Способ фазового определения соединений висмута
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Зая»«o 17. 04. 81 (2) ) 3277111/23-26 (51) М. Кл. з с присоединением заявки .% (23) Приоритет
С 01 и 31/00
С 01 Я 29/00 фЬаударстмкный комитет
СССР аа делам иэабретеиий и атерытий
Опубликовано 07. 11. 82. Бюллетень ¹ 41
Дата опубликования описания 07. 11.82 (53) УДК 543.1. .056:546.87 (088.8} (72) Автор изобретения
Я. Г. Лысак
3 1 Р1 tt ., i Åú! Ф:f,1 (1 яэ С, g с. q .г
1 !SЛй 1-,:",Г
Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ФАЗОВОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ
ВИСМУТА
Изобретение относится к хими.ческой метрологии малых и ультрамалых количеств висмута в природных материалах и технологических продуктах и может быть использовано при химическом фазовом анализе разноS образных висмутсодержащих объектов.
Известны способы химического фазового определения висмута, например, способ, согласно которому сперва выде- „ ляют сумму окисленного и самородного висмута обработкой 0,5 н. соляной кислотой в течение 3 ч при перемешивании ° В остатке определяют суль. фиды висмута 313.
По этой методике наблюдается частичное растворение сульфидов висмута при обработке соляной кислотой и нет четкого разделения фаз.
Известен метод последовательного го разделения трех фазовых форм висмута. Для переведения окисленных соединений висмута в раствор проводят обработку анализируемого материала
2 при перемешивании с 54-ным раствором тиомочевины в 0,5 н. серной кислоте в токе водорода или азота.
Нерастворимый остаток обрабатывают
О, 1 н. раствором азотнокислого серебра и 0,5 н. азотной кислоты при перемешивании ° При этом происходит разделение самородного и сульфидов висмута Е2 3, Применение тиомочевины для раствоворения окисленных соединений висмута имеет ряд недостатков: необходимо использовать аппарат Киппа для получения водорода или прибор для получения азота; переведение висмута в растворе с тиомочевиной в условия
его определения приводит к значительным потерям элемента, тиомочевина в некоторой степени растворяет и висмут самородный (10-154 ).
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ фазового анализа соединений висмута с
Растворитель Время переме- .Найдено висмута в растворе, отн, I шивания, ч окисленного
0,1 н. К! в
0 1 н Н 504
0,1н. К1е
0,2, н. Н 504
83,0
1,2
87,3
1 3
3 97239 применением селективного растворителя окисленных форм висмута -33-ная фенилуксусная кислота и 0,4 н. соляная кислота.
Известный способ фазового анализа висмута основан на последовательном растворении окисленных соединений висмута в солянокислом растворе фенилуксусной кислоты, самородного висмута - в азотнокислом растворе сереб- 1© ра и сульфида висмута - в разбавленной азотной кислоте (1:1) при 80" о
90 C. Оптимальными условиями селективного растворения окисленных соединений висмута являются обработка ана- 1% лиэируемого материала 1,0-2,0 г
50 мл горячей 3 6-ной фенилуксусной кислоты в 0,4 н. соляной кислоте и перемешивание в течение 10 мин при
80оС. Для разделения самородного вис- 2о мута и его сульфидов остаток после растворения окисленных соединений обрабатывают 50 мл 0,1 н. раствора азотнокислого серебра в 1н. НМО при перемешивании в течение 1 ч. В 25 фильтрате определяют самородный вис" мут„ в остатке - сульфидные ооединения висмута (3 1.
Известный способ имеет ряд недостатков: применение фенилуксусной . Зв кислоты в качестве селективного растворителя неэффективно вследствие сильного растворения самородного висмута, нестабильность растворения окисленных форм висмута, необходимость фильтрования сильно-нагретых растворов вследствие быстрого выпадения кристаллов кислоты, специфический устойчивый запах фенилуксусной кислоты, что требует проведения анализов в специальном помещении, неприемленость применения аэотнокислого серебра для растворения самородного висмута в случае, если его содержание <0,013. Это связано с ошибками при титровании непрореагиррвав-.. шего серебра раствором хлористого натрия в присутствии хромата как индикатора (косвенный метод),влиянием ио0 ф нов серебра на определение висмута непосредственно в фильтрате известными методами.
Цель изобретения - повышение воспроизводимости, экспрессности и селективности количественного разделения фазовых соединений висмута с помощью селективных растворителей при его общем содержании 1,0-0,0005"6 в анализируемом материале.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу фазового анализа на висмут окисленные соединения растворяют в селективной растворителе -0,1-0,2 н. раствор иодистого калия в 0,3-0,5 н. серной кислоте в при- сутствии сернистокислого натрия, самородный висмут -0,2-0,3 н. раствор азотной кислоты, сульфидные соединения висмута - азотная кислота . 1 при нагревании до 80-90оС, Способ включает в себя следующие аналитические операции: взятие навесок анализируемого материала; обработка селективным растворителем при перемешивании на механической мешалке; фильтрование; доведение фильтрата до заданного объема и отбор аликь.т; приливание необходимых реактивов; измерение интенсивности окрашенного раствора.
Проводят исследования по применению более "мягких" селективных растворителей для окисленных соединений висмута - раствор иодистого калия в верной кислоте в восстановительной среде. Для определения оптимальных условий селективного растворения применяют искусственные эталоны, содержащие отдельно все три монофракции висмута.
В табл. 1 приведены результаты селективного растворения окисленных минералов висмута и самородного висмута в зависимости от кислотности среды (0,2 этапона, содержащего
0,1 мг 81,. 50 мл растворителя, 0,1 r
Ма АБО 3).
Таблица1
972390.Растворитель
Время перемешивания, ч самородного окисленного
0 1 н. К! в
0 3 н. Нй50,!
2,6
90,2
0,1н. К! в
0,5 í. H SO
98,5
0 í. Kl в
1,0 н. H SO
98,4
7,2 01н.Kl в
2,0 н, H
98,2
11,2
01 í. Kl в
0,3 н. НС!
55,0
99,2
Таблица 2
Время перемешивания, ч
Растворитель ю е » окисленного самородного сульфидов
;О l í. Kl в
0,5 н. Н ЬО, 4,1
0,4
98,5
0,2 н. Kl в
0,5 н, H@SO@
5,4
98,4
0,3
0,3 í. К! в
О, 5 н. НфО
0,2
97,9
0,5 н. KI в
0,5 í. H SO
16,6
98,7
0 5
1,0н. Kl в
0 5 н Н15ОФ
0,8
97,8
19,7
2,0 н. Kl в
0,5 н. HgSO
28,6
0,6
98,1
Из данных табл. 1 следует, что оптимальной кислотностью можно считать 0,3-0,5 н. по серной кислоте.
Концентрацию серной кислоты выше
0,5 н. использовать нецелесообразно из-за увеличения растворимости ,самородного висмута. При замене серной кислоты на соляную в селективном растворителе в растd
Продолжение табл. 1
Найдено висмута в растворе, отн. Ф вор переходит до 553 самородного висмута.
В табл. 2 приведены результаты по растворимости окисленных соединений висмута при концентрации иодида калия в интервале 0.1-0.2 н(0,2 r э тTа л о нHа, содержащего 0,1 мг минерала висмута, 50 мл растворителя, О, l r. Na@SOg 18-20 С).
Найдено в растворителе висмута, отн, 2390 8. тель - характеризуется быстротой растворения, избирательностью дейст-
-вия и простотой последующего опреде ления. Добавка сернистокислого нат$ рия (как восстановителя) необходима для поддержания восстановительной среды и предотвращения окисления иодид-ионов до элементарного йода.
Выбранное количество восстановителя 6 является достаточным для поддержания среды селективного растворения окисленных соединений висмута °
Растворимость самородного и сульфидного висмута в азотной киси лоте (0,2 r эталона, содержащего
0,1 мг минерала висмута 50 мл раство.рителя, 18-20 С) приведена в табл. 3.
Таблица 3
Растворитель
Время перемешивания, ч самородного сульфидного
97,4
0,1 í. HN0>
0,2 н. HNO
3,0
98,6
О, 3 í. HNO
99,2
99,6
8,0
1,0 н. НМО
14,0
100,0
21,6
100,0
На практике целесообразно использовать в качестве селективного растворителя самородного висмута 0,2: 0,3 н. азотную кислоту.
Ь 4$
В результате исследований по селективной растворимости соединений висмута разработана схема химического.
Фазового анализа висмутсодержащих материалов.
Навеску анализируемого материа-.
5$ ла 0,1-2,0 r помещают в коническую колбу емкостью l00" 150 мл, приливают
50 мл 0,1 í. Kl в 0,5 н. H SO, coУвеличение концентрации иодида калия больше 0,2 н. раствора приводит к повышенной растворимости самородного висмута. Кинетика растворения висмутовых минералов показывает, что при использовании сепективного растворителя окисленных минералов висмута (висмутовых охр) извлечение их в раствор почти количественное (95-984). В этих условиях другие минералы висмута растворяются незначительно (висмут самородный на 354, сульфиды висмута менее 13).
Следовательно, иодид калия в сернокислой среде в присутствии восстановителя - как селективный раствориПример . Определение висмута окисленных мИнералов. держащего О,1 r йа ЯО, закрывают
Э плотно пробкой и перемешивают в течение 3 ч на механической мешалке.
Фильтруют через фильтр (синяя лента) с тампоном из фильтробумажной массы и промывают .1-2 раза 0,1 н. Н Ь04..
Фильтрат 100- 120 мл кипятят с додав .лением 304,-ной перекиси водорода до, полного Разрушения иодидного комплекса висмута и удаления иодидов.
Осаждают висмут аммиаком (1:1) с добавкой хлорного железа в качестhe коллектора.. Гидроокиси на фильтре промывают слабым раствором аммиака (1: 100) и растворяют и 20-30 мл горячей 0„5 н. соляной кислоты с последующим анализом одним из известных методов.
9 972390
Схема химического фазового определения соединений висмута
Навеска 0,1-2,0 г
Перемешивание с 50 мл 0,1 н. К1 в 0,5нН2504 в присутствии 0,1 г йа 503 в течение 3 ч
Фильтрат
Остаток
Bi окисленных минералов
Фильтрат
Остаток
Bi самородный
Перемешивание с 50 мл
НМО3 (1:1) 30 мин при
80-90 С
Фильтрат
Bi сульфидов
Остаток
Наименование растворителя
Способ
Перешло-в раствор висмута, отн. 3 самородного сульфидных соединений окисле нных соединений
Известный 53-ная тиомочевина в
0,5 н.
98, 0
4,7
9,9
Н2SO4 в токе
Н2 Hs lH HМ2 " 3 и 0,5 н. ННО
ННО (1:1)
Прототип 3 -ная Фенилуксусная кислота и 0,4 н.
НС1
3,4
99,7
78,4
99,4
99,6
100,0
94,0
16,1
12,4
Определение самородного висмута. 20
Остаток после отделения окисленных минералов висмута обрабатывают 50 мл
0,2 н, азотной кислоты при перемешивании в течение 2 ч при комнатной
TeNnepaType. Фильтруют через фильтр (синяя лента) с фильтробумажной мас-. сой, промывают 1-2 раза 0;05 н. азотной кислотой. К фильтрату приливают
0,5-1,0 мл 5Ф-ного хлорного железа и осаждают гидроокиси аммиаком 30 (1: 1}.! Промывают гидроокиси аммиаком
1:100 и растворяют в 20-30 мл 0,5 н. соляной кислоты. В солянокислом растворе определяют содержание самородно".
ro висмута. 35
В.остатке после отделения окисленным минералов и самородного висмута определяют сульфиды висмута. Для это- . го остаток оэоляют и прокаливают в
Перемешйвание с 50 мл
0,2 н. НАВОЗ 2 ч при 18-22"С
Вi нерастворимых соединений муфеле при 400-450ОC. Прокаленный остаток растворяют в 30-40 мл азотной кислоты (i: 1) при кипячении в течение 15-20 мин. Фильтруют через фильтр и в фильтрате определяют содержание сульфидных минералов висмута.
В табл. 4 приведены результаты фа зового анализа соединений висмута в искусственных эталонах и в образцах с известным содержанием каждой отдельной фазы висмута предлагаемым и другими известными способами.
Преимущество предлагаемого спосо.ба по химическому фазовому определению соединений висмут (общее содержание 1,0-0,00053) заключается в простоте проведения селективного растворения с меньшими затратами времени, доступности применяемых реактивов.
Т а б л и ц а 4
972390
12
Продолжение табл ° 4
Наименование растворителя
Способ
Перешло в раствор висмута, отн. окисленных соединений сульфидных соединений самородного
Последующие операции аналогично известному способу
Предлаra-. емый
98,5
100,0
4,1
98,6
0,4
4,6
Формула изобретения
Способ фазового определения сое."динений висмута, включающий последовательное и селективное растворение окисленного, самородного висмута и . рульфидных соединений с помощью разбавленной азотной кислоты (1:1) при 80-90 С и последующую регистрацию висмута в растворах одним из известных методов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения се лективности разделения фазовых соеди нений висмута, в качестве селектив" ных растворителей используют для окис40
Составитель А. Жаворонкова
Техред Е.Харитончик Корректор М. Демчик
Редактор С ° Крупенина
Заказ 8507/35 Тираж 887 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
0,1".н. Kl u
0,5 í. H S0< и
2 3
0,2 н. НМО
Растворение сульфидов Bl аналогично известному способу ленных минералов 0,1-0,2 н. раствор иодистого калия в 0,3-0,5 н. серной кислоте в присутствии сернистокислого натрия, а для самородного висмута0,2-0,3 н. раствор азотной кислоты.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Леонтьева К. Д, Анализ руд цветных металлов и продуктов их переработки. Сб. научн, трудов Гинцветмета, И., 1964, с. 144.
2. "Заводская лаборатория", 35
М 10,. 1969, с. t169.
"3. Заводская- лаборатория", 36, Ф 8, 1970, с. 916 (прототип).