---

_v mj-100

А = — ,

m ’

где m—масса навески стали, соответствующая аликвотной части раствора, мг;

mi—масса кобальта, найденная по градуировочному графику,, мг

Таблица 4

Массовая доля кобальта, %

Абсолютные допускаемые расхождения, %

О

0,040 0,060

0,10

т 0,5 до 1,00 Св. 1,00 » 2,00 » 2,03 »! 3,00

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОБАЛЬТА (2,00—20,0%) МЕТОДОМ
   ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ

   1. Сущность метода

Кобальт отделяют от марганца, хрома, никеля и других элемен­тов селективной сорбцией на анионите из солянокислого раствора. В элюате кобальт (II) титруют потенциометрически в аммиачной среде раствором железосинеродистого калия; при этом кобальт (II) окисляется до кобальта (III).

Установка для потенциометрического титрования: пара элект­родов: индикаторный платиновый электрод и электрод сравнения — каломельный, хлорсеребряный или вольфрамовый;

магнитная мешалка;

милливольтметр постоянного тока или pH-метр, позволяющие четко фиксировать скачок потенциала в точке эквивалентности при титровании с выбранной парой электродов. При необходимости к прибору последовательно подключают переменное сопротивление, которое позволяет производить измерения в пределах шкалы при­бора.

Хроматографическая колонка диаметром 1,5—2 см, заполненная анионитом с высотой слоя 40—45 см.

Сильноосновной анионит типа АВ—17—8чС по ГОСТ 20301—74.

Подготовка анионита к анализу, 100—150 см³ товарного анио­нита (выпускается в виде взвеси в воде) промывают дважды во­дой способом декантации. Для отделения фракции смолы с разме­ром зерна менее 0,6 мм взвесь смолы в воде выливают на сито с сеткой № 063 по ГОСТ 6613—73 и промывают струей воды, соби­рая прошедшую сквозь сито фракцию анионита вместе с водой в сосуд вместимостью 2—3 дм³. Оставшуюся на сите смолу отбрасы­вают. Фракцию анионита с размером зерна менее 0,6 мм дважды промывают декантацией соляной кислотой 1:30, затем соляной кис­лотой 1:1 до отсутствия ионов железа (проба роданистым аммони­ем) и водой 4—5 раз. Смолу обрабатывают 5%-ным раствором гидрата окиси натрия до отрицательной реакции на хлорид-ионы (проба азотнокислым серебром), а затем водой до нейтральной реакции по универсальному индикатору и переносят в колонку, в нижней части которой предварительно помещают тампон из стек­лянной ваты. Слой анионита в колонке должен быть ровным без пузырьков воздуха. После заполнения колонки через нее со скоро­стью примерно 1 мл/мин пропускают вначале 120—150 см³ соля­ной кислоты 1:30, затем 120—150 см³ соляной кислоты 1:2 и 100 см® воды.

Кислота соляная по ГОСТ 3118—77 и разбавленная 3:1; 1:1; 1:2 и 1:30.

Кислота азотная по ГОСТ 4461—77 и разбавленная 1:100.

Аммиак, водный раствор по ГОСТ 3760—79.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3772—74.

Аммоний лимоннокислый по ГОСТ 9264—79.

Кобальт металлический, марки КО.

Кобальт хлористый, стандартный раствор, 0,5 г металлическо­го кобальта растворяют при нагревании в 20 см³ азотной кислоты 1:1. Раствор выпаривают почти досуха, приливают 10—15 см³ со­ляной кислоты и вновь выпаривают почти досуха. Операцию выпа­ривания после прибавления соляной кислоты повторяют еще дваж­ды. Соли растворяют в 50 см³ соляной кислоты 1:1, переносят раст­вор в мерную колбу вместимостью 500 см³, доливают до метки во­дой и перемешивают. 1 см³ этого раствора содержит 0,001 г кобаль­та.

Калий железосинеродистый по ГОСТ 4206—75, стандартный раствор. 8,25 г железосинеродистого калия помещают в стакан вме­стимостью 600—800 см³ и растворяют в 400—500 см³ воды. Содер­жимое стакана переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, до­ливают водой до метки и перемешивают. Раствор переливают в склянку из темного стекла.

Массовую концентрацию раствора устанавливают каждый раз перед использованием по стандартному раствору хлористого ко­бальта, пропущенному через колонку с анионитом.

15 см³ стандартного раствора хлористого кобальта помещают в стакан вместимостью 200—300 см³ и выпаривают почти досуха.

Далее поступают, как указано в п. 5.3, начиная со слов «К ос­татку в стакане приливают 20 см³ соляной кислоты 3:1 и растворя­ют соли при умеренном нагревании».

Массовая концентрация раствора железосинеродистого калия, выраженная в граммах кобальта, (Г) вычисляют по формуле

_т_Г-С_с

_тгде V—объем стандартного раствора хлористого кобальта, взятый для титрования, см³;

С-_т—содержание кобальта в 1 см³ стандартного раствора хло­ристого кобальта, г;

Vi—объем раствора железосинеродистого калия, израсходован­ный на титрование, см³.

Навеску стали:

0,5 г при массовой доле кобальта от 2 до 5%

0,25 г » » » » от 5 до 10%

0,1 г » » » » от 10 до 20%

помещают в стакан вместимостью 300 см³, приливают 40—50 ем³ соляной кислоты и 5—10 см³ азотной кислоты. Стакан накрывают часовым стеклом и растворяют навеску при умеренном нагревании, осторожно приливают 5—10 см³ азотной кислоты и выпаривают до объема 15—20 см³. Разбавляют горячей водой до 150—200 см³, наг­ревают до кипения и для полного выделения вольфрамовой кисло­ты выдерживают на теплой плите в течение 1,5—2 ч.

Осадок отфильтровывают на фильтр «синяя лента» с добавле­нием небольшого количества беззольной фильтробумажной массы и промывают 10—12 раз горячей азотной кислотой 1:100. Фильтр с осадком отбрасывают.

Раствор выпаривают почти досуха, прибавляют 10 см³ соляной кислоты и вновь выпаривают почти досуха.

К остатку в стакане приливают 20 см³ соляной кислоты 3:1 и растворяют соли при умеренном нагревании. Раствор охлаждают до комнатной температуры и переносят в ионообменную колонку со смолой, предварительно промытой 100 см³ соляной кислоты 3:1.

Раствор пропускают через колонку со скоростью примерно 1 мл/мин. Когда уровень раствора в колонке будет на 1—2 см выше слоя смолы, ополаскивают стакан 5—6 см³ соляной кислоты 3:1 и переносят промывную жидкость в колонку. Повторяют эту опера­цию еще трижды и смывают верхнюю часть колонки 2—3 раза 5— 6 см³ соляной кислоты 3:1, каждый раз следя за тем, чтобы уро­вень раствора в колонке не опускался ниже 1—2 см над слоем смо­лы. Пропускают через колонку еще 120—150 см³ соляной кислоты 3:1 и полученный фильтрат отбрасывают.

Кобальт десорбируют 200—250 см³ соляной кислоты 1:2 Со ско­ростью 1 —1,5 мл/мин, собирая элюат в стакан вместимостью 400 см³. Для подготовки смолы к последующим определениям хрома­тографическую колонку промывают 100 см³ 0,5 н. соляной кислоты и 250—300 см³ воды до нейтральной реакции по универсальному индикатору. Промывную жидкость отбрасывают. К элюату прили­вают 30 см³ азотной кислоты, 15 см³ серной кислоты и выпаривают раствор до выделения паров серной кислоты. Раствор охлаждают, осторожно приливают 40 см³ воды и снова охлаждают. Добавляют раствор аммиака до начала выделения осадка гидроокисей метал­лов, который растворяют, прибавляя по каплям соляную кислоту 1:1.

Раствор охлаждают до комнатной температуры, прибавляют 10 г лимоннокислого аммония, 15 г хлористого аммония, 20—25 см³ раствора аммиака, перемешивают раствор мешалкой до полного растворения солей и тут же титруют раствором железосинеродис­того калия. Вначале раствор железосинеродистого калия прилива­ют быстро, а вблизи точки эквивалентности—по каплям, записывая объем раствора в бюретке и показания прибора после прибавле­ния каждой капли. Объем раствора в бюретке, соответствующий максимальному изменению показаний прибора, принимают за объ­ем, пошедший на титрование.

У УТ-100
т ’

где V—объем раствора железосинеродистого калия, пошедший на титрование кобальта, см³;

Т—массовая концентрация раствора железосинеродистого ка­лия, выраженная в граммах кобальта;

т—масса навески, г.

Таблица 5

6. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОБАЛЬТА (0,005—25,0% J

Метод основан на измерении степени поглощения резонансно­го излучения свободными атомами кобальта, образующимися в ре­зультате распыления анализируемого раствора в пламени воздух— ацетилен или ацетилен—закись азота, при длине волны 240,7 нм или 252,1 нм.

Лампа с полым катодом для определения кобальта.

Баллон с ацетиленом.

Баллон с закисью азота.

Компрессор, обеспечивающий подачу сжатого воздуха, или бал­лон со сжатым воздухом.

Кислота соляная по ГОСТ 3118—77, разбавленная 1:1 и 1:40.

Кислота азотная по ГОСТ 4461—77 или ГОСТ 11125—84.

Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552—80.

Кислота серная по ГОСТ 4204—77 и разбавленная 1:1.

Смесь кислот: 150 см³ фосфорной кислоты и 300 см³ серной кис­лоты (1:1) смешивают, охлаждают и доливают водой до объема 1 дм³.

Железо электролитическое или карбонильное с содержанием кобальта менее 0,005%.

Кобальт металлический, содержащий не менее 99,99% Со, мар­ки КО.

Стандартные растворы кобальта.

Раствор А: 1 г металлического кобальта растворяют в стакане вместимостью 200 см³ при нагревании в 20 см³ соляной кислоты с добавлением 2 см³ азотной кислоты. Раствор выпаривают досуха, остаток растворяют при нагревании в 20 см³ соляной кислоты (1:1). Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 500 см³, доливают до метки водой и перемешивают. 1 см³ раствора А содер­жит 2 мг кобальта.

Раствор Б: 50 см³ раствора А переносят в мерную колбу вмести­мостью 100 см³, доливают раствором соляной кислоты (1:40) до метки и перемешивают. 1 см³ раствора Б содержит 1 мг кобальта.

Раствор В: 25 см³ раствора А переносят в мерную колбу вмести­мостью 100 см³, доливают раствором соляной кислоты (1:40) до метки и перемешивают. 1 см³ раствора В содержит 0,5 мг кобальта.

Раствор Г: 25 см³ раствора А переносят в мерную колбу вмести­мостью 500 см³, доливают раствором соляной кислоты (1:40) до метки и перемешивают. 1 см³ раствора Г содержит 0,1 мг кобальта.

Раствор Д: 50 см³ раствора Г переносят в мерную колбу вмести­мостью 100 см³, доливают раствором соляной кислоты (1:40) до метки и перемешивают. 1 см³ раствора А содержит 0,05 мг кобаль­та.

Подготовку прибора проводят в соответствии с прилагаемой к нему инструкцией. Настраивают спектрофотометр на резонансную линию 240,7 нм или 252,1 нм. После включения подачи газа и за­жигания горелки распыляют воду и устанавливают нуль прибора.

Навеску стали в зависимости от массовой доли кобальта (табл. 6) помещают в стакан или колбу вместимостью 200—300 см³ и растворяют при нагревании в 20 см³ соляной и 5 см³ азотной кис­лот. Раствор выпаривают досуха. Приливают 4 см³ соляной кисло­ты, 15 см³ воды и нагревают до растворения солей.

Таблица 6

Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, доли­вают до метки водой и перемешивают. Часть раствора фильтруют через сухой фильтр «белая лента» в коническую колбу, спо­лоснув ее первыми порциями фильтрата.

Для приготовления нулевого раствора в мерную колбу вмести­мостью 100 см³ помещают 4 см³ соляной кислоты, доливают до мет­ки и перемешивают. Распыляют нулевой и испытуемые растворы в порядке увеличения абсорбции в пламени воздух—ацетилен при длине волны 252,1 нм до получения стабильных показаний для каждого раствора. Перед распылением каждого раствора распыля­ют воду для промывания системы и проверки нулевой точки.

В мерные колбы вместимостью 100 см³ помещают 1, 2, 3, 4, 5 и 6 см³ стандартного раствора В кобальта, что соответствует 0,5; 1; 1,5; 2,0; 2,5 и 3 мг кобальта, прибавляют по 4 см³ соляной кислоты, разбавляют до метки водой и перемешивают.

Для приготовления нулевого раствора в мерную колбу вмести­мостью 100 см³ помещают 4 см³ соляной кислоты, доливают до мет­ки водой и перемешивают. Растворы распыляют в порядке увели­чения абсорбции, начиная с нулевого раствора. Перед распылением каждого раствора распыляют воду. Из среднего значения оптичес­кой плотности каждого раствора вычитают среднее значение опти­ческой плотности нулевого раствора. По найденным значениям оп­тической плотности и соответствующим им концентрациям кобаль­та строят градуировочный график.