ГОСТ 13020.11-85
Хром металлический. Методы определения цинка, свинца и висмута

ГОСТ 13020.11-85
(СТ СЭВ 4512-84)

Группа В19

     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

     
     
ХРОМ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ

     
Методы определения цинка, свинца и висмута

     
Metallic chrome.
Methods for determination of zinc, lead and bismuth

ОКСТУ 0809

Срок действия с 01.07.86
до 01.07.96*
______________________________
* Ограничение срока действия снято
по протоколу N 5-94 Межгосударственного Совета
по стандартизации, метрологии и сертификации.
(ИУС N 11-12, 1994 год). - Примечание.

ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 20 мая 1985 г. N 1414

ВЗАМЕН ГОСТ 13020.11-75

ВНЕСЕНО Изменение N 1, введенное в действие постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15.10.86 N 3086 с 01.07.87

Изменение N 1 внесено юридическим бюро "Кодекс" по тексту ИУС N 1, 1987 год

Настоящий стандарт устанавливает полярографический метод определения в металлическом хроме цинка, свинца и висмута (при массовой доле цинка - от 0,001 до 0,012%, свинца - от 0,0002 до 0,0012%, висмута - от 0,0002 до 0,0006%) и атомно-абсорбционный метод определения свинца (при массовой доле свинца от 0,0002 до 0,0012%) и атомно-абсорбционный метод определения цинка (при массовой доле цинка от 0,001 до 0,012%).

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4512-84.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 13020.0-75.

1.2. Лабораторная проба должна быть приготовлена в виде стружки толщиной не более 0,5 мм по ГОСТ 23916-79.

2. ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД

2.1. Сущность метода

Метод основан на способности свинца, цинка и висмута восстанавливаться на ртутном капающем электроде при потенциале пика для свинца - минус 0,51 В, для цинка - минус 1,17 В относительно анодной ртути на фоне раствора фосфорной кислоты молярной концентрацией 1 моль/дм, для висмута - минус 0,09 В относительно анодной ртути на фоне раствора соляной кислоты молярной концентрацией 1 моль/дм.

Свинец, цинк и висмут отделяют от основы, сорбируя их хлор-комплексы на слабоосновном анионите из раствора соляной кислоты с молярной концентрацией 2 моль/дм.

Десорбируют цинк - раствором соляной кислоты молярной концентрацией 0,65 моль/дм; свинец - раствором соляной кислоты молярной концентрацией 0,02 моль/дм, висмут - раствором азотной кислоты молярной концентрацией 1 моль/дм.

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Полярограф переменнотоковый или осциллографический любого типа.

Ионнообменная колонка (см. чертеж), наполненная слабоосновным анионитом типа АН-31 в хлороформе с размером зерна 0,2-0,3 мм.

Чертеж

Анионит готовят следующим образом. 10 г анионита типа АН-31 замачивают водой. Через сутки воду сливают, анионит помещают на фильтровальную бумагу и сушат на воздухе. Высушенный анионит просеивают через сита со сторонами ячеек в свету 0,4 и 0,2 мм. Фракцию, прошедшую через сито со стороной ячейки в свету 0,2 мм и оставшуюся на сите со стороной ячейки в свету 0,4 мм, отбрасывают. Фракцию, оставшуюся на сите со стороной ячейки в свету 0,2 мм, замачивают на 12 ч в насыщенном растворе хлористого натрия так, чтобы уровень раствора над слоем анионита был от 8 до 10 см. Далее анионит замачивают последовательно в соляной кислоте (1:1) для удаления ионов железа (контроль роданидом аммония), затем в воде. После декантации воды анионит обрабатывают раствором гидроокиси натрия до отрицательной реакции на хлор-ион (контроль азотнокислым серебром). Затем промывают анионит водой до нейтральной реакции и переносят в колонку, в нижней части которой предварительно помещают тампон из стеклянной ваты. Слой анионита в колонке должен быть ровным, без пузырьков воздуха.

После заполнения колонки через нее со скоростью 1 см/мин пропускают 200 см раствора соляной кислоты (НСl)=2 моль/дм, 100 см воды и вновь 100 см раствора соляной кислоты той же концентрации. После этого колонка готова к применению.

Скорость вытекания растворов при сорбции и десорбции регулируется столбом жидкости над слоем анионита.

Баллон с аргоном, водородом или азотом, не содержащими кислорода.

Кислота соляная по ГОСТ 14261-77 или по ГОСТ 3118-77, разбавленная 1:1, 2:1 и растворы молярной концентрацией 0,02; 0,65; 1; 2 моль/дм.

Кислота азотная по ГОСТ 11125-78 или по ГОСТ 4461-77 и раствор молярной концентрацией 1 моль/дм.

Кислота серная по ГОСТ 14262-78 или по ГОСТ 4204-77 и раствор молярной концентрацией 1 моль/дм.

Кислота хлорная 42 или 57%-ный раствор.

Водорода перекись по ГОСТ 177-77.

Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552-80, не содержащая свинец и цинк, раствор молярной концентрацией 1 моль/дм.

Анионит типа АН-31 в хлороформе с размером зерна 0,2-0,3 мм.

Натрий хлористый по ГОСТ 4233-77, насыщенный раствор.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77, 5%-ный раствор. Раствор хранят в полиэтиленовой посуде.

Свинец металлический.

Стандартные растворы свинца:

раствор А: 0,1000 г свинца растворяют в 20 см азотной кислоты. Полученный раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовая концентрация свинца в растворе А равна 0,0001 г/см;

раствор Б: 20 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 200 см, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовая концентрация свинца в растворе Б равна 0,00001 г/см;

раствор В: 50 см раствора Б помещают в мерную колбу вместимостью 250 см, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовая концентрация свинца в растворе В равна 0,000002 г/см.

Висмут металлический.

Стандартные растворы висмута:

раствор А: 0,1000 г висмута растворяют в 20 см азотной кислоты. Полученный раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовая концентрация висмута в растворе А равна 0,0001 г/см;

раствор Б: 20 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 200 см, добавляют 2 см азотной кислоты, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовая концентрация висмута в растворе Б равна 0,00001 г/см;

раствор В: 50 см раствора Б помещают в мерную колбу вместимостью 200 см, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовая концентрация висмута в растворе В равна 0,000002 г/см.

Цинк металлический.

Стандартные растворы цинка:

раствор А: 0,2000 г цинка растворяют в 15 см соляной кислоты (1:1). Раствор помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовая концентрация цинка в растворе А равна 0,0002 г/см;

раствор Б: 20 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 200 см, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовая концентрация цинка в растворе Б равна 0,00002 г/см.

Стандартные растворы Б и В свинца и висмута, а также стандартный раствор Б цин

ка готовят перед применением.

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Навеску пробы массой 2,0 г помещают в стакан вместимостью 250 см, растворяют в 30 см соляной кислоты (2:1), окисляют раствором перекиси водорода и выпаривают раствор до получения влажных солей. Соли растворяют в 20 см раствора соляной кислоты (НСl)=2 моль/дм. Раствор охлаждают и заливают через воронку с быстрофильтрующим фильтром в колонку с анионитом, предварительно промытую соляной кислотой той же концентрации. Раствор пропускают через слой сорбента со скоростью 0,5 см/мин. Вытекающий из колонки раствор отбрасывают. Затем колонку промывают 200 см раствора соляной кислоты (НСl)=2 моль/дм со скоростью 1 см/мин. Когда последняя порция кислоты достигнет верхнего уровня анионита, последовательно, со скоростью 1 см/мин десорбируют цинк, свинец, висмут, как указано в табл.1

Таблица 1

Десорбируемый элемент	Условия десорбции
	Применяемая кислота	Молярная концентрация раствора, моль/дм	Объем, см
Цинк	Соляная	0,65	175-200
Свинец	Соляная	0,02	200
Висмут	Азотная	1	300

Элюаты, содержащие цинк и свинец, выпаривают до сиропообразного состояния, приливают 1 см азотной кислоты, 2-3 см хлорной кислоты и нагревают до выделения ее паров. Охлаждают, обмывают стенки стакана водой и выпаривание повторяют. Растворы охлаждают и переводят в мерную колбу вместимостью 50 см раствором ортофосфорной кислоты. Доливают до метки этим же раствором и перемешивают.

Элюат, содержащий висмут, выпаривают до малого объема, переносят в стакан вместимостью 100 см, приливают 10 см раствора серной кислоты и выпаривают до выделения паров серной кислоты. Если раствор темнеет, добавляют по каплям азотную кислоту в момент выделения паров серной кислоты. Операцию повторяют до осветления раствора. Раствор охлаждают. Стенки стакана обмывают водой и вновь выпаривают раствор до выделения паров серной кислоты. Стакан охлаждают и его содержимое переносят раствором соляной кислоты (НСl)=1 моль/дм в мерную колбу вместимостью 50 см, доливают до метки этой же кислотой и перемешивают.

Для удаления кислорода воздуха из исследуемых растворов через эти растворы продувают аргон (водород или азот) в течение 5 мин и полярографируют висмут, свинец и цинк соответственно при потенциалах пика минус 0,09 В, минус 0,51 В, минус 1,17 В по отношению к анодной ртути. Режим полярографирования - переменнотоковый или осциллографически

2.3.2. Массу свинца, цинка и висмута в испытуемом растворе определяют либо методом сравнения со стандартными растворами, либо методом градуировочного графика, либо методом добавок.

2.3.2.1. При применении метода сравнения в зависимости от массовой доли свинца, цинка, висмута в испытуемом растворе определяют соответствующие объемы стандартных растворов В для свинца и висмута и стандартного раствора Б - для цинка.

Отобранные объемы стандартных растворов помещают в стакан вместимостью 250 см, приливают 30 см соляной кислоты (2:1), 1-2 см раствора перекиси водорода и выпаривают раствор до получения влажных солей. Далее анализ проводят, как указано в п.2.3.1.

2.3.2.2. При применении метода градуировочного графика в семь стаканов из восьми вместимостью по 250 см помещают 2,0; 3,0; 4,0; 8,0; 10,0 и 12,0 см стандартного раствора В свинца, 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0 см стандартного раствора Б цинка и 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 5,0 и 6,0 см стандартного раствора В висмута, что соответствует 0,000004; 0,000006; 0,000008; 0,000012; 0,000016; 0,00002 и 0,000024 г свинца, 0,00002; 0,00004; 0,00008; 0,00012; 0,00016; 0,0002 и 0,00024 г цинка и 0,000004; 0,000005; 0,000006; 0,000007; 0,000008; 0,00001 и 0,000012 г висмута.

В каждый из восьми стаканов приливают 30 см соляной кислоты (2:1), 1-2 см раствора перекиси водорода и выпаривают раствор до получения влажных солей. Далее анализ проводят, как указано в п.2.3.1.

Раствор восьмого стакана, не содержащий стандартных растворов, служит для проведения контрольного опыта на содержание свинца, цинка и висмута в реактивах.

2.3.2.3. При применении метода добавок к одной из двух навесок пробы добавляют такое количество стандартных растворов свинца, цинка и висмута, чтобы высота пика, полученного при полярографировании раствора пробы с добавкой стандартного раствора, составляла не более двукратной высоты пика, полученного при полярографировании раствора пробы. Далее анализ проводят, как указано в п.2.3.1.

2.4. Обработка результатов

2.4.1. Массовую долю цинка, свинца и висмута () в процентах в зависимости от метода определения его в растворе пробы вычисляют по формулам:

Для метода сравнения

где - высота пика, полученного при полярографировании раствора пробы, мм;

- масса свинца, цинка, висмута в стандартном растворе, взятом для полярографирования, г;

- высота пика полученного при полярографировании стандартного раствора свинца, цинка, висмута, мм;

- масса навески, г.

Для метода градуировочного графика

где - масса свинца, цинка или висмута в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г;

- масса навески, г.

Для метода добавок

где - высота пика, полученного при полярографировании раствора пробы, мм;

- масса свинца, цинка, висмута, добавленного к навеске пробы, г;

- высота пика, полученного при полярографировании раствора пробы с добавкой стандартного раствора свинца, цинка и висмута, мм;

- масса навески, г.

2.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений не должны превышать значений, указанных в табл.2.

Таблица 2

Массовая доля цинка, свинца, висмута (каждого), %	Абсолютные допускаемые расхождения, %
От 0,0002 до 0,0005 включ.	0,0002
Св. 0,0005 " 0,0010 "	0,0004
" 0,001 " 0,002 "	0,001
" 0,002 " 0,005 "	0,002
" 0,005 " 0,012 "	0,003

3. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ СВИНЦА

3.1. Сущность метода

Метод основан на измерении поглощения излучения свободными атомами свинца, образующимися при введении раствора в графитовый атомизатор, при длине волны 283,3 нм.

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Атомно-абсорбционный спектрофотометр, снабженный графитовым атомизатором.

Кислота соляная по ГОСТ 14261-77 или по ГОСТ 3118-77.

Кислота азотная по ГОСТ 11125-84 или по ГОСТ 4461-77.

Хром электролитический.

Свинец металлический.

Стандартные растворы свинца:

раствор А: 0,1000 г свинца растворяют в 30 см азотной кислоты, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовая концентрация свинца в растворе А равна 0,0001 г/см;

раствор Б: 5 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 50 см, добавляют 5 см азотной кислоты, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовая концентрация свинца в растворе Б равна 0,00001 г/см;

раствор В: 5 см раствора Б помещают в мерную колбу вместимостью 50 см, добавляют 5 см азотной кислоты, доливают водой до метки и перемешивают.

Массовая концентрация свинца в растворе Б равна 0,000001 г/см.

Растворы Б и В готовят перед применением.

(Измененная редакция, Изм.

N 1).

3.3. Проведение анализа

3.3.1. Навеску пробы массой 0,5 г при массовой доле свинца до 0,0005% и 0,25 г - при массовой доле свинца свыше 0,0005% помещают в стакан вместимостью 250 см, приливают 20 см соляной кислоты, накрывают часовым стеклом и нагревают до растворения навески, затем приливают 5 см азотной кислоты и выпаривают раствор до влажных солей. Часовое стекло снимают, обмывают стенки стакана водой, приливают 5 см азотной кислоты и вновь выпаривают раствор до влажных солей. Соли растворяют при нагревании в 3 см азотной кислоты, раствор переводят в мерную колбу вместимостью 25 см, доливают водой до метки и перемешивают. Отбирают микропипеткой аликвотную часть полученного раствора, равную 0,02 см, вводят в графитовую кювету и измеряют величину поглощения излучения с помощью регистрирующего устройства по следующему режиму: высушивание - при температуре 100 °С в течение 10 с, термическое разложение - при температуре 700-800 °С в течение 10 с, атомизация - при температуре 2100 °С в течение 10 с, поток инертного газа (аргона) - минимальный с отключением на период атомизации.

Для измерения отбирают не менее трех аликвотных частей раствора. После вычитания величины поглощения излучения раствора контрольного опыта из величины поглощения излучения раствора пробы находят концентрацию свинца в растворе пробы по градуировочному графику

3.3.2. Построение градуировочного графика

В пять стаканов из шести вместимостью по 250 см помещают 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 и 3,0 см стандартного раствора В, что соответствует 0,000001; 0,0000015; 0,000002; 0,0000025 и 0,000003 г свинца. Во все стаканы помещают по 0,5 г электролитического хрома при массовой доле свинца до 0,0005% и 0,25 г - при массовой доле свинца свыше 0,0005%, приливают по 20 см соляной кислоты и далее поступают, как указано в п.3.3.1. Раствор шестого стакана, не содержащий стандартного раствора В, служит для проведения контрольного опыта на содержание свинца в реактивах.

По полученным значениям поглощения излучения и соответствующим им содержаниям свинца строят градуировочный график.

3.4.1. Обработка результатов

3.4.1. Массовую долю свинца () в процентах вычисляют по формуле

где - концентрация свинца в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г/см;

- объем раствора пробы, см;

- масса навески, г.

3.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений не должны превышать значений, указанных в табл.2.

4. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИНКА

4.1. Сущность метода

Метод основан на измерении величины поглощения излучения цинка при длине волны 213,4 нм в пламени воздух-ацетилен с предварительным растворением навески в смеси соляной и азотной кислот.

4.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Атомно-абсорбционный спектрофотометр со всеми принадлежностями

Лампа для определения цинка.

Ацетилен по ГОСТ 5457-75.

Хром электролитический с массовой долей цинка не более 2·10%.

Кислота соляная особой чистоты по ГОСТ 14261-77 или по ГОСТ 3118-77 и разбавленная 1:1.

Кислота азотная особой чистоты по ГОСТ 11125-84 или по ГОСТ 4461-77.

Цинк металлический по ГОСТ 3640-79.

Стандартные растворы цинка

раствор А: 0,1000 г цинка растворяют в 20 см соляной кислоты (1:1), переносят в мерную колбу вместимостью 500 см, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовая концентрация цинка в растворе А равна 0,0002 г/см.

Раствор Б: 25 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовая концентрация цинка в растворе Б равна 0,00005 г/см.

Раствор В: 10 см раствора Б помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовая концентрация цинка в растворе В равна 0,000005 г/

см.

4.3. Проведение анализа

4.3.1. Навеску пробы массой 0,5 г при массовой доле цинка до 0,005% и 0,25 г при массовой доле цинка свыше 0,005% помещают в коническую колбу вместимостью 100 см, приливают 10 см соляной кислоты, нагревают до растворения навески, затем приливают 5 см азотной кислоты и выпаривают раствор до влажных солей. Соли растворяют в 5 см соляной кислоты и вновь выпаривают до влажных солей.

Затем приливают 5 см соляной кислоты, переливают раствор в мерную колбу вместимостью 50 см, доводят водой до метки и перемешивают.

Раствор фильтруют через сухой фильтр средней плотности в сухую колбу, отбрасывая первые порции фильтрата.

4.3.2. Раствор контрольного опыта готовят согласно п.4.3.1 с добавлением 0,5 г или 0,25 г электролитического хрома.

4.3.3. Построение градуировочного графика

В шесть из семи колб вместимостью по 50 см последовательно отбирают 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 и 6,0 см стандартного раствора В. Раствор седьмой колбы служит контрольным опытом на загрязнение реактивов цинком.

Во все семь колб в зависимости от массовой доли цинка прибавляют 0,25 г или 0,5 г хрома электролитического. Затем приливают 5 см соляной кислоты и далее анализ проводят, как указано в п.4.3.1.

4.3.4. Величину поглощения излучения (оптическую плотность) цинка измеряют параллельно в растворе пробы и контрольного опыта, в растворах для построения градуировочного графика, в растворе стандартного образца при длине волны 213,4 нм в пламени воздух-ацетилен.

Градуировочный график строят по результатам, полученным после вычитания значения оптической плотности раствора, не содержащего стандартный раствор цинка, из значений оптической плотности растворов, содержащих стандартный раствор, и соответствующим им содержаниям цинка.

После вычитания значения оптической плотности раствора контрольного опыта из значения оптической плотности раствора пробы находят концентрацию цинка в растворе пробы по градуировочному графику или методом сравнения со стандартным образцом металлического хрома, проведенным через весь ход анализа.

4.4. Обработка результатов

4.4.1. Массовую долю цинка () в процентах, определенную методом градуировочного графика, вычисляют по формуле

где - массовая концентрация цинка в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г/см;

- объем раствора пробы, см;

- масса навески, г.

4.4.2. Массовую долю цинка () в процентах, определенную, методом сравнения, вычисляют по формуле

где - массовая доля цинка в стандартном образце, %;

- оптическая плотность анализируемого раствора металлического хрома;

- оптическая плотность раствора стандартного образца;

- оптическая плотность раствора контрольного опыта.

4.4.3. Абсолютные расхождения результатов параллельных определений не должны превышать допускаемых значений, указанных в табл.2.

Раздел 4. (Введен дополнительно, Изм. N 1).