Способ потенциометрического определения марганца Советский патент 1981 года по МПК C01G45/00 G01N27/46 

(54) СПОСОБ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАРГАНЦА

1

Изобретение относится к аналитической химии марганца и может найти применение в анализе марганцевых руд, концентратов, солей, цеолитов, ката- , лизаторов, минеральной части угля, шлаков, пьши.

Известен способ определения марганца (III) в ферритах (смеси окислов железа, марганца и цинка), включающий растворение образца в смеси полифосфорной и хлорной кислот при 265°С в течение 10 с с последующим определением содержания марганца спектрофотометрически путем измерения интенсивности светопоглощения Mn(III) 5 при 520 нм 1.

Однако указанный способ может быть применен для определения только МП (III) . В большинстве объектов содержится металлический марганец (ста- 20 ли, сплавы)или двухвалентный (руды, шлаки), и для переведения их в более высокую валентность необходим соответствующий окислитель. Проверка этого способа показала, что смесь полифосфорной и хлорной кислот лишь незначительно (от 0,02 до 0,7%) окисляет Мп (II) до Мп (III) и избирательно окисляет лишь Fe (II) ферритов. Кроме того способ неприменим для ана- 30

лиза в присутствии органических веществ (например, цеолитов и марганцевых катализаторов, используемых для окисления органических веществ) из-за взрывоопасности хлорной кислоты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения марганца в сталях и сплавах, включающий растворение образца и переведение марганца в трехвалентное состояние концентрированной азотной кислотой в.среде концентрированной фосфорной кислоты при умеренном нагревании (130-150°С), упаривание раствора до полного удаления азотной кислоты и потенциометрическое титрование солью закисного железа 2 .

Однако известный способ является длительным (продолжительность анализа 1,5-2 ч), что связано с необходимостью введения и удаления больших количеств (7-8 мл) азотной кислоты, так как окисление маргпнца (II) до Мп (III) происходит постепенно, по мере увеличения концентрации фосфорной кислоты.

Цель изобретения - ускорение анализа.

Поставленная цель достигается за iruvr toro, что при растворении обpjrjiui и переведении марганца в трех г)лентное .состояние концентрированноП ii3OTHofl кислотой в качестве среды используют конденсированную фосфорную кислоту (КФК) с плотностью 1,9-1,95 г/см и растворение ведут при 220-250°С.

Предварительные опыты показывают, ч го КФК при нагревании разлагает без остатка пробы ( мг) марганцевых руд, концентратов, солей, шлаков, минеральной части углей, сталей, сплавов. Установлено, что процесс разложения в КФК протекает без разбрызгивания (в отличие от разложения в среде ортофосфорной кислоты) и может быть проведен при более высокой температуре и без ограничений, имеющихся в известном способе и осложняющих анализ.

Экспериментально установлено, что растворение марганецсодержащих- сталей, сплавов, руд/ концентратов в смеси КФК (d - 1,9-1,95 г/см) и азоной кислоты (d 1,40 г/см) при 220250°С и удаление продукта реакции - N Ог протекает очень быстро (за 2-5 мин).

При использовании КФК с плотность меньше 1,9 г/см(74,5% ) время растворения увеличивается. По-видимому, это связано с понижением содержания в КФК полимеризованных форм и увеличением содержания ортофосфорной кислоты. При использовании КФК с плотностью больше 1,95 г/см (/77% P(Oj) возможно выпадение нерасворимых осадков, так как такие растворы содержат триметафосфаты..

Результаты определения марганца в растворе, из которого выпал осадок

Марганцевая руда 6 47,64

Концентрат марганцевый6 58,7

Концентрат марганцевый6 52,21

Стальб 1,15

Марганец металлический697,2

триметафосфата марганца, всегда занижены. В оптимальном интервале плотности КФК 1,9-1,95 г/см МП (III) образует с полифосфорными кислотами растворимые комплексные соединения. Выбор температурного интервала обусловлен тем, что при температуре 220с продолжительность растворения увеличивается, а при темперетуре 250с понижается устойчивость. Мп (III) , частично разлагающегося до Мп (II) , и ускоряется выпадение нераствори1«лх метафосфатов марганца, что искажает результаты определенг- я.

Опытным путем установлено, что добавление 30-35 мл воды перед титрованием позволяет исключить отрицательное влияние азотной кислоты.

Полученные данные позволяют сделать вывод, что в ycJ}oвияx опыта все 0 валентные формы марганца переходят в наиболее устойчивое состояние Мп (III).

Таким образом, в предлагаемом способе определяется общее содержание марганца.

Титрование проводят 0,1-0,02 н. раствором соли Мора с потенциометрической индикацией КТТ (электроды платина-вольфрам или платина-хлоросеребряный). Нормальность титранта устанавливают по стандартному образцу объекта близкого состава в условиях опыта. Величина скачка потенциала составляет 300-350 мВ. КФК готовят термической дегидратацией х.ч. ортофосфорной кислоты.

В таблице представлены результаты определения марганца по предлагаемрму способу в стандартных образцах с.о.) ВНИИСО.

0,42

±0,2 0,17

±0,1

О, 19

+0,1 1,75 +0,02

0,3

±0,3 Как видно из данных таблицы, пред лагаемый способ обеспечивает достаточно воспроизводимые результаты определения марганца и по точности не уступает методам, применяекым для аттестации стандартных образцов. Изучено влияние элементов на потенциометрическое определение марганца предлагаеилм способом. Определению не мешают хром, никель, -кобальт, железо, вольфрам, титан, сурьма, алюминий, олово, цинк, магний. Мешают определению церий, ванадий. Продолжительность определения 15-25 мин. Таким образом, предлагаемый способ позволяет в 4-6 раз ускорить определение марганца. Пример 1. Определение марганца в стали. Навестку 100 мг растворяют в смеси 25 мл КФК с плотностью 1,90 г/см и 1 мл азотной кислоты (d 1,40 г/см) при температуре раствора 250°С до прекращения выделения двуокиси азота Не удаляя избытка азотной кислоты, охлаждают раствор до комнатной температуры проточной водой, добавляют 35 мл воды и титруют 0,02 н. раствором соли Fe (II) с парой электродов платина-хлоросеребряный. Найдено .мар ганца предлагаемым способом 1,16%, известным - 1,15%. Продолжительност 15 мин. П р и м е р 2. Определение марган ца в марганцевых рудах и концентратах. Навеску 50 мг растворяют в смеси 30 мл КФК (d 1,95 г/см) и 1 мл азот ной кислоты (d 1,39 г/см ) при 250° С до прекращения выделения двуокиси азота и далее поступают, как указано в примере 1. Найдено марганца предлагаекым . способом 58,75%, известным - 58,62%. Продолжительность определения 25 мин П р и м е р 3. Определение марган ца в цеолитах,.модифицированных марганцем. Навеску цеолита 150 мг растворяют в смеси 30 мл КФК (d 1,92 г/см) и. 1,5 мл азотной кислоты (d 1,40 г/см) при 230°С до прекращения выделения двуокиси азота и далее поступают; как указано в примере 1. Найдено марганца предлагаемым способом 8,28%, персульфатно-серебряным методом - 8,35%. Продолжительность определения 20 мин. Предлагаемый способ позволяет ускорить определение в 4-6 раз по сравнению с известными способами (например, с наиболее точным и щироко применяквдимся персульфатно-серебряным способом). Использование предлагаемого способа обеспечивает повышение производительности труда за счет экономии рабочего времени и расширяет область 11рименения анализа на силикатные материалы (руды, концентраты, цеолиты, и. т.д.) . формула изобретения Способ потенциометрического определения марганца, включакнций растворение образца и переведение марганца в трехвалентное состояние концентрированной азотной кислотой в среде фосфорной кислоты при нагревании с последукяцим титрованием раствором закисного железа, отличающийся, тем, что, с целью ускорения ансшиза, в качестве среды используют конденсированную фосфорную кислоту с плотностью 1,9-1,95 г/см и растворение ведут при 220-250С. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Комиссарова Т.Е., Позднякова Е.А. Определение железа (II) и марганца (III) в ферритах при совместном их присутствии - ЖАК, 24,вып.2, вып. 2, 1974, с. 306-309. 2.Дятел С.Г., Архангельская А.С. Потенциометрическое определение марганца в сталях и сплавах. - Известия ВУЗов. Химия .и химическая технология, 17, 1974,, № 3, с. 466-467 (прототип).