой 5 см³ стандартного раствора борной кислоты, прибавляют 10 капель фенолфталеина, 3 г маннита или 30 см³ глицерина и титруют раствором, содержащим 0,02 моль/дм³ гидроксида натрия, до перехода окраски раствора из желтой в розовую, не исчезающую в течение 1 —2 мин.

По всем стадиям определения проводят контрольный опыт.

Титр раствора гидроксида натрия 7] по борному ангидриду, г/см³, рассчитывают по формуле

Т =

1. 1000 ( V - И,) ’

где m — масса навески прокаленного борного ангидрида, г;

V— объем раствора, содержащего 0,02 моль/дм³ гидроксида натрия, затраченный на титрование стандарт­ного раствора борного ангидрида, см³;

Fj — объем раствора, содержащего 0,02 моль/дм³ гидроксида натрия, затраченный на титрование контроль­ного опыта, см³;

1000 — общий объем, см³;

5 — объем аликвотной части стандартного раствора, см³.

Раствор борного ангидрида для добавок с титром T_v приблизительно равным 0,0001 г/см³, приготовляют разбавлением в 10 раз свежепрокипяченной и охлажденной водой в мерной колбе стандартного раствора борного ангидрида, приготовленного, как указано выше.

Навеску карбида бора массой 1 г помещают в коническую колбу вместимостью 250 см³, приливают 100 см³ горячей дистиллированной воды и кипятят в течение часа. Теплый раствор фильтруют через фильтр «синяя лента» в коническую колбу вместимостью 500 см³. Осадок промывают 5—6 раз горячей свежепрокипяченной водой. Содержимое колбы охлаждают под струей холодной воды, отмеряют в колбу градуированной пипеткой 5 см³ раствора борного ангидрида для добавок, приготовленного, как указано в п. 2.2, прибавляют 3 капли раствора соляной кислоты 1:3 и 4 капли метилового красного. Осторожно нейтрализуют содержимое колбы вначале до слабо-розового цвета 0,2 н. раствором гидроксида натрия, добавляя его из пипетки, затем раствором, содержащим 0,02 моль/дм³ гидроксида натрия, до перехода окраски в желтый цвет, добавляют еще 2 капли индикатора метилового красного и вновь нейтрализуют раствором, содержащим 0,02 моль/дм³ гидроксида натрия, до лимонно-желтого цвета. Затем в раствор добавляют 2 г маннита или 20 см³ глицерина, 10 капель фенолфталеина и титруют раствором, содержащим 0,02 моль/дм³ гидроксида натрия, до появления розового окрашивания. Добавляют в раствор еще 1 г маннита или 10 см³ глицерина и в случае исчезновения окраски продолжают титрование до появления розового окрашивания, устойчивого в течение 1—2 мин.

Для проведения контрольного опыта в коническую колбу вместимостью 250 см³ отбирают 150 см³ свежепрокипяченной и охлажденной воды, приливают градуированной пипеткой 5 см³ раствора борного ангидрида для добавок, добавляют 3 капли раствора соляной кислоты 1:3 и далее проводят нейтрализацию и титрование раствора, как указано выше для анализируемого раствора.

Массовую долю борного ангидрида X,, %, рассчитывают по формуле

Y

-Л • — у

’ т

где Ии К; — объем раствора, содержащего 0,02 моль/дм³ гидроксида натрия, затраченный на титрование анализируемого и контрольного растворов соответственно, см³;

Tj — титр раствора, содержащего 0,02 моль/дм³ гидроксида натрия, выраженный в граммах борного ангидрида. Устанавливают для каждой серии определений;

т — масса навески, г.

А

Таблица 1 %

бсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений не должны превышать значе­ний, указанных в табл. 1.

Массовую долю карбида бора, 2^, %, рассчитывают по формуле

Х₂ = (X-%_f0,3106)l,278,

где X— массовая доля общего бора, %;

Х_}— массовая доля борного ангидрида, %;

0,3106 — коэффициент пересчета борного ангидрида на бор;

1,278 — коэффициент пересчета бора на карбид бора.

3. Методы определения массовой доли свободного углерода

   1. Абсорбционно-газообъемный метод

      1. Сущность метода

Метод основан на различии скоростей окисления свободного углерода и карбида бора в токе кислорода при температуре 650 °С.

Массовую долю сгоревшего углерода определяют измерением объема выделившегося диоксида углерода с помощью прибора ГОУ-1. Массовую долю свободного углерода рассчитывают по графику.

Установка для определения массовой доли свободного углерода в соответствии с черт. 1.

Лодочки фарфоровые по ГОСТ 9147, перед работой прокаливают в муфельной печи при температуре 1000 °С в течение 1 ч.

Барометр для измерения давления.

Крючок из медной проволоки или жароупорной малоуглеродистой стали длиной 60—70 см.

Весы лабораторные с точностью взвешивания до 0,0002 г.

Калия гидроксид по ГОСТ 9285, раствор с массовой долей 40 %, содержащий раствор с массовой долей 5 % перманганата калия по ГОСТ 20490.

Калия гидроксид по ГОСТ 9285, раствор с массовой долей 40 %.

Кислота серная по ГОСТ 4204.

Аскарит.

Метиловый красный.

Натрия хлорид по ГОСТ 4233, раствор с массовой долей 25 %, содержащий 5—6 капель серной кислоты и 2—3 капли метилового красного.

Перед проведением анализа необходимо привести в рабочее состояние газоанализатор. Для этого муфту холодильника и пространство между двойными стенками эвдиометра через специальное отверстие заполняют водой. Эвдиометр промывают сначала теплой хромовой смесью, затем водой. В уравнительную склянку наливают 400—500 см³ насыщенного водного раствора с массовой долей 25 % хлорида натрия, содержащего несколько капель серной кислоты и метилового красного.

В поглотители наливают раствор с массовой долей 40 % гидроксида калия в количестве, заполняющем сосуды до половины объемов.

Затем закрывают кран К2 и, поднимая уравнительную склянку, наполняют эвдиометр (главный кран К1 при этом должен стоять в положении «закрыто» — Л). Заполнив эвдиометр полностью, кран К2 закрывают, опускают уравнительную склянку, а кран К1 переводят в положение, при котором эвдиометр связан с поглотителем Ш (положение Г). При этом уровень щелочи в этом сосуде повышается до закрытия верхнего отверстия пустотелым поплавком, после чего при необходимости в сосуд-поглотитель П2 доливают раствор щелочи не более чем на одну треть объема.

Герметичность газоанализатора проверяют заполнением эвдиометра и поглотителя, как указано выше, опусканием уравнительной склянки и выдержки в таком положении в течение 2—3 ч. Если аппарат герметичен, уровень жидкости остается без изменения.

Установка для определения массовой доли свободного углерода абсорбционно-газообъемным методом

1 — источник кислорода — баллон или газометр по ГОСТ 23932 с кислородом; 2 — винтовой зажим для регулирования скорости подачи кислорода; 3—5 — система поглотительных сосудов для очистки кислорода, в которую входят: склянка Тищенко с 40 %-ным раствором гидроксида калия, содержащим 5 %-ный раствор перманганата калия (5); склянка Тищенко с серной кислотой (4); колонка, заполненная аскаритом (5); 6 —трубчатая печь типа СУОЛ по ГОСТ 13474 с фарфоровой трубкой длиной 750—800 мм и внутренним диаметром 20 мм; 7— 8 — терморегулятор и регулятор напряжения соответственно, вмонтированные в печь СУОЛ; 9 — трубка с расширением, заполненным стеклянной ватой для удержания частиц; 10 — газоанализатор ГОУ по ГОСТ 10713 со шкалой измерительной бюретки от 0 до 1,5 %, в котором: К1 и К2 — краны;

Пік П2 — поглотители; X— холодильник; Э — эвдиометр; У— уравнительная склянка

Черт. 1

После подготовки газоанализатора проводят сборку всей установки. Поглотительные сосуды соединяют между собой эластичными шлангами, как указано на черт. 1.

В колонку помещают сначала стеклянную вату, затем засыпают аскарит и сверху помещают еще слой стеклянной ваты. Фарфоровую трубку вставляют в трубчатую печь и концы трубки закрывают резиновыми пробками. В пробки предварительно вставляют стеклянные трубки с внутренним диаметром 8 мм, выступающие за оба конца пробки на 3—4 см. Наружные концы стеклянных трубок соединяют с входящей стороны печи с колонкой с аскаритом, а с выходящей — с дугообразной или обычной трубкой с расширением, заполненным стеклянной ватой. Сборку установки заканчивают соединением выходящего конца этой трубки с входным отверстием змеевика в холодильнике и подсоединением источника кислорода. После окончания сборки установки приступают к проверке ее на герметичность. Для этого, открыв кран газометра или вентиль баллона, подают в установку кислород. Скорость его подачи регулируют редуктором и винтовым зажимом на соедини­тельной трубке перед первой поглотительной склянкой. Затем наблюдают за выходом пузырьков кислорода в склянках 3 и 4. Прекращение выделения пузырьков после заполнения всех частей установки кислородом свидетельствует о ее герметичности.

Убедившись в герметичности установки, проводят контрольные определения углерода в навесках стан­дартных образцов стали.

Включают печь и повышают температуру в трубке печи до 650 °С. Заполнив эвдиометр жидкостью при открытом кране К2, соединяют эвдиометр с трубчатой печью с помощью крана К1 и, высоко подняв уравнительную склянку, в течение 2—3 мин пропускают кислород, затем закрывают оба крана и опускают склянку. Навеску карбида бора массой 0,1—0,2 г помещают в фарфоровую лодочку и при помощи крючка устанавливают со стороны источника кислорода в центральную часть трубки, которую быстро закрывают пробкой и заполняют систему кислородом при закрытых кранах К1 и К2. Отмечают время начала сжигания. Через 20—22 мин переводят кран К1 в положение, при котором газовая смесь поступает в эвдиометр. Заполнение эвдиометра газовой смесью проводят постепенно до тех пор, пока уровень запирающий жидкости не дойдет до нулевого деления. Затем закрывают кран К1 и отмечают начало второго сжигания. После этого подносят уравнительную склянку к бюретке эвдиометра, выравнивают уровень жидкости в обоих сосудах и записывают деление бюретки и₀, соответствующее уровню жидкости, находящейся в ней. После этого проводят поглощение углекислого газа, содержащегося в газовой смеси. Для этого, переводя кран К1 в положение, связывающее эвдиометр с поглотителем, подъемом уравнительной склянки перегоняют газовую смесь в поглотительную. Эту операцию повторяют не менее трех раз. Затем, закрыв кран К1, снова измеряют уровень жидкости в бюретке