Способ определения кремния в меди высокой чистоты Советский патент 1992 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к электрохимическим методам анализа, и может быть использовано в цветной металлургии для определения следовых количеств кремния в меди.

Известен спектрофотометрический способ определения кремния в меди. Для определения кремния образцы меди подвергают окислительному сплавлению со смесью (6:0,5) NaOH и KNOs в тиглях из стеклоугле- рода с последующим выщелачиванием плава водой. При этом происходит отделение мэкроколичеств Си. После обработки тигля раствором H2SO(1:1) и выдержки раствора в течение 8-10 ч его аликвотную часть фильтруют, добавляют раствор H2S04(1:1) и определяют кремний в виде синего молибдокремииевого гетерополикомплек- са.

Недостатком способа является низкая чувствительность (10-100 мкг Si), длительность анализа (24 ч) и необходимость предварительного отделения меди.

Известен способ определения кремния в меди, заключающийся в том, что образец меди растворяют при нагревании в HNOa (1:1), прибавляют 10%-ный раствор NaOH до начала выпадения гидроокисей, вводят НМОз (1:2) и после охлаждения разбавляют водой до 100 мл. К 10 мл полученного раствора прибавляют 5 мл 5%-ного раствора молибдата аммония, через 5 мин вводят 15 мл 10%-ного раствора винной кислоты, 5 мл 0,2%-ного раствора 1-амино-2-нафтол 4- сульфокислоты, дополняют водой до 50 мл и фотометрируют при 800 нм.

Недостатком способа является низкая чувствительность (возможно определение кремния в интервале 0,001-0,2 мас.%) и необходимость предварительного отделения гидроксидоз, что увеличивает длительность анализа.

00

ю со

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения кремния в меди высокой чистоты, являющийся Государственным стандартом. Способ заключается в том, что навеску меди 2,00 г (Si до 0,002%) помещают в стакан, приливают 20 мл НМОз и 5 мл HaSO (1:1) кислот, накрывают стеклом и оставляют без нагревания до прекращения выделения следов оксида азота. Раствор нагревают до растворения навески, затем приливают 150-180 см3 воды, нагревают раствор до 40°С, погружают в раствор платиновые сетчатые электроды и проводят электролиз в течение 2-2,5 ч при плотности тока А/дм2, напряжении2,2-2,5 В при перемешивании. Когда раствор обесцветится, электроды вынимают, а электролит упаривают до объема 20 мл. Охлаждают, добавляют воды до объема 20 мл и нейтрализуют МНз или HCI до рН 1,2-1,4. Приливают 2 мл лимонной кислоты 50%-ной концентрации и дают постоять 5 мин. Далее приливают 5 мл 10%-ного раствора молибдата аммония, 0,2 мл 1 %-но- го раствора SnCIa и доводят водой до метки в колбе на 50 мл. Измеряют оптическую плотность раствора.

Недостатком способа является невысокая чувствительность (возможно определение до 510 мас.% Si) и длительность анализа ( 3 ч),

Цель изобретения - повышение чувствительности и экспрессное™ определения кремния.

В современных производствах необходимо экспрессно контролировать содержание кремния в меди высокой чистоты на уровне 1-10 5-5-10 4мас.%.

Поставленная цель достигается ем, что согласно способу определения кремния в меди высокой чистоты, заключающемуся в растворении пробы при нагревании в НМОз, упаривании раствора, последующем разбавлении его водой и добавлении в разбавленную пробу HCI, добавляют HCI до рН 0,90-0,95, метипэтилкетон 20-25% по объему, мопибдат аммония, полученный гетеро- поликомплекс накапливают на графитовом ластовом электроде и регистрируют воль- тамперограмму.

Нэ чертеже представлена зависимость вольтамперограммы гетерополикомплекса от рН растпора.

При добавлении к раствору меди реагентов в ином порядке (мета л этиле кетой, HCI, молмбдат; метилэтилкетон, молибдат, HCI; НС, молибдат метилэтилкетон; мопиб- дат, НС, метилэтилкетон; молибдат, метилэтилкетон, НС) молибдокремниевый

гетерополикомплекс не образуется. При добавлении к раствору меди HCI до рН 0,90 молибдокремниевый гетерополикомплекс не образуется из-за высокой кислотности

среды. При добавлении к раствору меди HCI до рН 0,95 молибдокремниевый гетерополикомплекс также «е образуется (см.чертеж). При добавлении к раствору меди метилэтилкетона 20% по объему молибдок0 ремниевый гетерополикомплекс не образуется, так как концентрации метилэтилкетона не достаточно для сдвига равновесия в сторону образования гетерополикомплекса. При концентрации метилэтилкетона 25%

5 сигнал на вольтамперограмме уменьшается, так как, по-видимому, увеличивается сопротивление раствора (см.чертеж), При добавлении молибдата аммония 0,1 мл 5 %-ного раствора сдвиг равновесия всторо0 ну образования гетерополикомплекса происходит медленно, в течение 3 ч. При добавлении молибдата аммония 0,2 мл 5%-ного раствора возрастает сигнал фона, обусловленный восстановлением электро5 активного молибдата, чувствительность определения падает.

При регистрации вольтамперограммы образовавшегося гетерополикомплекса непосредственно в растворе меди после до0 баиления всех реагентов электроактивные ионы Cu(i) не позволяют выделить сигнал гетерополисоединения. Поэтому проводят накопление гетерополикомплекса на графитовом пастопом электроде, имеющем со5 став, мас.%:

Графитовый порошок 70-80% Бутанол12-18%

Вазелиновое масло Остальное Далее электрод переносят в буфер и

0 регистрируют вольамперограмму накопленного гетерополикомплекса.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами,

П р и м е р 1. Образец меди высокой

5 чистоты (1 г) растворяют в стеклоуглерод- ном тигле в 10мл НМОз (1:1) при 90°С. Упаривают раствор до объема 3 мл, охлаждают, переносят в мерную колбу емкостью 25 мл и разбавляют до метки бидистиллирован0 ной водой. Аликвоту раствора (5 мл) переносят в полиэтиленовый стакан, доводят рН раствора до 0,90 и 4,5 м раствором HCI, добавляют 1,25 мл (20% по объему) метилэ- тилхетонэ, 0,1 мл 5%-ного раствора молиб5 дата аммония и оставляют на 30 мин. Далее вносят в стакан 15 мл 0,2 М цитратного буфера рН - 2,5, Ч мл 4,5 М раствора HCI. Графитовый ластовый электрод опускают в стакан с исследуемым раствором, выдержи- вают при вращении при разомкнутой цепи

1 мин, далее электрод вынимают из раствора, промывают водой, переносят в ячейку с 0,2 М цитратным буфером рН 2,5 (Ag/AgCl - Эср) и регистрируют вольтамперогрзмму со скоростью развертки 1 В/с в интервале от 0,5 до - 0,3 В. Измеряют высоту пика Ер -0,02 В и находят содержание кремния по градуировочному графику, построенному предварительно.

Остальные примеры выполнены в условиях примера 1 представлены в таблице.

Таким образом, заявленный способ определения кремния в меди высокой чистоты позволяет снизить предел обнаружения кремния до 5 мас.% и сократить продолжительность анализа до 1,5-2 ч.

Формула изобретения Способ определения кремния в меди высокой чистоты, заключающийся в растворении пробы при нагревании в НЫОз, упаривании раствора и последующем разбавлении его водой, добавлении соляной кислоты, молибдата аммония и детектировании гетерополикомплекса, отличающийся тем, что, с целью повышения

чувствительности и экспрессности определения, в разбавленную пробу последовательно добавляют HCI до рН 0,90-0,95, метилэтилкетон 20-25% по объему, молиб- дат аммония, после чего полученный гетерополикомплекс накапливают на графитовом ластовом электроде и регистрируют вольтамперогрзмму.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к электрохимическим методам определения кремния, и может быть использовано в цветной металлургии для определения следовых количеств кремния в меди. К раствору меди последовательно добавляют HCI до рН 0,90-0,95, метилэтилкетон 20-25% по объему, молиб- дат аммония. Полученный гетерополикомп- лекс накапливают на графитовом пастовом электроде и регистрируют вольтамперог- рамму. 1 ил., 1 табл.