УДК 669.715:001.4:006.354 Группа В59
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
С
ГОСТ
11739.4—90
Методы определения висмута
Aluminium casting and wrought alloys.
Methods for determination of bismuth
ОКСТУ 1709
Срок действия с 01.07.91
до 01.07.96
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле висмута от 0,005 до 0,8%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле висмута от 0,05 до 1,0%) методы определения висмута.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 25086 с дополнением.
За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.
ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИСМУТА
Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в смеси серной и азотной кислот или в растворе гидроокиси натрия, образовании оранжевожелтого комплекса висмута с йодистым калием и последующем измерении оптической плотности раствора при длине волны 465 нм.
Аппаратура, реактивы и растворы Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота серная по ГОСТ 4204, плотностью 1,84 г/см3 и раствор 1:3.
Кислота азотная по ГОСТ 4461, плотностью 1,35—1,40 г/см3 и раствор 1:1.
П
Издание официальное
ерепечатка воспрещенаН
«а
2’1
Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197, раствор 20 г/дм3.
Смесь кислот № 1: к 100 см3 воды осторожно, порциями при перемешивании приливают 200 см3 серной кислоты, охлаждают до комнатной температуры, приливают 200 см3 азотной кислоты и перемешивают.
Смесь кислот № 2: к 400 см3 раствора серной кислоты приливают 50 см3 азотной кислоты и перемешивают.
Смесь № 3: к 400 см3 раствора серной кислоты приливают 50 см3 азотной кислоты и перемешивают. Раствор перед употреблением нагревают приблизительно до 80 °С и приливают ‘2 см3 раствора азотистокислого натрия.
Железо хлорное по ГОСТ 4147, раствор 10 г/дм3.
Калий йодистый по ГОСТ 4232, свежеприготовленный раствор 200 г/дм3.
Тиомочевина по ГОСТ 6344, раствор 100 г/дм3.
Висмут по ГОСТ 10928 марки ВИ0000 или ВИ000.
Стандартный раствор висмута: 0,1 г висмута помещают в стакан вместимостью 100 см3, приливают 30 см3 раствора азотной кислоты, накрывают часовым стеклом и растворяют при умеренном нагревании. После растворения пробы раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 раствора содержит 0,0001 г висмута.
Алюминий по ГОСТ 11069 марки А999.
Адсорбент (мацерированная бумага): 100 г измельченных фильтров («красная лента») помещают в стакан вместимостью 500 см3, приливают 300 см3 горячей воды и перемешивают мешалкой до получения однородной массы.
Проведение анализа
Навеску пробы массой согласно табл. 1 растворяют одним из следующих способов.
Таблица 1
|
Массовая доля висмута, % |
Масса навески, г |
Объем аликвотной части раствора, см* |
Объем раствора серной кислоты, см* |
Кювета, мм |
|
От 0,005 до 0,02 включ. |
1. |
Весь раст- |
— |
50 |
|
|
|
вор |
|
|
|
Св. 0,02 » 0,08 » |
0,5 |
То же |
— |
30 |
|
» 0,08 » 0,4 » |
0,5 |
20 |
20 |
30 |
|
» 0,4 » 0,8 » |
0,25 |
20 |
20 |
30 |
При массовой доле кремния менее 0,5% навеску пробы помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают .25 см3 смеси кислот № 1. После прекращения бурной реакции раствор нагревают до полного растворения навески, добавляют 30 см3 воды и кипятят раствор 1—2 мин. Если раствор не прозрачен, то его фильтруют через фильтр средней плотности («белая лента») с адсорбентом в мерную колбу вместимостью 100 см3, ополаскивая колбу и промывая фильтр 2—3 раза горячей водой порциями по 10 см3, чтобы объем фильтрата был не более 80 см3, и охлаждают раствор до комнатной температуры.
При массовой доле висмута менее 0,08% проводят фотометри- рование раствора из всей навески в мерной колбе вместимостью 100 см3.
При массовой доле висмута более 0,08% раствор доливают водой до метки, перемешивают и продолжают по п. 2.3.2.
При массовой доле кремния более 0,5% навеску пробы помещают в стакан из фторопласта или стеклоуглерода вместимостью 200 см3, приливают 1 см3 раствора хлорного железа, если ■его массовая доля в пробе составляет менее 0,2%, затем приливают 5—7 см3 воды и при постоянном охлаждении небольшими порциями — 50 см3 раствора гидроксида натрия. После прекращения бурной реакции стакан нагревают до полного растворения пробы и при умеренном нагревании, избегая разбрызгивания, упаривают до 15—20 см3. Наличие в растворе характерной мути серого цвета свидетельствует о присутствии нерастворившегося кремния. В этом случае нагревание следует продолжить до получения прозрачного раствора. После охлаждения в стакан осторожно приливают 180—200 см3 воды и нагревают до растворения солей.
Раствор фильтруют через фильтр средней плотности («белая лента») с адсорбентом. Осадок на фильтре промывают 8—10 раз торячей водой и растворяют в 45 см3 горячей смеси кислот № 2 над стаканом или колбой вместимостью 250—300 см3. Если проба •содержит более 0,5% марганца, то осадок растворяют в 45 см5 горячей смеси № 3. Фильтр промывают 6 раз горячей водой порциями по 20 см3, собирая промывные воды в тот же стакан.
Фильтрат и промывные воды упаривают до объема 70—80 см3, охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу ’вместимостью 100 см3.
При массовой доле висмута менее 0,08% проводят фотометри- рование раствора для всей навески в мерной колбе вместимостью 100 см3.
При массовой доле висмута более 0,08% раствор доливают водой до метки и перемешивают.
К раствору пробы или аликвотной части раствора (см. табл. 1) в мерной колбе вместимостью 100 см3 приливают раствор -серной кислоты (см. табл. 1), 5 см3 раствора тиомочевины, 10 см3 раствора йодистого калия, доливают водой до метки и перемешивают.
Оптическую плотность раствора измеряют через 20 мин при длине волны 465 нм в кювете с толщиной слоя согласно табл. 1.
Раствором сравнения служит раствор контрольного опыта, который готовят по пи. 2.3.1.1 или 2.3.1.2 и 2.3.2 со всеми используемыми в анализе реактивами.
Массовую долю висмута рассчитывают по градуировочному графику.
Построение градуировочных графиков
При массовой доле кремния менее 0,5% в шесть из семи мерных колб вместимостью по 100 см3 отмеряют 0,5; 1,0; 2,0; 3,0;' 4,0; 5,0 см3 стандартного раствора висмута, что соответствует 0,00005; 0,0001; 0,0002; 0,0003; 0,0004; 0,0005 г висмута, приливают по 30 см3 раствора серной кислоты и далее продолжают по пп. 2.3.2, 2.3.3.
При массовой доле кремния более 0,5% в семь стаканов из фторопласта или стеклоуглерода вместимостью по 200 см3 помещают навески алюминия массой по 0,5 г, в шесть из них отмеряют 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см3 стандартного раствора висмута, что соответствует 0,00005; 0,0001; 0,0002; 0,0003; 0,0004; 0,0005 г висмута и далее продолжают по п. 2.3.1.2, фотометрируя раствор по пп. 2.3.2 и 2.3.3 в мерной колбе вместимостью 100 см3 из всей навески.
Растворами сравнения служат растворы, не содержащие висмут.
По полученным значениям оптической плотности растворов и соответствующим им массам висмута строят градуировочный график.
Обработка результатов
Массовую долю висмута (X) в процентах вычисляют по формуле
Х= .ЮО, (1)
"Ч
где m — масса висмута в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г;
mi — масса навески пробы или масса навески пробы в аликвотной части раствора, г.
Расхождения результатов не должны превышать значений, приведенных в табл. 2.
Таблица 2
|
Массовая доля висмута, k |
Абсолютное допускаемое расхождение, % |
||
|
результатов параллельных определений |
результатов анализа |
||
|
От 0,005 до 0,015 включ. |
0,002 |
0,003 |
|
|
Св. 0,015 » 0,040 » |
0,004 |
0,006 |
|
|
» 0,040 » 0,080 » |
0,008 |
0,010 |
|
|
» 0,08 »0,20 » |
0,01 |
0,02 |
|
|
» 0,20 » 0,40 » |
0,02 |
0,04 |
|
|
» 0,40 » 0,80 » |
0,04 |
0,06 |
|
3. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИСМУТА
Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в соляной кислоте в присутствии пероксида водорода и последующем измерении атомной абсорбции висмута при длине волны 223,1 нм в пламени ацетилен- воздух.
Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр атомно-абсорбционный с источником излучения для висмута.
Ацетилен по ГОСТ 5457.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, плотностью 1,19 г/см3, растворы 1:1 и 1:99.
Кислота азотная по ГОСТ 4461, плотностью 1,35—1,40 г/см3 и раствор 1:3.
Кислота серная по ГОСТ 4204, плотностью 1,84 г/см3.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Водорода пероксид по ГОСТ 10929.
Никель хлористый по ГОСТ 4038, раствор 1 г/дм3.
Алюминий по ГОСТ 11069 марки А999 (с массовой долей висмута менее 0,001 %).
Раствор алюминия 20 г/дм3: 10 г алюминия помещают в стакан вместимостью 500 см3, добавляют 50 см3 воды, затем небольшими порциями 300 см3 раствора соляной кислоты (1:1) и растворяют при умеренном нагревании, добавляя 1 см3 раствора хлористого никеля. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Висмут по ГОСТ 10928 марки ВИ0000 или ВИ000.
Стандартные растворы висмута.
Раствор А: 0,5 г висмута помещают в стакан вместимостью 300 см3, приливают 100 см3 раствора азотной кислоты и растворяют при умеренном нагревании. Раствор кипятят до удаления окис- лов азота, охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 раствора А содержит 0,001 г висмута.
Раствор Б: 50 см3 раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, приливают 5 см3 раствора азотной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,0005 г висмута.
Раствор В: 10 см3 раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, приливают 5 см3 раствора азотной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают; готовят перед применением.
1 см3 раствора В содержит 0,0001 г висмута.
Проведение анализа
Навеску пробы массой 0,5 г помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают приблизительно 10 см3 воды и затем небольшими порциями 25 см3 раствора соляной кислоты (1:1). Колбу накрывают часовым стеклом, нагревают до полного растворения навески, добавляют 3—5 капель пероксида водорода и кипятят раствор в течение 3 мин.
Часовое стекло и стенки колбы ополаскивают водой. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
При массовой доле кремния менее 1% раствор, если он не прозрачен, фильтруют через сухой фильтр средней плотности («белая лента») в стакан, отбрасывая первые порции фильтрата.
При массовой доле кремния свыше 1% после окончания растворения по п. 3.3.1 раствор фильтруют через фильтр средней плотности («белая лента») в мерную колбу вместимостью 100 см3. Осадок на фильтре промывают 3—4 раза горячим раствором соляной кислоты 1:99 порциями по 10 см3 (основной фильтрат).
Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют, не допуская воспламенения, и прокаливают при температуре 500—600 °С в течение 3 мин. После охлаждения к содержимому тигля добавляют четыре капли серной кислоты, 5 см3 фтористоводородной кислоты и по каплям азотную кислоту до получения прозрачного раствора. Далее раствор выпаривают досуха, после охлаждения остаток смачивают 2—3 см3 воды и растворяют в 2—3 см3 раствора соляной кислоты (1:1) при нагревании.
Раствор присоединяют к основному фильтрату в мерной колбе вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Раствор контрольного опыта готовят согласно пп. 3.3.1, 3.3.2 или 3.3.3, используя вместо навески пробы навеску алюминия.
Построение градуировочных графиков
При массовой доле висмута от 0,05 до 0,10% в семь мерных колб вместимостью по 100 см3 приливают по 25 см3 раствора алюминия, в шесть из них отмеряют 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5;
5,0 см3 стандартного раствора В, что соответствует 0,00025; 0,0003; 0,00035; 0,0004; 0,00045; 0,0005 г висмута.
