ГОСТ 16412.2-91
Группа В59
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ПОРОШОК ЖЕЛЕЗНЫЙ
Методы определения фосфора
Iron powder. Methods for the determination of phosphorus
ОКСТУ 0809
Дата введения 1992-07-01
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 N 692
3. ВЗАМЕН ГОСТ 16412.2-80
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле от 0,005 до 0,05%) и титриметрический (при массовой доле от 0,02 до 0,05%) методы определения фосфора в железном порошке.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 28473.
2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОСФОРА
2.1. Сущность метода
Метод основан на образовании желтой фосфорномолибденовой гетерополикислоты с последующим восстановлением ее в солянокислой среде ионами двухвалентного железа в присутствии гидроксиламина или аскорбиновой кислотой в присутствии антимонилтартрата калия до образования комплексного соединения, окрашенного в синий цвет.
2.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр.
Фильтры бумажные по нормативно-технической документации.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 и разбавленная 1:2, 1:100.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 и разбавленная 1:1, 1:2.
Кислота хлорная.
Кислота серная по ГОСТ 4204.
Кислота аскорбиновая, раствор с массовой долей 2%.
Калий антимонилтартрат по нормативно-технической документации, раствор с массовой долей 0,3%.
Аммиак водный по ГОСТ 3760, разбавленный 1:1, 1:100.
Аммоний бромистый по ГОСТ 19275, раствор с массовой долей 10%.
Сульфит натрия, раствор с массовой долей 10%.
Бумага индикаторная "конго".
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300 или гидролизный.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765, перекристаллизованный, раствор с массовой долей 5%; 50 г молибденовокислого аммония растворяют в 300 см 
воды при 40 °С, раствор фильтруют в мерную колбу вместимостью 1 дм
, разбавляют водой до метки и перемешивают; хранят в полиэтиленовой посуде.
Перекристаллизация молибденовокислого аммония: 250 г реактива помещают в стакан вместимостью 1 дм
и растворяют в 400 см
воды при нагревании до 70-80 °С. Раствор фильтруют через плотный фильтр "синяя лента", охлаждают до комнатной температуры, приливают к нему при помешивании 300 см
этилового спирта, дают осадку отстояться в течение 1 ч и отфильтровывают его на фильтр средней плотности "белая лента", помещенный в воронку Бюхнера, пользуясь водоструйным насосом. Осадок промывают 2-3 раза этиловым спиртом и высушивают на воздухе.
Реакционная смесь: 1,74 г молибденовокислого аммония растворяют в 100 см
воды при нагревании, прибавляют 21 см
серной кислоты, охлаждают, доливают водой до 250 см
и перемешивают; готовят перед применением.
Железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610.
Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор с массовой долей 20%.
Магний хлористый по ГОСТ 4209.
Аммоний хлористый по ГОСТ 3773.
Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197, раствор с массовой долей 5%.
Магнезиальная смесь; 50 г хлористого магния и 100 г хлористого аммония растворяют в 500 см
воды, прибавляют раствор аммиака до ощутимого запаха, оставляют раствор на 12 ч, затем отфильтровывают образовавшийся осадок на плотный фильтр "синяя лента". К фильтрату прибавляют соляную кислоту до кислой реакции по индикаторной бумаге Конго.
Калий фосфорнокислый однозамещенный по ГОСТ 4198, стандартные растворы А и Б.
Раствор А: 0,4393 г однозамещенного фосфорнокислого калия, перекристаллизованного и высушенного до постоянной массы при 100-105 °С, помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм
, растворяют в 100 см
воды, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см
раствора А содержит 0,0001 г фосфора.
Раствор Б: 10 м
раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см
, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см
раствора Б содержит 0,00001 г фосфора.
При необходимости устанавливают массовую концентрацию стандартного раствора фосфора: 50 см
раствора А наливают в стакан вместимостью 250 см
, приливают 5 см
соляной кислоты и 20 см
магнезиальной смеси. Прибавляют раствор аммиака до появления запаха, охлаждают до температуры не выше 20 °С, энергично перемешивают раствор стеклянной палочкой, добавляют еще 10 см
аммиака и оставляют на 12 ч. Осадок отфильтровывают на фильтр "синяя лента" с добавлением беззольной бумажной массы и промывают его 10-12 раз холодным раствором аммиака (1:100). Фильтр с осадком помещают в прокаленный и взвешенный фарфоровый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при температуре (1100±50) °С.
Массовую концентрацию раствора фосфорнокислого калия (
), в граммах на кубический сантиметр вычисляют по формуле
,
где
- масса тигля с осадком пирофосфорнокислого магния, г;
- масса тигля без осадка, г;
- масса тигля с осадком контрольного опыта, г;
- масса тигля без осадка контрольного опыта, г;
0,2787 - коэффициент пересчета пирофосфорнокислого магния на фосфор;
- объем раствора однозамещенного фосфорнокислого калия, взятый для анализа, см
.
2.3. Проведение анализа
2.3.1. Навеску железного порошка массой 0,5 г помещают в стакан вместимостью 100 см
, приливают 20 см
азотной кислоты, 10 см
соляной кислоты (1:2) и растворяют при нагревании. Раствор выпаривают до состояния влажных солей, добавляют 10 см
азотной кислоты (1:2) и снова выпаривают до состояния влажных солей. Соли растворяют при нагревании в 10 см
азотной кислоты (1:2), добавляют 30 см
воды и кипятят до удаления окислов азота. Отфильтровывают выделившуюся кремниевую кислоту через фильтр средней плотности "белая лента", содержащей небольшое количество бумажной массы. Осадок промывают 7-8 раз небольшими порциями азотной кислоты (1:100). Фильтр с осадком кремниевой кислоты отбрасывают. В растворе окисляют фосфор, добавляя по каплям при нагревании 1-2 см
марганцовокислого калия до выпадения бурого осадка диоксида марганца и кипятят 2-3 мин. Приливают по каплям раствор азотистокислого натрия до полного растворения осадка и просветления раствора и кипятят до удаления окислов азота. Раствор упаривают до 60-70 см
, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см
, охлаждают, доливают водой до метки и перемешивают.
При массовой доле фосфора менее 0,01% удаляют мышьяк в виде бромида. Для этого раствор после окисления фосфора выпаривают досуха. Сухой остаток растворяют в 10 см
соляной кислоты и снова выпаривают досуха. Затем сухой остаток растворяют в 10 см
соляной кислоты, прибавляют 10 см
раствора бромистого аммония и выпаривают раствор досуха. Обработку соляной кислотой проводят трижды. К сухому остатку приливают 15 см
соляной кислоты и нагревают до растворения солей, прибавляют 20-40 см
воды. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см
, охлаждают, доливают водой до метки и пере
мешивают.
2.3.2. Определение фосфора с применением в качестве восстановителя ионов двухвалентного железа в присутствии солянокислого гидроксиламина (при массовой доле фосфора от 0,01 до 0,05%)
Отбирают пипеткой аликвотную часть раствора 20 см
, помещают в мерную колбу вместимостью 100 см
. Приливают раствор аммиака (1:1) до начала выпадения гидроксида железа, который затем растворяют, добавляя по каплям соляную кислоту (1:1), приливают 10 см
гидроксиламина. Раствор медленно нагревают до кипения, при этом он должен стать бесцветным, охлаждают и приливают 10 см
соляной кислоты (1:1), затем медленно при непрерывном помешивании добавляют 8 см
раствора молибденовокислого аммония. Через 1 мин доливают водой до метки и перемешивают. Через 5 мин измеряют оптическую плотность окрашенного раствора на спектрофотометре при
810 нм или на фотоэлектроколориметре с красным светофильтром
620-640 нм. В качестве раствора сравнения используют аликвотную часть анализируемого раствора, к которому добавлены все применяемые реактивы, за исключением раствора молибденовокислого аммония.
Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
Массовую долю фосфора находят по градуировочному графику или методом сравнения со стандартным образцом, близким по составу к анализируемому раствору и проведенным через все стадии анализа
.
2.3.3. Определение фосфора с применением в качестве восстановителя аскорбиновой кислоты в присутствии антимонилтартрата калия (при массовой доле фосфора от 0,005 до 0,01%)
В два стакана вместимостью 100 см
помещают 20 см
анализируемого раствора, прибавляют 1-2 см
хлорной кислоты и выпаривают растворы до начала выделения ее паров.
Соли растворяют в 20 см
воды при нагревании, добавляют 3 см
раствора сульфита натрия и кипятят 2-3 мин. Растворы охлаждают до 20 °С. В один из стаканов приливают 5 см
реакционной смеси, 10 см
раствора аскорбиновой кислоты и 1 см
раствора антимонилтартрата калия.
Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см
, доливают водой до метки и перемешивают.
Оптическую плотность растворов измеряют через 10 мин на спектрофотометре при
810 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим область пропускания 620-640 нм.
В качестве раствора сравнения используют вторую аликвотную часть, к которой добавлены все указанные выше реактивы, за исключением реакционной см
еси.
2.3.4. Построение градуировочного графика
2.3.4.1. Определение фосфора с применением в качестве восстановителя ионов двухвалентного железа в присутствии солянокислого гидроксиламина
В шесть стаканов вместимостью 100 см
помещают навески карбонильного железа массой 0,1 г, приливают по 10 см
горячей азотной кислоты (1:2) и нагревают до полного растворения навески, после чего прибавляют по 20 см
воды и кипятят до удаления оксидов азота. В пять стаканов помещают последовательно 1, 2, 3, 4, 5 см
стандартного раствора фосфора (раствор Б), что соответствует 1·10
; 2·10
; 3·10
; 4·10
; 5·10
г фосфора. Шестой стакан служит для проведения контрольного опыта. В стаканы добавляют по каплям при нагревании 1-2 см
марганцовокислого калия до выпадения бурого осадка диоксида марганца и кипятят 2-3 мин. Приливают по каплям раствор азотистокислого натрия до полного растворения осадка и просветления раствора и кипятят до удаления оксидов азота. Растворы переносят в мерные колбы вместимостью 100 см
, приливают раствор аммиака (1:1) до начала выпадения гидроксида железа, который растворяют, добавляя по каплям соляную кислоту (1:1), приливают по 10 см
раствора гидроксиламина. Растворы нагревают до кипения; при этом они должны стать бесцветными. Охлаждают и приливают по 10 см
соляной кислоты (1:1), затем медленно, при непрерывном перемешивании, добавляют по 8 см
раствора молибденовокислого аммония. Через 1 мин доливают водой до метки и перемешивают. Через 5 мин измеряют оптическую плотность окрашенного раствора на фотоэлектроколориметре с красным светофильтром. В качестве раствора сравнения служит навеска карбонильного железа, проведенная через все стадии анализа, в которую не добавлен стандартный раствор фосфора и раствор молибденовокислого аммония.
По найденным значениям оптической плотности с учетом поправки контрольного опыта и соответствующим им значениям массы фосфора строят градуировочный
график.
2.3.4.2. Определение фосфора с применением в качестве восстановителя аскорбиновой кислоты в присутствии антимонилтартрата калия
В шесть стаканов вместимостью 100 см
помещают навески карбонильного железа массой 0,1 г, приливают по 10 см
горячей азотной кислоты (1:2) и нагревают до полного растворения пробы, прибавляют по 20 см
воды и кипятят до удаления оксидов азота. В пять стаканов последовательно добавляют 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 см
стандартного раствора фосфора (раствор Б), что соответствует 5·10
; 1·10
; 1,5·10
; 2·10
; 2,5·10
г фосфора. Шестой стакан служит для проведения контрольного опыта. В стаканы приливают по каплям 1-2 см
раствора марганцовокислого калия до выпадения бурого осадка диоксида марганца и кипятят 2-3 мин. Прибавляют по каплям раствор азотистокислого натрия до полного растворения осадка и просветления раствора и кипятят до удаления оксидов азота. Затем в стаканы прибавляют по 1-2 см
хлорной кислоты и выпаривают до начала выделения ее паров.
Соли растворяют в 20 см
воды при нагревании, добавляют 3 см
раствора сульфита натрия и кипятят 2-3 мин. Растворы охлаждают до температуры 20 °С. В стаканы приливают 5 см
реакционной смеси, 10 см
раствора аскорбиновой кислоты и 1 см
раствора антимонилтартрата калия. Растворы переносят в мерные колбы вместимостью 100 см
, доливают водой до метки и перемешивают.
Оптическую плотность растворов измеряют через 10 мин на спектрофотометре при
810 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим область пропускания 620-640 нм.
В качестве раствора сравнения используют раствор контрольного опыта, в который добавлены все реактивы, за исключением реакционной смеси. По найденным значениям оптической плотности с учетом поправки контрольного опыта и соответствующим им значениям массы фосфора строят градуирово
чный график.
2.4. Обработка результатов
2.4.1. Массовую долю фосфора (
) в процентах вычисляют по формуле
,
где
- масса фосфора, найденная по градуировочному графику, г;
- масса навески пробы, соответствующая аликвотной части раствора, г.
2.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений не должны превышать значений, приведенных в таблице.
| |
Массовая доля фосфора, % | Абсолютные допускаемые расхождения, % |
От 0,005 до 0,01 включ. | 0,002 |
Св. 0,01 " 0,02 " | 0,003 |
" 0,02 " 0,05 " | 0,004 |
3. ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОСФОРА
3.1. Сущность метода
Метод основан на осаждении окисленного до пятивалентного состояния фосфора в виде фосфоромолибдата аммония, растворении осадка в растворе гидроксида натрия и титровании избытка гидроксида натрия азотной кислотой.
3.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Фильтры бумажные по нормативно-технической документации.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 и разбавленная 1:1, 1:2.
Кислота соляная по ГОСТ 3118.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490, раствор с массовой долей 4%.
Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197, раствор с массовой долей 5%.
Аммиак водный по ГОСТ 3760.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765.
Молибденовая жидкость: готовят смешением двух растворов; 36 г молибденовокислого аммония растворяют в 30 см
аммиака и 50 см
воды; 115 см
аммиака осторожно вливают в 575 см
азотной кислоты (1:1) и добавляют 230 см
воды. Полученные растворы охлаждают и смешивают, осторожно вливая первый раствор во второй при перемешивании и растворении образующейся белой мути. Раствор периодически охлаждают. Раствор выдерживают в течение 48 ч. Перед применением раствор фильтруют.
Калий азотнокислый по ГОСТ 4217, раствор с массовой долей 1%.
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300 или гидролизный.
Фенолфталеин по нормативно-технической документации, раствор с массовой долей 1%; 1 г фенолфталеина растворяют в 60 см
этилового спирта и смешивают с 40 см
воды.
Вода нейтральная: к 1 дм
дистиллированной воды, из которой предварительно удаляют углекислоту кипячением в течение 2-3 ч, приливают 5 см
раствора фенолфталеина с массовой долей 1% и 5 см
титрованного раствора гидроксида натрия. Затем к раствору медленно прибавляют титрованный раствор азотной кислоты до исчезновения розовой окраски. 50 см
нейтрализованной воды должно окраситься в розовый цвет от прибавления одной капли титрованного раствора гидроксида натрия.
Бария гидроксид по ГОСТ 4107.
Калий роданистый по ГОСТ 4139, раствор с массовой долей 5%.
Известь натронная.
Натрия гидроксид по ГОСТ 4328, титрованный раствор: 33 г гидроксида натрия растворяют в 10 дм воды, из которой предварительно удаляют углекислоту кипячением в течение 2-3 ч. К полученному раствору добавляют 3-5 см
раствора гидроксида бария с массовой долей 1% и выдерживают 36 ч до полного оседания образовавшегося осадка углекислого бария. Раствор хранят в бутыли, закрытой резиновой пробкой с двумя отверстиями: в одно из них вставлен поглотитель с натронной известью, в другое - сифонная трубка с краном, не доходящая до дна бутыли на 0,5 см с загнутым кверху концом.
Прозрачный раствор сифонируют в другую бутыль. Раствор хранят в бутыли, закрытой резиновой пробкой с двумя отверстиями, в одно из них вставлен поглотитель с натронной известью, в другое - сифонная трубка с краном.
Кислота азотная по ГОСТ 4461, титрованный раствор; 50 см азотной кислоты помещают в бутыль и разбавляют до 10 дм
водой, из которой предварительно удаляют углекислоту кипячением в течение 2-3 ч. 1 см
раствора азотной кислоты должен примерно соответствовать 1 см
титрованного раствора гидроксида натрия.
Устанавливают соотношение титрованного раствора гидроксида натрия и азотной кислоты; в коническую колбу вместимостью 250 см
наливают из бюретки 25 см
раствора гидроксида натрия, прибавляют 25 см
нейтральной воды и титруют азотной кислотой до исчезновения розовой окраски.
Соотношение титрованного раствора гидроксида натрия и азотной кислоты (
) вычисляют по формуле
,
где
- объем раствора гидроксида натрия, взятый для титрования, см
;
- объем раствора азотной кислоты, израсходованный на титрование, см
.
Массовую концентрацию гидроксида натрия устанавливают по навеске стандартного образца стали с известным содержанием фосфора, близкого по составу к анализируемому образцу, проводя все стадии анализа, указанные в п.3.3 или по стандартному раствору фосфора.
Массовую концентрацию раствора гидроксида натрия (
), выраженную в граммах фосфора на 1 см
раствора, вычисляют по формуле
,
где
- массовая доля фосфора в стандартном образце, %;
- масса навески стандартного образца стали, г;
- объем раствора гидроксида натрия, взятый с избытком для растворения осадка фосфорномолибденовокислого аммония, см
;
- объем раствора азотной кислоты, израсходованный на титрование избытка гидроксида натрия с учетом объема, израсходованного на титрование раствора контрольного опыта, см
;
- соотношение между титрованными растворами гидроксида натрия и азотной кислоты.
3.3. Проведение анализа
Массу навески железного порошка 2 г помещают в стакан вместимостью 400 см
, прибавляют 70-80 см
азотной кислоты (1:2) и растворяют при нагревании в течение 5 мин. Добавляют 10 см
соляной кислоты, нагревают до растворения и упаривают раствор до состояния влажных солей. Затем прибавляют 10 см
азотной кислоты и вновь выпаривают раствор до состояния влажных солей. Прибавляют еще 10 см
азотной кислоты, 30 см
воды и нагревают до растворения солей. Осадок кремниевой кислоты отфильтровывают на фильтр "белая лента", промывают его 5-6 раз горячей азотной кислотой (1:100). Фильтрат собирают в коническую колбу 250 см
, нагревают его до кипения, добавляют 5-10 см
раствора марганцовокислого калия и кипятят до выделения бурого осадка двуокиси марганца. Приливают по каплям раствор азотистокислого натрия до полного растворения осадка и кипятят до удаления окислов азота.
Раствор охлаждают, прибавляют к нему раствор аммиака до начала выпадения осадка гидроксида железа, который растворяют в азотной кислоте, прибавляя ее по каплям. Раствор нагревают до 50-60 °С, прибавляют 50 см
молибденовой жидкости и встряхивают содержимое колбы в течение 5 мин до выпадения желтого осадка фосфоромолибдата аммония. Осадку дают отстояться в течение 3 ч. Осадок отфильтровывают на фильтр "синяя лента" с добавлением бумажной массы. Колбу, в которой производилось осаждение, и осадок на фильтре промывают 6-7 раз азотной кислотой (1:100) для удаления железа (проверка фильтрата с раствором роданистого калия). Затем осадок промывают 6-7 раз раствором азотнокислого калия до удаления свободной азотной кислоты. Полноту удаления азотной кислоты проверяют следующим образом: собирают в пробирку 0,4-0,5 см
стекающей промывной жидкости, приливают 2-3 капли раствора фенолфталеина и одну каплю титрованного раствора гидроксида натрия. Если осадок отмыт, жидкость в пробирке должна окраситься в красный цвет.
Фильтр с осадком помещают в колбу, в которой проводилось осаждение, прибавляют 25 см
нейтральной воды, 0,2-0,3 см
(4-6 капель) раствора фенолфталеина, разрывают фильтр стеклянной палочкой и взбалтывают содержимое колбы. Затем приливают титрованный раствор гидроксида натрия до появления красной окраски и взбалтывают содержимое колбы до растворения осадка. После растворения осадка раствор должен иметь розовую окраску. Прибавляют 10 см
титрованного раствора гидроксида натрия и титруют избыток щелочи титрованным раствором азотной кислоты до исчезновения розовой окраски.
Одновременно проводят контрольный опыт на содержание фосфора в реактивах. К фильтрату с осадком контрольного опыта приливают 25 см
нейтральной воды и 25 см
титрованного раствора гидроксида натрия и после растворения осадка оттитровывают избыток щелочи титрованным раствором азотной
кислоты.
3.4. Обработка результатов
3.4.1. Массовую долю фосфора (
) в процентах вычисляют по формуле
,
где
- объем раствора гидроксида натрия, взятый с избытком для растворения осадка фосфорномолибденовокислого аммония, см
;
- объем раствора азотной кислоты, израсходованный на титрование избытка гидроксида натрия, с учетом объема, израсходованного на титрование раствора контрольного опыта, см
;
- соотношение между титрованными растворами гидроксида натрия и азотной кислоты, см
;
- массовая концентрация раствора гидроксида натрия, выраженная в г/см
фосфора;
- масса навески,
г.
3.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения параллельных определений не должны превышать значений, приведенных в таблице.
