Способ подготовки пробы для комплексонометрического определения циркония и титана
Патент 1767386
Авторы
Классы МПК
Способ подготовки пробы для комплексонометрического определения циркония и титана
Иллюстрации
Реферат
Использование: разложение и последовательное комплексонометрическое определение циркония и титана. Сущность изобретения: пробу разлагают при сплавлении со смесью сульфата аммония и серной кислоты, приводят в контакт с концентрированной соляной кислотой, разбавляют водой до концентрации 1,25-2,00 М, добавляют раствор трилона Б до концентрации 0,0050-0,0055 М, разбавляют водой, дотйтровывают раствором трилона Б до изменения окраски и прибавляют уротропин до рН 4,8-5,2. 5 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 1/28
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ:
ПРИ ГКНТ СССР
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4744714/04 (22) 02.10.89 (46) 07.10.92. Бюл. N. 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ (72) О.В.Конькова (56) Елинсон С.B., Победина Л,И, Комплексонометрическое определение титана в сплавах. Заводская лаборатория, 29, 2, 139, 1963.
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам разложения и последовательного комплексонометрического определения циркония и титана.
Известен способ подготовки проб к анализу, включающий разложение диоксида титана в смеси сульфат аммония — серная кислота при соотношении сульфат аммония: серная кислота, равном 1:0,4, с последующим комплексонометрическим определением титана (см. авт. св. СССР N. 374537, опублик. 20.03.73,. Б И N- 15, аналог), По этому способу навеску диоксида титана помещают в стакан иэ жаростойкого стекла, нагревают со смесью сульфата аммония и серной кислоты до полного растворения, по охлаждении содержимое стакана переводят в мерную колбу и в аликвотной части полученного раствора выполняют обратное титрование пероксидного комплекса титана раствором соли цинка в среде урот.. Ы 1767386 А1 (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПРОБЫ ДЛЯ
КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИРКОНИЯ И ТИТАНА (57) Использование: разложение и последовательное комплексонометрическое определение циркония и титана. Сущность изобретения; пробу разлагают при сплавлении со смесью сульфата аммония и серной кислоты, приводят в контакт с концентрированной соляной кислотой, разбавляют водой до концентрации 1,25 — 2,00 М, добавляют раствор трилона Б до концентрации 0,0050 — 0,0055 М, разбавляют водой, дотИтровывают раствором трилона Б до изменения окраски и прибавляют уротропин до рН 4,8 — 5,2. 5 табл, ропина (рН 5,5 — 6,0) с индикатором ксиленоловым оранжевым. Способ позволяет определить только титан.
Известен способ подготовки проб к анализу, включающий разложение сплава титан-цирконий-ниобий сплавлением с пиросульфатом калия, нагреванием с концентрированной серной кислотой до растворения и введением избытка сульфата аммония для удержания ниобия в растворе (см. Елинсон С.В. и Нежнова Т,И. Комплексонометрическое определение титана и циркония в сплавах с ниобием. Заводская лаборатория, 33, 8, 927, 1967, аналог), Способ позволяет определить цирконий и титан в двух различных аликвотных частях полученного раствора обратным титрованием избытка раствора трилона Б солью висмута, среднее квадратическое отклонение результата определения титана
Я= и 1 =08%.
1767386
Воспроизводимость определения циркония 2, Способ недостаточно точен и не позволяет выполнить комплексонометрическое определение циркония и титана из одной аликвотной части раствора.
Известен способ подготовки к анализу, включающий разложение сплава титан-цирконий в смеси сульфат аммония — серная кислота прй соотношении 1:(2,7 — 3,7) (см, Елинсон С.В. и Победина Л.И. Комплексонометрическое определение титана в сплавах. Заводская лаборатория, 29, 2, 139, 1963, прототип). Способ позволяет определить цирконий и титан в двух различных эликвотных частях анализируемого раствора.
Способ осуществляется следующим образом, Навеску сплава помещают в жаростойкий стакан, прибавляют сульфат аммония и концентрированную серную кислоту в соотношении 1:(2,7 — 3,7) и нагревают до полного растворения, а затем упаривают до состояния пасты, которую водой переносят в мерную колбу. Отбирают две эликвотные части полученного раствора в колбы для титрования, B одну из них прибавляют 1 н. серную кислоту для создания концентрации
0,32 н. в объеме 100 мл, избыток 0,01 M раствора трилона Б, индикатор ксиленоловый оранжевый и титруют раствором соли висмута. Так определяют цирконий.
Другое титрование выполняют так же, но сначала добавляют раствор пероксида водорода, а затем 1 н, серную кислоту для создания концентрации 0,15-0,17 н, в объеме 100 мл. Титан определяют по разности двух титрований. Среднее квадратическое отклонение результата определения титана
0,8, Воспроизводимость определения циркония 2 .
Способ недостаточно точен и не позволяет определить цирконий и титан из одной аликвотной части анализируемого раствора вследствие гидролиза, этот способ принят зэ прототип.
Цель изобретения — обеспечение воз можности определения циркония и титана из одной аликвотной части раствора и повы шение точности.
Цель достигается следующим образом.
Навеску пробы помещают в стакан из жаростойкого стекла, прибавляют сульфат аммония и концентрированную серную кислоту в соотношении 1:(4-8) и нагревают до полного растворения. По охлаждении водой переносят в мерную колбу, в которую предварительно помещают концентрированную соляную кислоту в количестве 10 — 15 мл.
Из аликвотной части полученного раствора в присутствии индикатора ксиленолового оранжевого титруют цирконий раствором трилона Б до расхода титранта
5 20-25мл, прибавляют180мл воды и продолжают титрование до ослабления малиновой окраски раствора, а затем титруют более медленно до перехода окраски в лимонножелтую.
10 В этот же раствор прибавляют пероксид водорода, выдерживают 15 мин, прибавляют раствор трилона Б, выдерживают в течение 30 мин, прибавляют уротропин до рН
4,8 — 5,2 при контроле на рН-метре и титруют
15 раствором соли цинка до начала изменения желтой окраски раствора в оранжевую.
Предлагаемый способ позволяет определить цирконий и титан из одной аликвотной части раствора и повысить точность
20 определения циркония и титана.
Отличия предлагаемого способа от прототипа: массовое соотношение сульфат аммония; серная кислота составляет 1:(4 — 8);
25 плав вводят в соляную кислоту, которую берут в количестве 10 — 15 мл; к аликвотной части анализируемого раствора предварительно добавляют раствор трилона Б в количестве 20 — 25 л, разбавляют
30 водой и титруют цирконий раствором трилона Б; после определения циркония раствор нейтрализуют уротропином до рН 4,8 — 5,2, Применение предлагаемого способа
35 обеспечивает оперативный контроль содержания основных компонентов при получении сплавов титан-цирконий и титаната циркония, используемых в новых областях техники.
40 Оптимальность предлагаемых соотношений сульфат аммония: серная кислота показана в табл. 1.
Из табл. 1 следует, что изменение соотношения в сторону увеличения, например
45 1:9, ведет к ухудшению воспроизводимости результатов определения циркония и титана в связи с затруднениями при наблюдении конечной точки титрования (к.т.т,) вследствие образования сульфатных комп50 лексов.
Изменение в сторону уменьшения" ведет к недовскрытию пробы, гидролизу, занижению результатов определения циркония и искажению результатов опреде55 ления титана.
Введение плава в раствор концентрированной соляной кислоты ведет к повышению точности определения. Оптимальность предлагаемых количеств соляной кислоты показана в табл, 2.
1767386
Как следует из табл. 2, точность повышается при введении плава в 10 — 20 мл HCI.
Работа с большими количествами соляной кислоты неудобна и требует большего количества уротропина (дефицит) для нейтрализации анализируемого раствора, в связи с этим более целесообразно применять 10-15 мл HCI.
Добавление раствора трилона Б в количестве 20-25 мл к аликвотной части анализируемого раствора позволяет повысить точность определения. Оптимальность предлагаемых количеств раствора трилона
Б (20 — 25 мл) показана в табл. 3. Из табл. 3 следует, что при выбранных количествах введенного раствора трилона Б наблюдается высокая воспроизводимость результатов анализа при соблюдении определенного порядка введения и разбавления, эксперимент показывает, что, если сначала производить разбавление раствора, а затем введение раствора трилона Б, то воспроизводимость результатов ухудшается до S =
0,2 — 0,3 .
При добавлении меньших количеств раствора трилона Б (15 мл) воспроизводимость результатов ухудшается до S = 0,1—
0,2 .
Добавление больших количеств нецелесообразно, так как не позволяет фиксировать ослабление малиновой окраски раствора перед окончанием титрования циркония, при этом цель — повышение точности, не достигается вследствие специфики кинетического фактора (замедленное взаимодействие).
Оптимальность предлагаемого режима введения уротропина до установления рН
4,8-5,2 при титровании титана показана в табл, 4, при этом плав вводили в соляную кислоту, которую брали в количестве 10 — 15 мл, раствор трилона Б добавляли в количестве 20-25 мл. По данным РФлА продукт содержал ZrOz 79,00, TI02 18,96 . Как видно из табл. 4, установление. рН аммиаком или щелочью приводит к занижению результатов определения титана и цель достигается только при установлении рН 4,8—
5,2 уротропином. При установлении рН 5,2 раствор до титрования имеет розовый оттенок и это вызывает затруднение при наблюдении к.т.т, При установлении рН 4,8 результаты определения титана завышены.
Для лучшего понимания существа изобретения приведены примеры определения циркония и титана в титанате циркония.
Пример 1, 0,3 г титаната циркония взвешивают с погрешностью не более
0,0002 г, помещают в стакан из жаростойкого стекла вместимостью 100 мл, прибавляют
2,5 г сульфата аммония, 4 мл концентрированной серной кислоты и, накрыв часовым стеклом, интенсивно нагревают на электроплитке до полного растворения, После охлаждения осторожно обмывают часовое стекло водой, собирая воду в стакан, перемешивают содержимое стакана стеклянной палочкой, охлаждают и количественно йереносят в мерную колбу вместимостью 100 мл, в которую предварительно помещают 10 мл концентрированной соляной кислоты, охлаждают, доводят объем раствора до метки водой и перемешивают.
Отмеривают пипеткой 20 мл полученно5
15 го раствора в коническую колбу вместимостью 500 мл, прибавляют 0,5 мл 0,1 -ного раствора ксиленолового оранжевого и титруют, перемешивая раствор с помощью магнитной мешалки, 0,01 М раствором трилона
Б со скоростью 15 — 20 капель в 1 мин до
20 расхода титранта 25 мл, прибавляют 180 мл воды и титруют до ослабления малиновой окраски раствора, Затем скорость титрования снижают до 2 — 3 капель в 1 мин и про25 должают титрование до перехода окраски раствора в лимонно-желтую, В этот же раствор прибавляют 3 мл пероксида водорода, выдерживают 15 мин, прибавляют 20 мл
0,05 M раствора трилона Б, выдерживают в
30 течение 30 мин, при контроле на рН-метре прибавляют уротропин до рН 4,8 — 5,2, Титруют 0,05 М раствором соли цинка до начала изменения лимонно-желтой окраски в оранжевую, 35
Массовое соотношение сульфат аммо=0,21 — 0,30, Пример 2, Взвешивают 0,3 г титаната
40 циркония и поступают далее, как описано в примере 1, за исключением того, что при разложении продукта берут 5,5 мл концентрированной серной кислоты, 15 мл HCI, 25 мл раствора трилона Б. Массовое соотноше45 ние сульфат аммония: серная кислота 1:4.
Найдено, : 2г02 78,71; TIOz 19,03. $ = 0,01—
002 .
Пример 3. Взвешивают 0,3 г титаната циркония и поступают далее, как описано в
50 примере 1, за исключением того, что при разложении продукта берут 6,8 мл концентрированной серной кислоты, 10 мл HCI, 20 мл раствора трилона Б. Массовое соотношение сульфат аммония: серная кислота 1:5.
Найдено, : ZrOz 63,74; Т)02 35,30 . S =
0,01-0,02 .
Пример 4. Взвешивают 0,3 г титаната циркония и поступают далее, как описано в примере 1, за исключением того, что при разложении продукта берут 8,2 мл концент55 ния: серная кислота 1:3.
Найдено, : 2г02 78,90; TIOz 18,72, S=
1767386 рированной серной кислоты, 15 мл HCI, 20 мл раствора трилона Б. Массовое соотношение сульфат аммония; серная кислота 1:6.
Найдено, : Zr02 59,60; TIOz 38,68. S = 0,02—
0,03 .
Пример 5. Взвешивают 0,3 г титаната циркония и далее поступают, как описано в примере 1, за исключением того, что при разложении продукта берут 9,5 мл концентрированной серной кислоты, 10 мл HCI,20 мл раствора трилона Б. Массовоесоотношение сульфат аммония:серная кислота 1:7.
Найдено, ; Zr02 55,82; TIOg 42,72, S =
0,02 — 0,03, Пример 6. Взвешивают 0,3 г титаната циркония и далее поступают, как описано в примере 1, за исключением того, что при разложении продукта берут 10,9 мл концентрированной серной кислоты, 15 мл HCI, 20 мл раствора трилона Б. Массовое соотношение сульфат аммония;серная кислота 1:8.
Найдено, : ZrO 56,53 ; TIOq 43,02. S =
0,01 — 0,02, Пример 7, Взвешивают 0,3 г титаната циркония и далее поступают, как описано в примере 1, за исключением того, что при разложении продукта берут 12,2 мл концентрированной серной кислоты, 10 мл HCI, 20 мл раствора трилона Б. Массовое соотношение сульфат аммония:серная кислота 1:9.
Найдено, : ЕгОг 56,46; Т! Ог 43,17. S = 0,250,21, Таким образом, как следует из приведенных примеров, по сравнению с прототипом предлагаемый способ более точен и позволяет выполнить определения циркония и титана из одной аликвоты, В выбранных режимах были проанализированы образцы титаната циркония различного состава (табл. 5). Критерием правильности анализа служило совпадение с заданным составом, который гарантировался технологией, а также проверялся
РФлА.
5 Результаты аттестации методики по полученным результатам показали, что пределы допускаемого значения абсолютной суммарной погрешности результата анализа при доверительной вероятности
10 0,95 составляют для диоксида циркония
+0,15o для диоксида титана +0,12, для молярного отношения диоксида циркония к содержанию диоксида титана +0,004.
Методика определения диоксидов цир15 кония и титана из одной аликвоты с точностью 0,12 — 0,15 будет широко использоваться при анализе материалов новой техники.
Формула изобретения
20 Способ подготовки пробы для комплексонометрического определения циркония и титана, включающий разложение пробы при сплавлении ее со смесью сульфата аммония и серной кислоты, разбавление плава
25 водой и последующее комплексонометрическое титрование, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и обеспечения возможности определения из одной аликвотной части анализируемого раствора, 30 смесь сульфата аммония и серной кислоты используют в соотношении 1:4 — 8, полученный плав перед разбавлением водой вводят в концентрированную соляную кислоту, разбавление водой осуществляют до кон35 центрации соляной кислоты 1,25 — 2,00 моль, после чего добавляют раствор трилона Б до концентрации 0,0050 — 0,0055 моль, разбавляют водой, дотитровывают раствором трилона Б до изменения окраски и прибавляют
40 уротропин до рН 4,8 — 5,2.
1767386
Таблица 1*
ZrOz-TI02
Среднее квадратичное отклонение, %
Массовое соотношение сульфат аммония: серная кислота
Примечание
0,3 г титаната циркория не вскрыты полностью в смеси 2,5 r сульфата аммония и 1,35 мл концентрированной серной кислоты
Гидролиз при титровании
76,47-1 9-55
78,91-18,72
78,78-19,09
78,86 9,08
78,72-19,04
78,81-19,05
78,89-19,02
78,91-19,26
2,00-0,81
0,95-0,75
0,02-0,01
0,01-0,03
0,02-0,03
0,02-0,01
0,01-0,02
0,15-0,20
Гидролиз не отмечен
Наблюдение к.т,т. зат днено, пе еход астян т
* При этом плав вводят в HCI, которую берут в количестве 10-15 мл, раствор трилона Б добавляют в количестве 20-25 мл, нейтрализацию уротропином выполняют до рН 4,8-5,2, Таблица 2*
Количество HCI, мл
15
20 чное отклонение, „
2гОг - TiO
2 и с е нееква ати
79,0018,68
65,8033,80;
60,2339,20;
64,2035,53;
58,4541,42
0,12-0,17
0,11-0,15
0,13-0,18
О, 12-0,2 1
0,15-0,19
1, 4
1;5
1:6
1;7
1:8
* При этом раствор трилона Б добавляют в количестве 20-25 мл, нейтрализацию уротропином выполняют до рН 4,8-5,2.
1:2
1:3
1:4
1:5
1:6
1:7
1:8
1:9
Массовое соотношение сульфат аммония: серная кислота
78,7819,09;
65,9034,02;
60,1639,18;
64,3235,33;
58,3941,38;
0,02-0,01
0,02-0,01
0,04-0,02
0,01-0,03
0,03-0,05
78,9119,21;
65,9033,89;
60,2539,19;
64,2635,41;
58,41,28;
0,02-0,03
0,01-0,03
0,03-0,04
0,02-0,04
0,01-0,03
78,8119,05;
65,9234,01;
60,2139,15
64,2535,42;
58,5241,30;
0,02-0,01
0,02-0,04
0,02-0,02
0,01-0,02
0,02-0,02
1767386
Таблица 3*
* При этом плав вводят в HCI, которую берут в количестве 10-15 мл, нейтрализацию уротропином выполняют до рН 4,8-5,2.
Таблица 4
Таблица 5
Моля ное отношение
Со е жание, Массовое соотношение (NH4)2S04: Н2304
TI 02
Zr02 найдено задано
1:4
1:5
1:6
1:7
1:8
55,76.
59,49
62,00
63,75
78,71
56,06
59,29
62,25
63,74
78,86
56,23
59,60
55,82
59,38
56,53
59,78
42,55
39,21
37,40
35,26
19,03
42,86
39,25
37,59
35,30
18,78
42,53
38,68
42,72
38,75
43,02
39,10
0,852
0,986
1,075
1,172
2,680
0,849
0,980
1,074
1,170
2,720
0,857
1,000
0,847
0,994
0,853
0,990
0,852
1,000
1,083
1,174
2,700
0,849
1,000 . 1,083
1,174
2,700
0,852
1,000
0,852
1,000
0,852
1,000