Способ подготовки пробы смеси фтористого водорода и серной кислоты к анализу Советский патент 1982 года по МПК G01N31/00 C01B17/46 

(5) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПРОБЫ,СМЕСИ ФТОРИСТОГО ВОДОРОДА И СЕРНОЙ КИСЛОТЫ К АНАЛИЗУ

I

Изобретение относится к методам, анализа смесей HF и , широко применяемых при производстве безводного фтористого водорода, для разложения плавикового шпата, при переработке кремнефтористой кислоты для травления и очистки металлов, синтеза фторсульфонатов, для получения трехфтористого бора или тетрафторида кремния,для получения хлорфторэтана и алкилфторсульфонатов, для нанесения покрытий.

Известен способ подготовки пробы смеси фтористого водорода и серной кислоты к анализу, включающий разбавление пробы водой и ее нейтрализацию.

Пробу, подготовленную известным способом, анализируют по одной из следующих методик. В соответствии с одной из этих методик ион фтора связывают в ион фторсиликата путем

введения нейтрализованного раствора

2.- кремнекислоты.Осаждением SiFg в

осадок i Fg проводят определение кремния в отдельной пробе.

В существующих методиках не учитывается, что некоторые сильные кислоты, в том концентрированная серная кислота, взаимодействует с fIF

HF

В результате этого реальный состав системы изменяется, иногда весьма су10щественно. Образующаяся фторсульфоновая кислота содержит комплексный анион , обладающий высокой кинетической устойчивостью. С целью его эазложения в некоторые методики

15 включают операции длительного нагревания l .

Таким образом, существующие; методики дают возможность проведения ана20лиза только лишь по элементному принципу, т.е. определяется общий фтор и сульфат, но не реальные содержания HF илиИ2504., определение содержания 393 в смесях не проводится. Вместе .с тем изучение смесей HF и показывает, что взаимодействие компонентов по уравнению существенно изменяет физико-химические свойства рассматриваемой сист-емы и ее проведение в технологических процессах. Цель изобретения - обеспечение возможности получения данных о содер жании всех компонентов в анализируемой пробе и упрощение процесса подготовки Пробы к анализу. Указанная цель достигается тем, что в способе подготовки пробы смеси фтористого водорода и серной кислоты к анализу, предусматривают введение йавески анализируемой пробы в смесь. ;воды и льда до создания раствора концентрацией 8-15 одну аликвотную порцию раствора нейтрализуют, а в другую добавляют перхлорат кальция до создания концентрации 1-2,5 М и нагревают указанную порцию в течение 10-15 мин. На фиг. 1 приведен график скороети разложения 50,.Р -иона в 1 н. (кривая 2) и 2 н. (кривая 1) смесях кислот; На фиг. 2 - то же, в присутствии (кривая 2) и в отсутствии (кри вая 1) перхлората кальция. Отсутствие гидролиза при введении навески в смесь льда и воды подтверждается совпадением результатов анализа на содержание различных навесок одной смеси. Для подтверждения отсутствия заметного гидролиза HSOj F за время подготовки проб к анализу исследована скорость гидролиза в смеси разбавленных HF и H2S04 в условиях, близких к условиям анализа (фиг.1). За 5 мин даже в 2 н. растворе сме си кислот степень разложения SO F иона не превышает 0,5%, что не выше точности используемых аналитических процедур. Для определения содержания необходимо во второй аликвоте добиться полного разложения фторсульфона та. Для разложения фторсульфоновой кислоты в пробе на основании изучени кинетики гидролиза SO: F -иoнa в присутствии перхлората кальция выбрано нагревание на кипящей водяной бане аликвотной части раствора в присутст ВИИ 1М перхлората кальция.Одновремей но с ускорением гидролиза как за счет повышения активной кислотности при замещении HF на НСРО , так и за счет катализа ионами Са время количественного распада SOjF заметно уменьшается и не превышает 10 мин. Также проводят изучение степени разложения в смесях известного состава в присутствии и в отсутствие Са(фиг. 2). Использование перхлората кальция (кривая 2) позволяет примерно в два раза уменьшить время разложения иона по сравнению с временем разложения без перхлората кальция (кривая 1). Пример. В тефлоновую мерную колбу емкостью 100 мл вводят около 50 г мелкоистолченного льда, полученного замораживанием дистиллированной воды, добавляют л/30 мл дистиллированной воды, протирают горло колбы досуха, плотно закрывают сухой полиэтиленовой пробкой и взвешивают с точностью 0,0001 г: Далее полиэтиленовой пипеткой отбирают 6-7 мл анализируемой смеси, вводят конец пипетки в горло колбы и, интенсивно перемешивая содержимое, вводят смесь в колбу. После этого закрывают колбу, 2-3 раза встряхивают и вновь взвешивают с той же точностью. Величину навески определяют по разности. Раствор в колбе доводят до метки дистиллированной водой, перемешив,ают и отбирают аликвотные части раствора по 5 мл. Первая помещается R кварцевую колбу емкостью 200 мл, содержащую 5 мл 2 М ). и, наконец закрыв пробкой, погружают в кипящую баню. Вторую помещают в полиэтиленовый стакан, прибавляют 7 капель бромтимолового синего и титруют 0,5 н. раствором щелочи до перехода окраски от желтой к синей (расход щелочи v ). Далее этот раствор количественно переносят в мерную колбу на 200 мл, добавляют 0 мл 5 М раствора NaC, доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают. мл полученного раствора наливают в полиэтиленовый стакан, погружают туда фторидселективный электрод, ключ электрода сравнения и замеряют потенциал Е. электродной системы при перемешивании с помощью рН-метрамилливольтметра . Содержание F -иoна находят по калибровочному графику Ср-. Не ранее после 10 мин ( с момента погружения), извлекают колбу с первой пробой из водяной бани, вводят 1 мл бромтимолового синего, 100 мл дистиллированной воды и титруют 0,5 н. раствором щелочи до пер хода окраски от желтой к синей (рас ход щелочи V2.). Содержание HF, H2.S04 и рассчитывают по формулам / .. л« - (ЪУ.-Уг)М-У49.04-ГОО , Чо . iPVoA СсУ-2СЮ-49. : P-VOA Cp-2oo-v- го,ооб- -foo 0/oHFP-v,( V d-V-i ) / V- -f 00,06 % 2p -VOIA При необходимости представить р зультаты анализа в виде смеси толь ко двух компонентов считают так: HF .HF + 0,2 . % . + 0,98 HSOjF расход щелочи на титрован аликвотной части раствора без разложения, мл; / - расход щелочи на титрован аликвотной части раствора после разложения, мл; Н - нормальность раствора щелочи;V - объем мерной колбы, мл; объем аликвотной части ра вора, мл; р - навеска смеси, мг; ,04 - эквивалентный вес 20,006 - эквивалентный вес HF; 100,06 - эквивалентный вес HSOjF; 200 - объем мерной колбы для приготовления раствора перед потенциометри ей; 0,98 - соотношение молекулярных весов и HSOgF; 0,2 - соотношение молекулярных весов HF и HSOjF. Построение калиброванного графика. Готовят 1,00 М раствор NaС. На этом растворе готовят 1,00000 В 0,10000 М; 0,01000 М; 0,00100 М; 0,00010 М и 0,00001 М растворы NaF. Измеряют потенциалы электродной системы фторидселективный электрод-хлорсеребряный электрод в каждом из этих растворов при перемешивании (в порядке возрастания концентраций NaF) и строят график в координатах Е fC-tgCF). Предлагаемый способ анализа опробован в лабораторных условиях на образце смеси состава 12,81 HF и ,22 % H2.S04 , приготовленного из безводного фтористого водорода и реактивной серной кислоты. Результаты анализа приведены в табл. 1. Результаты расчета состава смеси В виде только двух компонентов приведены в табл. 2. Таблица 1

Расход 0, н. Щелочи на титрование без разложения , мл

Расход 0, н. щелочи на титрование после разложения, мл

Потенциал фторидселективного

55 электрода, мВ

17,28

23,91

20,2

60,5

5«,5

Формула изобретения

Способ подготовки пробы смеси фтристого водорода и серной кислоты к анализу включающий разбавление водой и нейтрализацию пробы, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения данных о содержании всех компонентов в анализируемой пробе и упрощения процесса, навеску анализируемой смеси вводят в смесь воды

8

932398 Продолжение табл. 1

Таблица 2

И льда до создания раствора концентрацией 8 - 15, одну аликвотную порцию указанного раствора нейтралируют, а в другую добавляют перхлорат кальция до создания концентрации 1 - 2,5 Н и нагревают 10 - 15 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Николаев Н.С; и др. Аналитическая химия фтора, М., Химия, 1970.с.150-151. О ® 1 I