Титриметрический метод анализа

4.1 Титриметрический метод определения алюминия.

Сущность метода: метод основан на связывании всех компонентов анализируемого сплава в комплексы раствором трилона Б. титровании избытка трилона Б раствором сульфата меди, разложении комплексоната алюминия фторидом аммония или натрия и последующем определении алюминия титрованием стандартным раствором меди (И) амперметрически или в присутствии индикатора 1 (2-пириднлазо)-2-нафтола.

Реактивы и растворы:

pH-метр pH 340 или другой прибор того же класса со всеми принадлежностями.Установка для титрования с амперометрической индикацией конечной точки титрования (чертеж) состоит из стакана / вмести­мостью 250—300 см³ для анализируемого раствора; двух платино­вых индикаторных электродов 2 длиной 20 —25 мм и диаметром 0,8—1 мм; магнитной мешалки 3 для перемешивания раствора в процессе титрования; источника заданного тока 8 (аккумулятора или сухой батареи) напряжением 1,8 В; переменного сопротивле­ния в на 1 МОм для установления поляризующего тока 2—10 мкА; микроамперметра 7 со шкалой на 25 мкА, последовательно вклю­ченного в цепь; потенциометра 5, включенного параллельно в цепь для измерения напряжения на электродах; бюретки 4 вместимо­стью 25 см³.

Цена деления шкалы потенциометра должна быть не менее 5 мв, что при скачке потенциала в точке эквивалентности обеспе­чивает отклонение стрелки по шкале прибора не менее чем на 20 — 25 делений. В качестве потенциометра можно использовать pH- метры pH 340, pH 121 или ЛПМ-60 в режиме милливольтметра.

Смесь для обновления поверхности электродов: к 20 см5 соляной кислоты (1:5) добавляют несколько капель перекиси водорода.

Стандартный раствор алюминия: 1 г алюминия растворяют в 10 cm^j соляной кислоты (1:1), раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см³ и доливают до метки водой.

1 см³ раствора содержит 0,001 г алюминия.

Проведение анализа:

Для сплава куниаль

Определение с визуальной индикацией конечной точки титрования

Навеску сплава массой 0,25 г помешают в коническую колбу вместимостью 500 см³, добавляют 10 см³ азотной кислоты и раство­ряют при нагревании. После растворения сплава стенки колбы ополаскивают водой и раствор кипятят 1—2 мин для удаления окислов азота. Раствор охлаждают, добавляют 10 см* раствора мочевины и нейтрализуют раствором аммиака до образования неисчезающего осадка, который растворяют добавлением соляной кис­лоты. После чего прибавляют еще две капли кислоты, добавляют 20 см¹ раствора трилона Б, 100 см³ горячей воды.

Для сплава алюмель

Определение с визуальной индикацией конечной точки титрования

Навеску сплава массой 0,25 г помещают в платиновую чашку, добавляют 10 см³ азотной кислоты, 2—3 см³ фтористоводородной кислоты, накрывают крышкой из фторопласта или платины н ра­створяют при нагревании. После растворения сплава крышку и стенки чашки ополаскивают водой, добавляют 10 см³ серной кис­лоты (1:1) и упаривают до начала выделения белого дыма сер­ной кислоты. Охлажденный остаток растворяют в 50 см³ воды при нагревании. Раствор переносят в коническую колбу вместимостью 500 см* и нейтрализуют раствором аммиака до образования неис­чезающего осадка, который растворяют добавлением соляной кис­лоты. после чего прибавляют еще две капли кислоты.

Обработка результатов

2.4.1. Массовую долю алюминия (X) в процентах вычисляют по формуле

где V — обьем раствора меди, израсходованный на второе титрование, см³;

Т — массовая концентрация раствора меди, выраженная в г/см³ алюминия; m — масса навески сплава, г.

 

II Атомно-абсорбционный анализ алюминия.

Метод атомно-абсорбционного спектрального анализа отличается высокой абсолютной и относительной чувствительностью. Метод позволяет с большой точностью определять в растворах около восьмидесяти элементов в малых концентрациях, поэтому он широко применяется в биологии, медицине (для анализа органических жидкостей), в геологии, почвоведении (для определения микроэлементов в почвах) и других областях науки, а также в металлургии для исследований и контроля технологических процессов.

 

По точности и чувствительности этот метод превосходит многие другие; поэтому его применяют при аттестации эталонных сплавов и геологических пород (путем перевода в раствор).

 

Сущность метода анализа.

Метод основан на измерении атомной абсорбции алюминия в пламени закись азота ацетилен при длине волны 309,3 нм. Атомизацию проводят из солянокислых растворов.

1. Сущность метода анализа заключается в обработке проб почвы при комнатной температуре дистиллированной водой и определении в полученном, растворе водорастворимых соединений металлов атомно-абсорбционным анализом.

2. Метод атомно-абсорбционного анализа основан на свойстве атомов металлов поглощать в основном состоянии свет определенных длин волн, который они испускают в возбужденном состоянии. Необходимую для поглощения резонансную линию чаще всего получают от лампы с полым катодом, изготовленным из определяемого элемента.

В атомно-абсорбционной спектроскопии, так же как и в молекулярной, допускает закон Ламберта-Бугера-Бера:

А = k · C

где А - величина, характеризующая поглощение света (оптическая плотность, абсорбция), мБ или %;

k - коэффициент поглощения;

С - концентрация определяемого элемента, мкг/мл.

 

Величина поглощения света пропорциональна содержанию определяемых элементов, на чем и основано их количественное определение.

 

3. Блок-схема атомно-абсорбционного спектрофотометра.

 

1 – источник питания; 2 – лампа с полым катодом; 3 – пламя (зона атомизации); 4 – монохроматор; 5 – фотоумножитель; 6 – усилитель; 7 – гальванометр; 8 – распылитель; 9 – анализируемый раствор.

 

Анализируемый раствор 9 в виде аэрозоля из распылителя 8 вводят в пламя горелки 3 (пламя ацетилен-воздух, температура от 2000 до 3000 °С).

В пламени происходит испарение растворителя, плавление и испарение пробы почвы, термическая диссоциация молекул и образование свободных атомов, которые могут поглощать излучение внешнего источника света 2.

Световой поток от лампы проходит через пламя горелки 3 и монохроматор 4. Монохроматор выделяет узкую спектральную линию (обычно 0,2-2,0 нм), в которой находится измеряемая спектральная линия определяемого элемента. Атомы исследуемого элемента поглощают световой поток лампы. Выходящий световой поток с помощью фотоумножителя 5 превращается в электрический сигнал и после усилителя 6 регистрируется гальванометром 7.

4. Оптимизация аппаратурных условий атомно-абсорбционного анализа.

Оптимизации подлежат:

а) ток лампы;

б) рабочая высота пламени;

в) соотношение горючего газа и окислителя;

г) ширина спектральной щели.

 

а) При увеличении тока лампы (но не более максимального) улучшается воспроизводимость, но уменьшается время жизни лампы, особенно для легколетучих элементов. Поэтому высокие токи лампы следует применять при очень низких концентрациях вблизи предела обнаружения, вызывающего абсорбцию, эквивалентную двойной флуктуации фона.

 

б) Оптимальная высота пламени для воздушно-ацетиленового пламени 5-13 мм.

 

в) Соотношение горючее/окислитель влияет на окислительно-восстановительные свойства пламени, на его собственное поглощение и эмиссию. Легкоатомизирующиеся элементы (медь, свинец, цинк, никель, кадмий, кобальт, марганец) определяются в окислительном воздушно-ацетиленовом пламени, которое обычно более прозрачно, характеризуется меньшими шумами и боолее высокой температурой. Хром определяется в восстановительном воздушно-ацетиленовом пламени. Оптимальное давление и расход окислителя и восстановителя зависят от конструкции распылителя и обычно указаны фирмой - изготовителем прибора.

г) Спектральная ширина щели составляет 0,1-2,0 нм. Как правило, используют максимальную спектральную ширину щели, при которой меньше дрейф установленной длины волны и в спектральный интервал не попадают посторонние линии. При наличии в спектре источника линий, близких к резонансной, следует работать с малой спектральной шириной щели. Так, для меди рекомендуемая ширина спектральной щели - 0,7 нм, для цинка - 0,7-2,0 нм, для никеля - 0,1-0,2 нм.