Способ количественного определения бора в пиролитическом нитриде бора Советский патент 1992 года по МПК G01N21/78 

Изобретение относится к аналитической и неорганической химии, в частности спосбб применим для определения процентного содержания бора в неорганических соединениях, например в нитриде бора.

Известен способ определения бора в борорганических соединениях с помощью реагента азометина Н. Однако органические соединения бора легко переводятся в водорастворимое состояние в отличие от борсодержащих неорганических соединений, каким является нитрид бора.

Наиболее близким к изобретению является Д-маннитный способ определения бора, по которому навеску нитрида бора (100-200 мг) выдерживают в платиновом тигле при 800°С со смесью карбонатов щелочных металлов в течение 2 ч В тигель насыпают смесь карбонатов натрия и калия, затем помещают навеску нитрида бора и засыпают ее снова такой же смесью, чтобы общее количество смеси составляло (5±0,5) г Затем добавляют азотнокислый

калий в количестве 0,05-0,1 г Сплавление проводят в печи. После охлаждения плав растворяют в стакане в 10 мл воды, туда же добавляют2 капли индикатора-метилового красного и 20 мл раствора соляной кислоты. Затем раствор количественно переносят в мерную колбу и доводят до метки дистиллированной водой. Из мерной колбы отбирают 2 пробы по 50 мл в конические колбы. Отобранный раствор нитрида бора кипятят в течение 10 мин для удаления углекислого газа, охлаждают и нейтрализуют насыщенным раствором гидроокиси бария Количество бора в нитриде бора определяют методом титрования образовавшейся борной кислоты гидроокисью бария определенной концентрации. Для установления титра раствора гидроокиси бария выполняют пять параллельных определений. Конец титрования определяют при помощи добавленного реагента Д-маннита

В таких же условиях проводят титрование контрольной пробы

сл

С

-ч

00 СО СО Ю СО

Количество бора (% В) в нитриде бора вычисляют по формуле

K(Vi-V2V0.001082-4-100 Л вm

где Vi.Va - объем 0,05 моль/л раствора гидроокиси бария, пошедшего на титрование исследуемой и контрольной пробы соответ- CTBeYmo, мл;

К - поправочный коэффициент к титру раствора гидроокиси бария;

fh - масса навески нитрида бора;

4 - коэффициент пересчета при отборе проб (50 мл от 200 мл);

0,001082 - количество бора, соответствующее 1 мл 0,05 моль/л раствора гидроокиси бария, г.

За результат анализа принимают среднее арифметическое двух параллельных определений. Абсолютное значение суммарной погрешности результата анализа составляет 0,6 %.

К недостаткам этого способа относятся: необходимость брать для анализа больше навески нитрида бора (100-200 мг); использование для сплавления трех реагентов. При этом время разложения нитрида бора составляет 2 ч; в ходе анализа приходится готовить растворы строго определенной концентрации с дальнейшей проверкой их титра; в процессе анализа исследуемый раствор нитрида бора подвергают кипячению. Способ отличается трудоемкостью, большим количеством последовательно выполняемых операций;сам процесс титрования визуальный.

Целью изобретения является повышение точности определения количества бора в нитриде бора и упрощение процесса анализа. Указанная цель достигается тем, что после сплавления навески нитрида бора с реагентом, охлаждения, количественного переноса плава, отбора пробы для анализа, образующуюся после разложения нитрида бора борную кислоту количественно связывают в устойчивый окрашенный комплекс желтого цвета цветореатентом азоме- тином Н, измеряют оптическую плотность при длине волны 415 нм и определяют содержание бора расчетным путем. Цвето- реагент азометин Н представляет со- брй продукт конденсации салицилового альдегида и аш-кислоты. Его химическое название: 4-(2-гидроксибензилиденамйно)-5- гидроксинафталин-2 6-лисульфокислота.

S03H.

-ОН

S03H

Спектр поглощения раствора комплекса азометина Н с борной кислотой имеет четко выраженный максимум при длине волны 415 нм. Способ осуществляют следующим образом.

Навеску нитрида бора (3-8 мг) сплавляют в герметически закрытом никелевом реакторе с едким кали (8-10 гранул) при температуре 850°С в течение 30 мин. Плав

затем количественно переносят в мерную колбу. Для анализа из мерной колбы отбирают 2 пробы исследуемого раствора нитрида бора. В процессе проведения анализа используют следующие растворы: буферный раствор (рН 5,0-5,3); раствор цветоре- агента азометина стандартный раствор борной кислоты с содержанием бора 100 мкгВ/мл.

К отобранной пробе исследуемого раствора нитрида бора добавляют раствор азометина Н, буферный раствор и доводят до метки дистиллированной водой. Аналогично готовят для анализа стандартный раствор: в мерную колбу отбирают пробу

раствора борной кислоты с известным содержанием бора, добавляют буферный раствор и раствор азометина Н. Приготовленные для анализа растворы помещают на 2 ч в темное место, после чего растворы

спектрофотометрируют при длине волны 415 нм. Оптическую плотность исследуемого и стандартного растворов измеряют относительно холостого опыта.

Процентное содержание бора в нитриде бора вычисляют по формуле

o/oB DncaLVcI V.j(1)

DCT Уиссл ГЛ

Оиссл, DCT - оптическая плотность исследуемого и стандартного растворов соответст- венно;

УИССЛ , VCT -аликвотные объемы исследуемого и стандартного растворов соответственно, мл;

V- разведение исходного раствора нит- рида бора;

m - навеска образца нитрида бора, мг. Стандартный и исследуемый растворы готовят таким образом, чтобы концентрация бора в фотометрируемом растворе не превышала 1 мкгВ/мл, так как область концентрации бора, где наблюдается ли- нейная зависимость оптической плотности раствора от концентрации, составляет 0,1- 1,0 мкг В/мл.

5 Добавление специального буферного раствора обусловлено тем, что образование комплекса борной кислоты с азометином Н и развитие устойчивой окраски комплекса происходит в строго определенных условиях, а именно если рН раствора составляет 5,0-5,3.

Реакция образования комплекса борат- иона с реагентом азометином Н обратима, поэтому необходимо к анализируемому раствору нитрида бора прибавлять точно измеренное количество цветореагента азо- метина Н строго определенной концентрации, В частности, для анализа нитрида бора подобранная область концентраций азоме- тина Н составляет 0,02-0,06 г/мл. Кроме того, интенсивность окраски комплекса зависит от рН анализируемого раствора нитрида бора и является устойчивой, если рН раствора составляет 5,0-5,3; такое значение рН поддерживают буферным раствором специально подобранного состава. Результаты анализа приведены в табл.1,2.

Для анализа использованы образцы пи- ролитического нитрида бора, полученного методом химического осаждения из газовой фазы на графитовую подложку

П р и м е р 1. Навеску нитрида бора 3,810 мг сплавляют с едким кали (0,5 г) в течение 30 мин при 850°С в герметически закрытом никелевом реакторе. Плав охлаждают и количественно переносят в коническую колбу промыванием реактора водой. Из колбы отбирают 10 мл и переносят в мерную колбу на 100 мл. туда же добавляют 10 мл раствора азометина Н и 10 мл буферного раствора; доводят до метки дистиллированной водой. Таким образом приготавливают два исследуемых раствора.

Приготовление стандартного раствора. В мерную колбу на 100 мл отбирают 10 мл раствора борной кислоты с известным содержанием количества бора (10 мкг В/мл), добавляют 10 мл раствора азометина Н и буферный раствор: доводят до метки дистиллированной водой

Приготовление холостого раствора. В мерную колбу на 100 мл отбирают 10 мл раствора азометина Н, добавляют буферный раствор и доводят до метки дистиллированной водой.

Все приготовленные растворы помещают на 2 ч в темное место, после чего растворы спектрофотометрируют. Оптическая

плотность растворов измерена на спектрофотометре марки Specord M 40 (производство ГДР).

Процентное содержание бора в исследованном образце нитрида бора, рассчитанного по формуле (1), составляет

% В

0,3648-10мл-168.43 0,3700-3,81-10мл

43,59%.

где Оиссл. 0,3648;

Ост 0,3700;

VCT УИССЛ. 10 мл;

т 3,81;

V 168,43.

П р и м е р 2. Аналогичные операции по анализу произведены с навеской нитрида бора, равной 4,299 мг:

% В

0.4210-10-193.09 0,4341-10-4,299

43,56%,

5

0

5

0

5

где Оиссл 0,4210;

Ост.-0,4341;

VCT УИССЛ 10 мл;

V 193,09;

m 4,299 мг.

В табл. 3 представлены результаты сравнительного анализа образцов нитрида бора по известному способу и изобретению.

Формула изобретения

Способ количественного определения бора в пиролитическом нитриде бора, включающий сплавление навески нмтрида бора с реагентом, охлаждение, количественный перенос плава, отбор пробы для анализа, получение исследуемого раствора, добавление цветореагента и определение содержания бора расчетным путем, отличающееся тем. что, с целью повышения точности определения количества бора и упрощения процесса анализа, в качестве реагента добавляют раствор цветореагента азометина Н концентрации 0,02-0,06 г/мл и буферный раствор рН 5,0-5,3 и измеряют оптическую плотность раствора при длине волны 415 нм.

50

Сущность изобретения: образующаяся после разложения нитрида бора борная кислота количественно связывается цветореа- гентом - азометином Н - в устойчивый комплекс, имеющий максимум поглощения при длине волны 415 нм. 3 табл

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3