Алюминий. Метод определения кремния

, ГОСТ 12697.6-77

к

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

АЛЮМИНИЙ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

Издание официальное

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

УДК 669.71:546.28.06:006.354

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

АЛЮМИНИЙ

Метод определения кремния
Aluminium. Method for determination of silicon

ОКСТУ 1709

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 27.09.77 № 2315 дата введения установлена
01.01.79
Ограничение срока действия снято по протоколу № 3—93 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 5—6—93)
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический метод определения кремния в алюминии (при массовой доле кремния от 0,0005 до 1,0 %).
Метод основан на образовании окрашенного комплексного соединения кремния с молибденово­кислым аммонием с последующим восстановлением комплекса аскорбиновой кислотой.
Окрашенный раствор фотометрируют на спектрофотометре при X = 810 нм или на фотоэлектро­колориметре при Х= 680 нм.
(Измененная редакция, Изм. №1,3).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методу анализа — по ГОСТ 12697.1—77 и ГОСТ 25086—87. (Измененная редакция, Изм. № 2, 3).

2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ

Фотоэлектроколориметр типов ФЭК-56М, ФЭК-60, КФК или спектрофотометр типов СФ-16, СФ-26 или аналогичного типа.
Весы лабораторные по ГОСТ 24104—80 2-го класса точности с погрешностью взвешивания 0,0002 г.
Весы лабораторные по ГОСТ 24104—88 с погрешностью взвешивания 0,01 г.
Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).
Электропечь муфельная с терморегулятором, обеспечивающим температуру нагрева 1000 °С.
Алюминий марки А999 по ГОСТ 11069—74.
Раствор алюминия с массовой долей 2 %; готовят следующим образом: алюминий в виде стерж­ня очищают кипячением в соляной кислоте, разбавленной 1:2, и затем растворяют электрохимически в 2,5 моль/дм3 азотной кислоте, как указано в п. 3.1. Количество 2,5 моль/дм3 раствора азотной кислоты берут из расчета 45 см3 на 1 г алюминия. Растворяют около 10 г алюминия.
Издание официальное Перепечатка воспрещена
* Переиздание (июнь 1999 г.) с Изменениями № 1, 2, 3, утвержденными в декабре 1980 г.,
ноябре 1985г., мае 1988г. (ИУС3-81, 2-86, 8-88)
© Издательство стандартов, 1977 © ИПК Издательство стандартов, 1999
Полученный раствор кипятят, окисляют марганцовокислым калием, переводят в мерную колбу вместимостью 500 см3, разбавляют до метки водой и перемешивают.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765—78, растворы с массовой долей 5 % и массовой долей 10,6 %. Раствор с массовой долей 10,6 % готовят следующим образом: 53 г молибденовокислого аммония помещают в полиэтиленовый стакан, добавляют 250 см3 воды и 30 см3 8 моль/дм3 раствора гидроксида натрия, перемешивают и, если нужно, слегка подогревают (40—50 °С), до полного раство­рения, охлаждают и разбавляют водой до объема приблизительно 350 см3. С помощью pH-метра прове­ряют pH раствора и, в случае необходимости, добавляют по каплям 8 моль/дм3 раствора гидроксида натрия до установления pH раствора 7±0,1. Раствор разбавляют до объема 400 см3, затем фильтруют через фильтр средней плотности в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор сохраняют в полиэтиленовом сосуде.
Вода дважды перегнанная. Вторую дистилляцию производят в кварцевой посуде, Вода хранится в посуде из полиэтилена или кварца. Применяют при анализе алюминия высокой чистоты.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490—75, раствор с массовой долей 0,02 %.
Кислота аскорбиновая, свежеприготовленный раствор с массовой долей 2 %.
Кислота азотная особой чистоты по ГОСТ 11125—84, растворы 5 и 2,5 моль/дм3.
Кислота соляная по ГОСТ 3118—77, разбавленная 1:2.
Кислота серная по ГОСТ 4204—77, растворы 8,85, 4,2 и 0,07 моль/дм3.
Натрия гидроксид по ГОСТ 4328—77, растворы с массовой долей 20 % и 0,5 моль/дм3. Растворы гидроксида натрия готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.
Метиловый оранжевый, раствор с массовой долей 0,1 %.
Фенолфталеин, спиртовой раствор с массовой долей 1 %.
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300—87.
Натрий углекислый безводный по ГОСТ 83—79.
Раствор-фон; готовят следующим образом: в полиэтиленовой посуде растворяют в воде 25 г гидроксида натрия. Охлажденный раствор с помощью полиэтиленовой палочки выливают в стакан вместимостью 400 см3, содержащий 84 см3 4 моль/дм3 раствора серной кислоты и 100 см3 воды. Полученный раствор фильтруют в мерную колбу вместимостью 500 см3, разбавляют до метки водой и перемешивают.
Кремния диоксид по ГОСТ 9428—73.
Растворы кремния стандартные.
Раствор А; готовят следующим образом: 0,2140 г тонкорастертого, предварительно прокаленного при температуре 1000 °С диоксида кремния сплавляют в платиновом тигле с 5 г углекислого натрия до получения прозрачного плава.
Плав растворяют в воде при нагревании в платиновой чашке.
Раствор охлаждают, переливают в мерную колбу вместимостью 1000 см3, разбавляют до метки водой и перемешивают.
Раствор хранят в полиэтиленовой посуде.
1 см3 раствора содержит 0,1 мг кремния (Si).
Раствор Б; готовят перед употреблением следующим образом: пипеткой отбирают 25 см3 раствора А в мерную колбу вместимостью 250 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,01 мг кремния (Si).
Раствор В; готовят перед употреблением следующим образом: пипеткой отбирают 25 см3 раствора А в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3 раствора В содержит 0,005 мг кремния (Si).
Щелочные растворы приготовляют и хранят в посуде, из которой кремний не выщелачивается (полиэтиленовая, серебряная и др. посуда).
Натрий сернистокислый пиро (метабисульфит).
1-амино-2-нафтол-4-сульфоновая кислота, раствор с массовой долей 0,16 %. 0,8 г сернистокис­лого натрия растворяют в 10 см3 воды, добавляют 0,16 г 1-амино-2-нафтол-4-сульфоновой кислоты и 50 см3 раствора, содержащего 10 г метабисульфита натрия. После перемешивания раствор фильтруют в мерную колбу вместимостью 100 см3, промывают фильтр водой, затем раствор в колбе доливают до метки и перемешивают. Раствор готовят перед употреблением.
Спирт н-бутиловый по ГОСТ 5208—81, перегнанный при температуре 117°.
Натрий сернокислый, безводный по ГОСТ 4166—76.
Пероксид водорода по ГОСТ 10929—76, раствор с массовой долей 6 %.
(Измененная редакция, Изм. № 1,3).

3. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

3.1. Навеску алюминия массой 0,2 г помещают в никелевую, серебряную или платиновую чашку, приливают 5 см3 раствора гидроксида натрия с массовой долей 20 % и 20 см3 воды.
Чашку накрывают крышкой и нагревают до растворения навески. Затем обмывают крышку и стенки чашки водой и выливают раствор в стакан вместимостью 150 см3, содержащий 2 моль/дм3 раствор серной кислоты в количестве, необходимом для перевода 0,2 г алюминия в сернокислый (5,6 см3), для создания кислотности 0,07 моль/дм3 в объеме 100 см3 (3,5 см3) и для нейтрализации гидроксида натрия. Расход кислоты на нейтрализацию гидроксида натрия устанавливают титрованием 5 см3 раствора гидроксида натрия 2 моль/дм3 раствором серной кислоты в присутствии метилового оранжевого.
Раствор переносят в стакан с кислотой с помощью полиэтиленовой палочки, следя за тем, чтобы раствор не попадал на стенки стакана. Содержимое стакана нагревают до полного растворения гидро­ксида алюминия. Затем добавляют по каплям раствор марганцовокислого калия до получения слабо­розовой окраски. Раствор нагревают до обесцвечивания, охлаждают, переводят в мерную колбу вмес­тимостью 100 см3, разбавляют до метки водой и перемешивают.
Отбирают пипеткой 5—25 см3 раствора в зависимости от предполагаемой массовой доли кремния в мерную колбу вместимостью 100 см3 и разбавляют до 50 см3 0,07 моль/дм3 раствором серной кислоты. Затем приливают 5 см3 раствора молибденовокислого аммония с массовой долей 5 %, переме­шивают и оставляют стоять в течение 10 мин. После этого прибавляют 25 см3 4 моль/дм3 раствора серной кислоты, обмывая при этом горло колбы, перемешивают раствор и через 3 мин добавляют 5 см3 аскорбиновой кислоты. Разбавляют раствор до метки водой и перемешивают.
Через 20 мин измеряют оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре или на спектрофотометре, учитывая, что максимум светопоглощения растворов соответствует длине волны 810 нм. Раствором сравнения служит вода.
Одновременно проводят контрольный опыт. Для этого в стакан вместимостью 100 см3 помещают 2 моль/дм3 раствор серной кислоты в количестве на 5,6 см3 меньше, чем для испытуемого раствора и осторожно вливают 5 см3 раствора гидроксида натрия. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, разбавляют до метки водой. Отбирают аликвотную часть раствора, соответствующую аликвот­ной части испытуемого раствора в мерную колбу вместимостью 100 см3, и анализ проводят, как указано выше.
Массу кремния определяют по градуировочному графику 1, учитывая поправку контрольного опыта.
(Измененная редакция, Изм. № 3).
3.2. Для определения кремния в алюминии высокой чистоты применяют метод электрохимичес­кого растворения или метод экстракции.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
3.2.1. Метод с применением электрохимического растворения.
Пробу алюминия, изготовленную в виде двух стержней, очищают кипячением в соляной кисло­те, разбавленной 1:1, в течение 10 мин. Затем промывают стержни водой, высушивают при температу­ре 105—110 °С и после охлаждения взвешивают.
В кварцевый стакан вместимостью 100—200 см3 наливают 45 см3 2,5 моль/дм3 раствора азотной кислоты. Стержни закрепляют в держатели из алюминия высокой чистоты или титана, которые присо­единяют к клеммам ЛАТРа, затем стержни погружают в стакан с кислотой, включают ЛАТР в сеть и растворяют навеску в интервале напряжения 10—20 В в течение 15 мин. В течение этого времени растворяется около 1 г алюминия. Допускается разложение пробы с помощью селенового выпрямите­ля, применяя электроды Фишера.
Затем отключают ЛАТР, отсоединяют стержни, промывают их водой, высушивают и взвешива­ют. По разности масс определяют массу растворившегося алюминия. Необходимо, чтобы масса раство­ренного алюминия была не менее 1 г, в противном случае продолжают растворение. Раствор кипятят для у