ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ПОРОШОК ЖЕЛЕЗНЫЙ
Методы определения кремния
ГОСТ 16412.3-91
КОМИТЕТ
СТАНДАРТИЗАЦИИ И МЕТРОЛОГИИ СССР
Москва
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ПОРОШОК ЖЕЛЕЗНЫЙ
Методы
определения кремния
Iron powder.
Methods for the determination of silicon
|
ГОСТ
16412.3-91
|
Дата введения 01.07.92
Настоящий
стандарт устанавливает гравиметрический (при массовой доле кремния от 0,2 % и выше)
и фотометрический (при массовой доле кремния от 0,01 до 0,5 %) методы
определения кремния в железном порошке.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Общие требования
к методам анализа - по ГОСТ
28473.
2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
2.1. Сущность метода
Метод основан на
выделении кремния в виде полимеризованной кремниевой кислоты
из кислого раствора, ее дегидратации и взвешивании полученного диоксида
кремния.
2.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Тигли платиновые
по ГОСТ
6563.
Кислота соляная
по ГОСТ
3118 и разбавленная 1:1, 1:2 и 1:50.
Кислота азотная
по ГОСТ 4461.
Кислота серная
по ГОСТ 4204,
разбавленная 1:1.
Кислота
фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Натрий
углекислый по ГОСТ
83.
Калий роданистый
по ГОСТ 4139.
2.3. Проведение анализа
2.3.1. Навеску
железного порошка массой 2 г (при массовой доле кремния от 0,20 до 0,50 %) и 1
г (при массовой доле кремния свыше 0,50 %)
помещают в стакан вместимостью 250 см3 и проводят растворение
навески и выделение кремниевой кислоты по одному из описанных ниже методов.
2.3.2. Солянокислотный метод
В стакан с
навеской приливают 50 см3 соляной кислоты (1:1) и растворяют при
слабом нагревании в течение 7 - 10 мин.
Добавляют 5 см3 азотной кислоты и продолжают нагревание до
растворения пробы. Затем к раствору приливают 20 - 30 см3 горячей воды и
фильтруют нерастворившийся в кислотах остаток
на фильтр средней плотности «белая лента». Осадок промывают 3 - 4 раза горячей соляной
кислотой (1:50), помещают его в платиновый тигель, высушивают и озоляют.
Тигель охлаждают,
добавляют 1 г углекислого натрия, накрывают крышкой и сплавляют при температуре
не ниже 1000 °С.
Тигель с крышкой
помещают в стакан вместимостью 200 см3, прибавляют 20 см3
соляной кислоты (1:2) и нагревают до полного растворения плава. Тигель с крышкой
извлекают из стакана, ополаскивают водой и присоединяют раствор к
основному фильтрату.
Раствор
осторожно выпаривают досуха, прокаливая остаток при температуре 130 -
140 °С.
Сухой остаток
смачивают 10 см3 соляной кислоты и снова выпаривают
досуха.
После охлаждения
к сухому остатку приливают 10 - 20
см3 соляной кислоты, нагревают в течение 2
- 3 мин, добавляют
100 - 150 см3 горячей воды и
нагревают содержимое стакана до растворения солей.
Горячий раствор
с осадком кремниевой кислоты быстро фильтруют на два фильтра «белая лента».
Осадок промывают
горячей соляной кислотой (1:50) до отрицательной реакции промывных вод на
железо (по реакции, с раствором роданистого калия) и затем 2 - 3 раза водой. Фильтр с
осадком кремниевой кислоты помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют и
прокаливают при температуре 1000 - 1100 °С
до постоянной массы.
Затем тигель с
осадком охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Осадок смачивают 3 -
5 каплями воды, добавляют 2 - 3 капли серной кислоты, 3
- 5 см3
фтористоводородной кислоты и осторожно выпаривают содержимое тигля до удаления
паров серной кислоты. Тигель прокаливают при температуре 1000 - 1100 °С до постоянной массы, охлаждают в эксикаторе и
взвешивают.
2.3.3. Серносолянокислотный метод
В стакан с
навеской приливают 30 - 50 см3
соляной кислоты (1:1) и нагревают до растворения пробы, затем добавляют по
каплям небольшое количество азотной кислоты до прекращения вспенивания раствора
и выпаривают раствор досуха.
Охлажденный
сухой остаток смачивают 20 см3 серной кислоты (1:1) и
нагревают до появления белых паров серной кислоты, которым дают выделяться в
течение 3 - 5
мин. Стакан снимают с плиты, охлаждают, осторожно приливают по стенкам стакана
15 см3 соляной кислоты, слегка перемешивая содержимое стакана. Спустя 1 - 2 мин приливают 120 - 130 см3 горячей воды и нагревают до растворения
солей. Далее проводят анализ, как приведено в п. 2.3.2.
2.4. Обработка результатов
Массовую долю
кремния (X) в процентах вычисляют по формуле
где m1 - масса тигля с осадком диоксида
кремния до обработки фтористоводородной кислотой, г;
m2 - масса тигля с остатком после обработки фтористоводородной
кислотой, г;
m3 - масса тигля с
осадком контрольного опыта, г;
m4 -
масса тигля с остатком контрольного опыта после обработки фтористоводородной
кислотой, г;
0,4674 -
коэффициент пересчета с диоксида кремния на кремний;
m - масса навески
железного порошка, г.
2.5.
Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений не
должны превышать значений, приведенных в таблице.
Массовая доля кремния, %
|
Абсолютные допускаемые
расхождения, %
|
От 0,01 до 0,02 включ.
|
0,003
|
Св. 0,02 » 0,05 »
|
0,005
|
» 0,05 » 0,10 »
|
0,010
|
» 0,10 » 0,20 »
|
0,020
|
» 0,20 » 0,50 »
|
0,030
|
» 0,50 » 1,00 »
|
0,040
|
» 1,00 » 2,00 »
|
0,070
|
3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ
КРЕМНИЯ
3.1. Сущность метода
Метод основан
на реакции образования желтой кремнемолибденовой
гетерополикислоты, восстановления этого соединения аскорбиновой кислотой до
кремнемолибденовой сини и измерении оптической плотности окрашенного раствора.
Влияние фосфора
и ионов Fe (III) устраняют добавлением лимонной кислоты.
3.2. Аппаратура, реактивы
и растворы
Фотоэлектроколориметр
или спектрофотометр.
Тигли платиновые
по ГОСТ
6563.
Кислота соляная
по ГОСТ
3118, разбавленная 1:1, 1:5, 1:20 и 1:200.
Кислота азотная
по ГОСТ 4461.
Кислота серная
по ГОСТ 4204,
разбавленная 1:1 и 4:5.
Кислота лимонная
по ГОСТ
3652, раствор с массовой долей 8 %.
Аммоний
молибденовокислый по ГОСТ 3765,
раствор с массовой долей 5 %, приготовленный из перекристаллизованного
реактива. Хранят в полиэтиленовой посуде.
Натрия гидроксид
по ГОСТ 4328,
раствор с массовой долей 10 %.
Кислота
аскорбиновая, раствор с массовой долей 2 %; готовят непосредственно перед
употреблением.
Натрий
углекислый по ГОСТ
83.
Кремния диоксид
по ГОСТ
9428.
Стандартные
растворы кремния.
Раствор А:
навеску диоксида кремния массой 0,2139 г, предварительно прокаленную до
постоянной массы при температуре 1000 - 1100 °С, помещают в
платиновый тигель, прибавляют 2 г углекислого натрия, закрывают платиновой
крышкой и сплавляют при температуре 1000 - 1100
°С. Тигель охлаждают, помещают в стакан
вместимостью 250 см3, приливают 50 см3 воды и нагревают
до полного растворения плава. Раствор кремнекислого натрия фильтруют в мерную
колбу вместимостью 1 дм3. Фильтр промывают 4 - 5 раз горячей водой.
Раствор в колбе охлаждают, добавляют 20 см3 раствора гидроксида
натрия, доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3
раствора А содержит 0,0001 г кремния.
Устанавливают
массовую концентрацию стандартного раствора кремнекислого натрия А: 100 см3
раствора помещают в стакан вместимостью 250 см3, приливают 20 см3
соляной кислоты (1:1) и выпаривают досуха. Сухой остаток смачивают 5 -
7 см3 соляной кислоты, снова
выпаривают досуха и нагревают в течение 1 ч при температуре 130 - 140 °С. Приливают 10 - 15 см3 соляной кислоты (1:1), 100 см3
горячей воды и нагревают до кипения. Кремниевую кислоту отфильтровывают на два
фильтра «белая лента». Осадок промывают пять раз горячей соляной кислотой
(1:20) и еще два раза горячей водой. Фильтр с осадком помещают в платиновый
тигель, высушивают и озоляют. Осадок прокаливают при температуре 1000 - 1100 °С. Тигель с осадком охлаждают в эксикаторе и взвешивают.
Осадок смачивают 2 - 3 каплями воды, добавляют 2 -
3 капли серной кислоты, 3 - 5 см3
фтористоводородной кислоты и осторожно выпаривают
содержимое тигля досуха. Остаток в тигле
прокаливают при температуре 1000 - 1100 °С, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.
Массовую
концентрацию раствора (Т), выраженную
в граммах кремния на 1 см3, вычисляют по формуле
где m1 - масса тигля с осадком диоксида кремния до обработки
фтористоводородной кислотой, г;
т2 - масса
тигля с остатком после обработки фтористоводородной кислотой, г;
m3 -
масса тигля с осадком контрольного опыта до обработки фтористоводородной
кислотой, г;
m4 - масса тигля с
остатком контрольного опыта после
обработки фтористоводородной кислотой, г;
0,4674 -
коэффициент пересчета диоксида кремния на кремний;
V - объем стандартного раствора, взятый для анализа, см3.
Раствор Б: 50 см3
раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 250 см3, доливают до
метки водой и перемешивают. 1 см3 раствора Б содержит 0,00002 г
кремния.
Растворы хранят
в полиэтиленовой посуде.
Железо
карбонильное, ос.ч.
3.3. Проведение анализа
Массу навески
железного порошка 0,5 г (при массовой доле кремния от 0,01 до
0,05 %) или 0,2 г (при массовой доле кремния от 0,05 до 0,5 %) помещают в
стакан вместимостью 250 см3, приливают 20 - 30 см3
соляной кислоты (1:5), нагревают 5 - 7 мин, не доводя до кипения. Затем приливают 1 см3
азотной кислоты и продолжают нагревать до полного растворения навески.
Приливают 20 см3 воды и кипятят 7 - 10 мин до полного удаления
оксидов азота. Не растворившийся в кислотах
остаток отфильтровывают на фильтр «белая лента».
Стакан протирают
кусочком фильтра и споласкивают водой. Осадок на фильтре
промывают 3 - 4 раза горячей соляной кислотой (1:200), а затем 3 - 4 раза
небольшими порциями горячей воды. Фильтрат сохраняют (раствор 1). Фильтр с
осадком помещают в платиновый тигель, высушивают и озоляют. Затем прибавляют
0,5 г углекислого натрия и сплавляют в течение 15 мин при температуре не ниже
1000 °С. Тигель охлаждают, помещают в стакан,
в котором проводилось растворение навески, приливают 15 см3 соляной
кислоты (1:5) и нагревают до полного растворения плава. Тигель вынимают,
ополаскивают водой; раствор охлаждают, присоединяют к раствору 1, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3,
доливают водой до метки и перемешивают.
Раствор
фильтруют через сухой фильтр «белая лента» в коническую колбу
вместимостью 100 см3, отбрасывая первые порции фильтрата,
предварительно ополоснув ими колбу.
Отбирают
аликвотную часть раствора 10 см3, переносят в мерную колбу
вместимостью 100 см3, прибавляют 50 см3 воды и 10
см3 раствора молибденовокислого аммония. Появление осадка или легкой
опалесценции при добавлении молибденовокислого аммония свидетельствует о
кислотности раствора, необходимой для образования кремнемолибденового
комплекса. Через 10 мин после добавления раствора молибденовокислого аммония
приливают 5 см3 серной кислоты (4:5), 5 см3 раствора
лимонной кислоты и 5 см3 раствора аскорбиновой кислоты. После
добавления каждого реактива растворы перемешивают. Полученный раствор доливают
водой до метки, перемешивают и выдерживают в течение 30 мин. Значение
оптической плотности раствора измеряют на спектрофотометре при λ = 810 нм или на
фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим максимум пропускания при λ = 610 нм.
В качестве
раствора сравнения применяют аликвотную часть раствора анализируемой пробы, в
которую добавляют все реактивы, кроме молибденовокислого аммония.
Массовую долю
кремния с учетом поправки контрольного опыта определяют по
градуировочному графику.
3.4. Построение
градуировочного графика
При массовой доле
кремния от 0,01 до 0,05 %.
В шесть стаканов
вместимостью 200 см3 помещают по 0,5 г карбонильного железа. В пять
из них добавляют последовательно 2, 4, 6, 8, 10 см3
стандартного раствора Б, что соответствует 4 · 10-5; 8 · 10-5; 1,2 · 10-4; 1,6
· 10-4; 2 · 10-4 г кремния.
Шестой стакан служит для проведения
контрольного опыта. В стаканы приливают по 30 см3 соляной кислоты (1:5), нагревают 2 - 3 мин и далее проводят
анализ по п. 3.3.
При массовой доле
кремния от 0,05 до 0,5 %.
В шесть стаканов
вместимостью 200 см3 помещают по 0,2 г карбонильного
железа. В пять из них добавляют последовательно 2, 4, 6, 8, 10 см3 стандартного раствора А, что
соответствует 2 · 10-4; 4 · 10-4; 6 · 10-4; 8 · 10-4; 1 · 10-3 г кремния. Шестой
стакан служит для проведения контрольного
опыта. В стаканы приливают по 20 см3 соляной кислоты (1:5) и далее
проводят по п. 3.3.
По полученным
величинам оптической плотности и соответствующим им значениям концентрации
кремния строят градуировочный график.
3.5. Обработка результатов
3.5.1. Массовую
долю кремния (X) в процентах вычисляют по формуле
где m1 - масса кремния, найденная по градуировочному графику, г;
m - масса навески
анализируемого образца, соответствующая аликвотной части раствора, г.
3.5.2.
Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений не
должны превышать значений, приведенных в таблице.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ
ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И
ВНЕСЕН Академией наук УССР
РАЗРАБОТЧИКИ
В.Н. Клименко, канд. техн.
наук; А.Е. Кущевский, канд. хим. наук; В.А. Дубок, канд. хим.
наук (руководитель темы); В.И. Корнилова, канд. хим. наук; В.В.
Гарбуз, канд. хим. наук; Л.Д. Бернацкая
2. УТВЕРЖДЕН И
ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению
качеством продукции и стандартам от 16.05.91 № 692
3. ВЗАМЕН ГОСТ 16412.3-80
4. ССЫЛОЧНЫЕ
НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие требования. 1
2.
Гравиметрический метод определения кремния. 1
3. Фотометрический
метод определения кремния. 3
|