Способ определения фтора

Способ определения фтора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски н

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»» 732205 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(51)М. Кл. (22) Заявлено 21.06.77 (21) 2498463/23-26

/ с присоединением заявки,%

С 01 В 7/20

С 01 И 27/48

1Ъеудерстеенный камнтет

СССР до делам нзебретеннй н етнрытнй (23) ПриоритетОпубликовано 05.05.80. Бюллетень М 17

Дата опубликования описания 08.05.80 (53) УДК 543.257.

1:546.16 (088.8) (72) Авторы изобретения

B. M. Масалович и Г. Н. Шарапова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФТОРА

Изобретение относится к аналитической химиии, а именно к способам определеия фтора при анализе промежуточных продуктов производства фтористых солей (маточные растворы криолита и фтористого алюминия), отбросных гипсов, ariaтитов, фосфоритов и др., после отделения фтора дистилляцией в виде Иг, Н ЯЕ или их солей.

Известен способ определения фтора титрованием раствором азотнокислого

10 тория 11).

Существенными недостатками этого способа являются радиоактивность торий, что в значительной степени ограничивает

15 возможность его использования в ряде лабораторий, необходимость предварительного отделения фтора дистилляцией от большинства катионов и анионов, в том числе сульфатов.

Известен прямой потенциометический способ определения фтора, основанный на измерении потенциала системы в отсутствие атанола и расчете содержания фтора с помощью калибровочного графи ка с использованием лантанфторидного алектрода 12 .

Однако применяя прямую потенциометрщо, необходимо соблюдать следующие условия.

Анализируемые и стандартные раство ры должны быть строго идентичны по солевому составу, ионной силе, а также рН 2, т. е. прямая потенциометрия применима, когда имеется полная априорная информация о сопутствующих фтору элементах и есть уверенность, что их соот ношение постоянно.

Калибровочный график должен строиться каждый раз перед замером концентраций фтора анализируемых растворов, а в случае применения метода стандартных добавок при определении фтора рассчетным путем не исключается операция пост роения и систематической проверки калибровочного графика для нахождения era углового коэффициента.

3 7322

Желательно иметь индивидуальные электроды для замера крепких и слабых концентраций фтора.

liame при соблюдении перечисленных условий коэффициент вариации при определелении фтора в модельных растворах с использованием лучших образцов электродов отечественного производства составляет

4 %.

Наиболее близким к предлагаемому по О технической сущности и достигаемому результату является способ определения фтора титрованием раствором азотнокислого алюминия в этанолововодной (1:1 об) среде при рН 5, содержащей примерно 0,2 г — ион/л натрия 13 .

Недостатками этого способа являются значительный расход этанола и сравнительно невысокая степень надежности определения фтора из-еа неблагоприятного 2О фактора пересчета, поскольку алюминий и фтор, образуя в условиях титрования

3ион АКР, реагирует в отношении

1:6, и небольшая ошибка в измерении объема раствора алюминия приводит к шестикратной ошибке в определении фтора. Коэффициент вариации при определении фтора 3,7%.

Целью изобретения является разработка надежного и простого способа определения фтора с применением раствора азотнокислого алюминия в качестве титранта, т. е. упрощение анализа и повышение точности определения.

Поставленная цель достигается тем, 35 что титрование проводят в среде 6,06,5 м/л сульфата аммония при рН раствора 2,5-3) 5.

Введение в титруемый раствор сернокислого аммония определенной концент рации позволяет .количественно без промежуточных стадий осуществить реакцию:

F +ВО + M, AQF50 (1)

Д

Введение других солей, например . азотнокислого или хлористого аммония, не приводит к количественному получег+ нию иона МГ изза образования в присутствии анионов Йб И И смеси фтооидных компонен. ов алюминия с азлич=".-1ье... соотношением "oMEIQHGHTGB.

Выбор NH4 в сравнении, например, с + или ИО обусловлен частичным образованием с катионами щелочных металлов трудно растворимых кристаллов с соотношением И.: Г -1:6.

Отличительны1ли гризнаками предлагаемого изобретения являются введение

05-» 4 в титруемый раствор аммония се пэк .слого до его концентрации 6,0 — 6,5 М создание рН титруемого раствора в пределак 2,5-3,5.

При меньшей, чем 6М концентрации аммония сернокислого реакция взаимодействия фтора и алюминия протекает в три стадии: первоачально образуется смесь NF и ЮР, затем ЮГ г+ г и, наконец, A9F что соответствует трем скачкам потенциала при титровании с потенциометрической индикацией конечной точки титрования (к.т.т.) (электроды лантанфторидный и хлоридсеребряный) (см. фиг. 1 кривые 1 и 2).

На фиг. 1 показан график с кривыми потенциометрического титрования. F в виде NaF (лантанфторидный и хлоридсеребряный электроды) .

Кривая 1. 19 мг Р, рН 3, раствор, 2,0 М по . (ИИ ) 50,С =0,3493 М

4 г 4 Деево,1, (Vo„ =70 мл). з з

Кривая 2. 3,8 мг F, рН 3, раствор, 4,9 М по (NH ) SO, C -"0,06986 М (Voq+;70 мл). за г 4 Ае(м )

Кривая 3. 3,8 мг F, рН 3, раствор, 6,0 М по (И 4) БО С =0,06986М (7Овщ =70 мл). ь

4 2 4 АР(НО1

Причем первый и второй скачки потенциала наиболее четко выражены при значительной концентрации фтора (1 9-50 мг в титруемом объеме). Это является недостатком метода с потенциометрической индикацией к.т.т., поскольку первый или второй скачки потенциала могут быть ошибочно приняты за конец титрования.

При большей, чем 6,5 М концентрации аммония сернокислого затруднительно установить необходимое значение рН раствора.

При рН 3,5 образуются соединения с отношением фтора к алюминию более 1, а при рН 2,5 образуется слабая фтористоводородная кислота.

В обоих случаях наблюдается искажение результатов определения фтора.

В выбранных условиях кривая титрования с поте нциометриче ской инд яка цией к.т.т. имеет один скачок потенциала, соответствующий образованию разнолигандного комплекса А8 50< без промежуточных стадий образования вышеупомянутых форм ионов алюминия с фтором. (см. фиг. 1, кривая 3). Изменение потенциала в к.т.т. составляет 80-90 мВ при изменении объема 0,07 М титранта на 0,5 мл.

Предлагаемый способ определения фтора позволяет применить биамперометри5 7322 юскук} индикацию к.t.T. (два алюминиевых электрода, см. фиг. 2).

Не фиг. 2 показан график с кривыми биамперометрического титрования F в виде Няб}Г (два алюминиевых электрода) .

-6,7 мг, раствор, 6,0 M по (NH4) 50, PH 3, Е =20 мВ (/ в}} =70 мл).

Причем биамперометрическая индикация к. т.т., как наиболее четкая и позволяющая анализировать растворы с широ- 10 ким диапазоном концентраций фтора, предпочтительнее потенциометрической.

Пример 1. Определение фтора с биамперометрической индикацией к.т.т.

Навеску 0,47%-ного раствора И > Ь}F < }5 в количестве 2 г, взятую с точностью

0,0002 r, помещают в полиэтиленовую ячейку, добавляют 2 г сульфата аммс ния, одну каплю 10%-ного раствора сер-. ной кислоты, перемешивают раствор

7"

3-4 мин магнитной мешалкой, Затем да.:= бавляют 60 мл насыщенного раствора сульфата аммония, рН которого предвари=- тельно доведен до 3 раствором серной кислоты, и титруют 0,06 М раствором нитрата алюминия с биамперометрическсй индикацией к.т,т., налагая на алюминиевые электроды напряжение 20 MB.

Определено 0,48%Н ЯГ со среднеквадратичной ошибкой единичного опреде- Ы пения 0,016%.

Пример 2. Определение фтора с потенциометрической индикацией к.т.т. 10 мл исследуемого раствор фтс- ристого натрия, содержащего около 4 мг фтора, помещают в полиэтиленовую ячейку, .добавляют 9 г сульфата аммония, две капли 1 0 / -ного раствора серной кислоты, перемешивают раствор 3-4 мин

40 магнитной мешалкой. Затем добавляют

60 мг насыщенного раствора сульфата аммония, рН которого предварительно доведен до 3 раствором серной кислоты, и титруют 0,06 M раствором нитрата алюминия с потенциометрической индикацией к.т.т. (лантанфторидный и хлоридсеребряный электроды).

Предлагаемый способ применим для е

50 определения фтора, находящегося в растворе в виде фтористого натрия или кремнефтористоводородной кислоты.

Таким образом, преимуществами пред55 пагаемого способа являются упрощение условий титрования за счет исключения этанола и увеличение точности анализа, посксльк у ошйгка а измсре}}ии объема

05 6 титранта приводит к однократной (а не шестикратной в сравнении с известным) ошибке в определении фтора.

Катионы металлов, образующие нерастворимые или комплексные соединения с фтором (например с},((д,Щ и др.), должны отсутствовать. Это необходимое усло» вие, общее для всех титрометрических методов определения фтора, нашедших практическое грименение.

На погрешность определения фтора предлагаемым способом ье оказывают

22=к(pетный (весовой tto отношению и фтору) збыток хлоридов и нитратов, 10=кратный избыток натрия и калия, 2-кратный избыток фосфатов и практичес

a=i люоое количество сульфата и аммония.

Предлагесмы.. титрометрический способ позволяет a:}aë}iàèi}oíaòü трудно }.}азпагеемые объекты (отбрасный сульфат кальция, цолучеющийся в процессе обработки фпюорита серной кислотой,, фосфориты. аппетиты и др.) „ограничиваясь однократной дистилляцией фтора при

О

290 С (повторная общепринятая дистилляция фтора при 135 С исключеется., поскольку серная кислота, попадающая и

Q пист лл -; при = 8 Q, посте He}" i paëaaa ции аммиака};, анализу не мешает).

Прз::.а-;-.a}: =-л. способом можно определять —.16 "::г фтсря B объеме 100 мп (5 .10 :=8. D згь|п). Растворы с бс=пее в} ca,ñ(д к:) тГентдацией, фтора неоỠ—. димо o зб п :".ь

Упрощение условий титрования чистых ра.створов (",} . :- }-!F, H G } F< и их. ме.сей дости-ается за счет исключения эта= иола. Коэффициент вариации при определении фтора предлагаемым способом в растворах, содержащих Н БГ при рН 3, составляет 3,3%, при рН 3,4-3,5 -1,8%, а в растворах, содержащих фтор в вгпе

HF или ЙОР,, при рН 2,7 составляет

3,5 - 1,6%.

Формула и:-: —..-. :з: з = -.ã:

Способ определения фтора титровением раствором соли алюминия с зпектрометри = ческой индикацией конечной очки титрОвания о т л и ч е .-. щ я и с я тем что, с целью упрощз-ия енпизе и повы— шения точности определения фтора, титрование проводят в среде 6.0-6,.5 м, л

7 732205 8 сульфата аммония при рН раствора 2. Ж Заводская лаб., 14 5, 1976, 2,5-3,5. с. 522.

Источники информации, 3. Стенина Н. И., Лапшанова Н. С. принятые во внимание при експертизе Методы аналитического контроля и фиэи1. Международный стандарт НСО, ко химические исследования неорганичес1693 76, Криолит натуральный и искусст- ких соединений. вып. 32. Свердловск, не нный. 1973 r., с. 50 (прототип).

Д,ed

Составитель А. Жаворонкова

Редактор Л. Курасова Техред О. Андрейко Корректор 10. Макаренко

Заказ 1641/14 Тираж 565 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4