Способ определения элементов в диоксиде германия Советский патент 1988 года по МПК G01N31/12 G01N21/67 

РО 00 О5

00

00 00

Изобретение относится к аналити ческой химии, а именно к способам определения элементов в диоксиде германия с химической обработкой аналити ческой пробы.

Целью изобретения является повыше ние селективности отделения германия от примесных элементов и исключение потерь ванадия, хрома, железа, гал ЛИЯ, алюминия и сурьмы.

Сущность способа заключается в том, что в системе Ge - (V, Fe, Cr, As, Ga, Sb) - HCi - (Шд)8г05 -

происходит селективный переход мат ричного элемента германия в газо вую фазу при концентрации примесей V, Сг, Fe, Ai, Ga, Sb в жидкой фазе. Введение персульфата аммония и воды обеспечивает предотвращение соотгон- ки определяемых элементов за счет образования сульфатсодержащих соединений, имеющих температуру кипения выше 230 С. Этим повышаются селектив ность разделения матричного и примес ных элементов и количественное кон центрирование последних в жидкой фа- зе. Полиморфная форма анализируемого диоксида германия Р - модификации ус- ложняет задачу и делает еще более затруднительным как вскрытие пробы, так и селективное отделение матричного и концентрирование примесных элементов. Определяющим фактором при анализе таких оксидов являются режи- мы вскрытия и конденсации: темпера тура, время л концентрация реагентов которые при указанных значениях при водят к разрыхлению поверхности, про никновению реагентов в объем кристал лической решетки анализируемой пробы и химическому взаимодействию компо нентов пробы с растворителем.

Обработка пробы смесью растворов хлороводородной кислоты и персульфа- та аммония в воде на первой стадии растворения необходима для разрыхле- НИН поверхности частиц диоксида гер- мания и образования малолетучих суль фатсодержащих соединений примесных элементов сложного состава.

При соотношении проба:хлороводо род:персульфат аммония:вода больше 1:0,10:0,01:0,3 не происходит разрых ления поверхности частиц диоксида германия и образования малолетучих сульфатсодержащих соединений примес ных элементов, а при соотношении - этих веществ меньше 1:0,15:0,02:0,4

0

5

0

0

5

5 о

0

происходит пассивация поверхности частиц оксида германия, что препят ствует отгоике матричного элемента при обработке парами хлороводородной кислоты и затрудняет количественный перевод примесей в сульфатсодержашие соединения.

При концентрации хлороводорода меньше 200 мг/см не происходит пол ного вскрытия пробы и количественной отгонки матричного элемента, наблюдаются потери примесей вместе с ос татками диоксида германия, а также загрязнение аналитического концент рата германием, а при концентрации больше 220 мг/см нарушение соотно шения массовых долей в сторону увз личения количества жидкой фазы по от ношению к массе пробы приводит к пае сивации поверхности частиц диоксида гармания, препятствует полноте отгон ки матричного элемента и переводу . примесей в сульфатсодержащие соединения .

Обработка аналитической пробы парами хлороводородной кислоты необходима для отгонки германия в виде тетрахлорида и дальнейшего его пере-, вода в слабодиссоциируемое соединение - гексахлоргерманиевую,кислоту.

При обработке пробы парами зспоро- водородной кислоты при температуре ниже 225 С и времени обработки менее 2 ч не достигаются полнота отгонки тетрахлорида германия и образование гексахлоргерманиевой кислоты, а при температуре выше 230 С и более 2,5 ч происходит термическое разложение образовавшейся гексахлоргерманиевой кислоты с образованием исходного продукта диоксида германия, частично попадающего в аналитический концент- ,рат.

Проведение конденсации гексахлор- германиевой кислоты при температуре ниже 120°С и времени менее 0,8 ч приводит к неполному ее выделению и загрязнению концентрата германием, а при температуре выше 130°С и времени более 1,2 ч - к перераспределению газовой и сконденсированной фаз гекса- хлоргерманиевой кислоты и попаданию в аналитический концентрат значительного количества германия.

Пример. Навеску пробы диоксида германия массой 5,О г помещают в кварцевую реакционную емкость, содержащую 20 мг спектрально чистого графитового порошка, смачивают 3 см 6 М хлороводородной кислоты (перегнанной)

л

ИЛИ 1,5 см 12м хлороводородной кис лоты и 1,5 см воды, 1 см персульфз та аммония с концентрацией 100 мг/см (проба : хлороводород: персульфат аммо ниягвода 1:0,15:0,02:0,4). Реакционную емкость с содержимым помеща- ют во фторопластовую камеру автокла- ва вместимостью 150 см , содержащую 45 см 12 М хлороводородной кислоты (концентрация хлороводорода в камере автоклава 220 мг/см ), камеру закры- вают крыпкой и герметизируют в корпу- се автоклава. Автоклав с содержимым помещают в камеру электронагревателя, снабженного терморегулятором и прО гретого до 230°С. Выдерживают при этой температуре в течение 2ч, за тем помещают во вторую холодную зону и охлаждают до 120 С, после чего вы- держивают при этой температуре в тьей зоне электронагревателя в течение 1 ч и снова переносят во вторую холодную зону. После охлаждения до комнатной температуры (18-20°С) автоклав разгерметизируют, концентрат примесей на графитовом коллекторе из кварцевой реакционной емкости подвер- гают атомно-эмиссионному анализу на содержание группы регламентируемых примесей (всего 20 элементов), в том числе ванадия, железа, хрома, алюминия, галлия и сурьмы.

дении 10 параллельных получены следующие реи доверительной вероят0,90), мас.%:

(2,3 + 0,4) (5,9± 0,8)

(3,4±0,3)

(2,1+0,5) (1,8±0,5)10Ю 10 10 10

г б -б

(6,7iO,6) -10

5 Ю 15 20 25ЗО 35

40

45

Сопоставление с данными масс- спектрального и нейронно-активацион- ного анализов этих проб (без предварительной химобработки) показывает отсутствие значимых расхождений при Р 0,9 и N 20.

Предложенный способ по сравнению с известным позволяет повысить на- дежность (правильность и воспроизводимость) определения примесей в диоксиде Германия 3 -модификации за счет полной отгонки тетрахлорида германия в газовую фазу и предотвратить образование летучих хлоридов и количественного концентрирования примесей.

Формула изобретения

Способ определения элементов в оксиде германия, включающий отделение германия от примесных элементов обработкой пробы парами хлороводородной кислоты при нагревании в герметично замкнутом с последующим охлаждением и конденсацией продуктов реакции, получение концентрата примесных элементов и их атомно-эмис- сионное определение, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повыще- ния селективности отделения германия от примесных элементов и исключения потерь ванадия, железа, алюминия, хрома, галлия и сурьмы, пробу диоксида германия предварительно смешивают с растворами хлороводородной кислоты и персульфата аммония в воде в соот- нощении массовых долей проба5хлоро- водород:персульфат аммония:вода как I : (О, Ю-О , 15): (0,01-0,02) : (0,3-0,4), обработку парами хлороводородной кислоты проводят с объемной концентрацией хлороводорода 200-220 мг/см при 225- 230°С в течение 2-2,5 ч, а охлаждение и конденсацию продуктов осуществляют при 120-130 с в течение 0,8-1,2 ч.

Изобретение относится к способу атомно-эмиссионного определения элементов в диоксиде германия. Способ позволяет повысить селективность отделения германия от прмесных элементов и исключить потери ванадия, железа, алюминия, хрома, галлия и сурьмь. Способ включает обработку пробы-,предварительно смешанной с растворами хлороводородной кислоты и персульфата аммония в воде в соотношении (в мае.ч.) пробагхлороводород:персульфат аммония:вода, равном.1:(О,10- 0,15):(О,01-0,02):(О,3-0,4) парами хлороводородной кислоты с объемной концентрацией хлороводорода 200- 220 мг/см . при 225-230°С в течение 2-2,5 ч, охлаждение и конденсацию продуктов осуществляют при 120-130 С в течение 0,8-1,2 ч. с сл

Редактор О.Юкровецкая

Составитель А.Рязапов Техред Л.Олийнык

Заказ 1490/42

Тираж 847

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор С.Черни

Подписное