Способ фотометрического определения бора в сталях Советский патент 1991 года по МПК G01N31/22 

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при определении микроколичеств бора (5 )всталях.

Цель изобретения - повышение селективности и чувствительности определения и сокращение времени анализа.

Пример. Навеску стали 0,1-1 г помещают в широкогорлую кварцевую колбу обь- емом 100см и растворяют при нагревании в 20 см3 смеси, содержащей воду, соляную и азотную кислоты з соотношении 1:1:1 и 10см3 фосфорной кислоты (фосфорную кислоту на этой стадии прибавляют для предотвращения потерь бора). После полного .растаорения прибавляют 10см серной кислоты, разбавленной в соотношении 1:1 и нагревают до выделения паров серной кислоты в течение 30 мин при 290°С. После охлаждения соли растворяют в 30 см3 воды,

раствор охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 50 см3 и перемешивают,

Аликвоту раствора 0,5-1.0 см3 помещают в кварцевую колбу или стакан вместимостью 50-100 см3, добавляют б см3 концентрированной серной кислоты и оставляют на 10-15 мин. Затем добавляют по каплям 6 см3 0,003 М раствора 4 4 -диокси- дибензоилметана или 4,4-диметоксидибен- зоилметана (0,5 г реагента растворяют в 200 см3 ледяной уксусной кислоты), оставляют на 2,5 ч. добавляют 1,5 см3 фосфорной кислоты (пл. 1,7 г/см3) и через 30 мин 25 см3 раствора, содержащего в 1 дм 250 г уксуснокислого натрия и 300 см3 уксусной кислоты.

Величину светопоглощения измеряют через 15-20 мин при 440 нм в сравнении с раствором, для приготовления которого к аликвоте раствора, равной аликвоте пробы.

О КЗ

с

43 00

о

прибавляют 0,2 см3 3.5%-ного раствора фтористого натрия, затем через 60 мин вводят 6 см 3 серной кислоты и далее процесс ведут как описано выше.

Методика проверена на стандартных образцах (СО) с синтетических смесях, содержащих, %: хром 15; алюминий 1,5; титан 2,5; молибден 3,7; ниобий 2; ванадий 0,5; вольфрам 6. Установлено, что определению бора без предварительного отделения препятствуют только высокие концентрации титана и ванадия (более 1 и 0,5% соответственно). Никель (до 0,5 г) не оказывает влияния на определение, поэтому методика может быть использована также при анализе сплавов на никелевой основе.

В табл. 1 приведены результаты анализа сталей и сплавов на никелевой основе.

Из приведенных в табл. t данных следует, что точностные характеристики предлагаемого способа выше по сравнению с известным способом.

Молярный коэффициент светопогло- щения Е для предлагаемого способа равен

1,, для изведтного Ј 1,6-105 , т.е. чувствительность предлагаемого способа в полтора раза выше чувствительности известного способа.

Затраты времени на определение бора в партии проб (20 единичных измерений) в 2,5 раза меньше, чем по известному способу.

Реакция бора с / -дикетонами (4,4 -ди- оксидибензоилметаном или 4,4 -диметокси- дибензоилметаном) проходит в среде концентрированных серной и уксусной кислот. С увеличением аликвоты слабокислого испытуемого раствора общая кислотность раствора снижается и соответственно уменьшается величина оптической плотности, поэтому определение следует проводить при суммаоной кислотности 16,2-16,9 моль/дм , что соответствует объему аликвоты 1-0,5 см3;

Кислотность

раствора, моль/дм316,9 16,214,5 12,3

Оптическая

плотность 0,596 0,395 0,074 0,00

Обьем

аликвоты, см30,5 1,0 2,0 5,0

Помимо величины суммарной кислотности, на интенсивность окраски комплекса оказывает влияние соотношение концентраций серной и уксусной кислот в период образования комплекса.

Максимальная чувствительность определения достигается при соотношении в пределах H2S04 : СНзСООН в пределах 1:2-1:1.

Оптимальная концентрация реагента была определена по кривой насыщения. Максимальная величина оптической плотности достигается при концентрации реагента 0,0035-0,004 моль/дм3. Увеличение концентрации реагента сверх указанной величины нецелесообразно ввиду его высокой стоимости и ограниченной растворимости, которая может привести к помутнению раствора в процессе анализа. Реагент растворим только в сильнокислом растворе. Поэтому существенное значение имеет порядок прибавления: к аликвоте анализируемого раствора добавляют вначале

концентрированную серную кислоту, затем раствор реагента в ледяной уксусной кислоте.

В табл. 2 приведены результаты анали- за растворов, содержащих бор и железо, в присутствии фосфорной кислоты. Светопог- лощение растворов, содержащих бор и железо, измеряли относительно раствора железа той же концентрации (5 мкг бора добавлено к 1 г железа, разведение 50 см3, аликвота 1 см , п 5).

Представленные в табл. 2 данные свидетельствуют о том, что наибольшая величина светопоглощения наблюдается в интервале концентрации НзРОч 1,5- 3 моль/дм3, но в связи с тем, что при увеличении концентраций НзР04 возрастает величина относительно среднеквадратичного

отклонения W, целесообразно ограничить концентрацию НзРО/s до значения, находящегося в интервале 1,5-2,0 моль/дм 3.

В табл, 3 представлены данные по определению малых содержаний бора и сопоставлению точностных характеристик предлагаемого и известного способов (п 5, К-4).

Как видно из представленных в табл. 3 данных оба способа при анализе реальных проб имеют близкие точностные характеристики при определении до 0,0005% бора. Формула изобретения Способ фотометрического определения 0 бора в сталях, включающий растворение анализируемого материала в смеси кислот и переведение бора в окрашенное соединеннее 4,4-диоксибензоилметаном (I) или 4,4 -ди- метоксибензоилметаном (II) в среде серной и 5 уксусной кислот, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности и чувствительности определения и сокращения времени анализа, в анализируемый рас- твор последовательно добавляют концентрированную серную кислоту, (3,5v3

4,0) M раствор органического реагента (I) или (II) в ледяной уксусной кислоте так, чтобы суммарная концентрация серной и уксусной кислот составляла 16,2-16,9 моль/л

при соотношении обьемоз серной и уксусной кислот 1(), после чего вводят ко1 - центрированную фосфорную кислоту в количестве 1,5-2,0 моль/л.

Т а б п и ц а 1

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при определении микроколичеств бора ( 2 -10 )% в сталях. Целью изобретения является повышение селективности и чувствм- тельности определения и сокращение времени анализа. Цель достигается путем растворения анализируемого материала в смеси кислот и последовательного добавления D анализируемый раствор концентрированной серной кислоты, (3,5-4,0) М растзора 4,4 -диоксибензоилметана или 4,4 - диметоксибензоилметана в ледяной уксусной кислоте таким образом, чтобы суммарная концентрация серной и уксусной кислот составляла 16.2-16,9 моль/л при соотношении объемов серной и уксусной кислот 1:(2-1), после чего вводят концентрированную фосфорную кислоту в количестве 1,5 - 2,0 моль/л и фотометри- руют полученный окрашенный раствор. 3 табл. С/ С

Примечани е:СР -стандартный раствор; С°- установленное содержание;С- средний результат выборки (л 5) ;С - средний результат из псех выборок ( К 4 ); 0,5 d -допускаемое отклонение среднего результата от установленного содержания по ГОСТ 12360-82.

Таблица 2

Примечание:С°- установленное содержание бора в СО,С - среднее значение,полученное из четырех выборок; А в норм - допускаемое отклонение от С° по СТП-ИСО-9-87;уОисх.рв - выборочное среднее квадратическое отклонение,характеризующее соответственно сходимость и воспроизводимость метода ; а - генеральное среднее квадратическое отклонение.

Анализ углеродистой стали проводили в порядке предварительного анализа,ввиде ограниченного количества материала количество выборок уменьшено,поэтому рв не считали.