Ю.А. Золотов - Методы химического анализа (Основы аналитической химии, том 2) (1110130), страница 93
Текст из файла (страница 93)
На основании систематнзированных литературных данных с учетом конкретных целей анализа и условий намечают пути решения задачи. Если надо, то в процессе планирования проверяют варианты, выбранные как наиболее перспективные. Используя дополнительную информацию (например, об отсутствии элементов, мешающих определению), пытаются упростить ход анализа. 17.2. Качественный и полуколичествеиный анализ. Фазовый анализ На первом этапе анализа предварительные сведения об общем составе пробы можно получить, рассмотрев происхождение ыатериала.
Для получения надежной информации о составе необходимо провести частичный или полный качественный анализ. Предварнтельнал информация о составе пробы должна быть получена прежде, чем сделан разумный выбор метода анализа. Качественное обнаружение отличается от количественного определения лишь степенью точности, меньшим объемом информации и рабочими методиками.
При качественном обнаружении компонента необходим лишь ответ «да» или «нет», количество получаемой информации при этом минимально. Обычно при качественном обнаружении ставят три задачи: 1) определение полного состава образца; 2) определение примесей в образце; 3) определение наличия какого-либо компонента. Каждая из этих задач требует своего подхода. В некоторых случаях физическими методами образец может быть проанализирован без предварительной обработки. Например, атомно-эмиссионным или рентгенофлуоресцентным методом можно получить сведения о большинстве элементов, входящих в состав 456 минерала.
лнако . О такие прямые методы имеют некоторые недостатки. Одним из основных является взаимное влияние компонентов и совпадение сигналов, по которым ведут определение. Поэтому часто прибегают к чисто химическим скнм методам анализа или комбинируют химические и физические методы. ри . П и этом во многих случаях химическим методом отделяют мешающие компоненты (или концентрируют определяемые) с последующим определением физическим методом. Не следует пренебрегать внешними характеристиками анализируемого объекта, например окраской, запахом, летучестью, хрупкостью и др. Для идентификации, и особенно для проверки чистоты органических веществ, определают физические константы — температуры плавления ( р (или азложения) или для жидких веществ — плотность, темпер туру а кипения и замерзания, показатель преломления.
Многие методы и приемы качественного анализа позволяют без осоинфо мацию о содержании обнаруженного компонента. К полуколичестинформацию асиным м относятся результаты с относительным стандартны ма: нап нем з„> 0,20. Иногда полезна и менее определенная информация: рмер, отнесение компонента к главной составной части (основнои компонент), побочной части (побочный компонент), следам (а также ниже прено получить с помощью методов анализа, обеспечивающих высокую нзческого. ь Особым разделом аналитической химии является качественныи,„азовый анализ — идентификация отдельных фаз гетерогенной системы и оценка содержания этих фаз.
Объектами д фаз и исследования в фазовом анализе являются металлы, сплавы, минералы, руды. С помощью фазового анализа определяют состав неметалли еталлических включений в металлах (оксидов, сульфидов, нитрндов, р в, карбидов), изучают распределение легирующих в в многофазных сплавах. Минералы в большинстве случаев "ивтожев мяминерады являнггся фазовыми составляющими руд и пород как гетерофазных систем.
Для разраоотки рацио рационального технолоп~ческого процесса отделения ценных компоне ентов руды от пустой породы и дальнейшей переработки концентрата необходимо знать минеральный состав руды. В случаях первая задача фазового анализа состоит в раздеВо многих случая фаз; с ествуют физические и химические методы такого разделелении фаз; существуют ические ния. В основу фи . В физических методов положены магнитные и электр ня п обы свойства уаз, плотно фаз, плотность и другие.
Например, после измельчения про ы жно разделить по плотности, используя жидкости с подходящей зерна можно разде плотностью, ~~, раствор КгНй14 или ВаНй1,. Применяют флопаш- 457 онное разделение с помощью специапьных флотореагеигов, поверхностноакгнвных вешесп3. Большее практическое значение имеют химические методы разделенна фаз, которые основаны либо на термодинамике, либо на кинетике селективного растворения. Термодинамическая устойчивость разделяемых фаз по отношению к действию специально подобранных реагентов («растворителей») обеспечивает разделение даже прочно сросшихся минеральных частиц. Кинетическая селективность проявляется в элекгрохимическом способе разделения фаз, основанном на кинегике электрохимических процессов (поляризация, пассивация, транспассивация).
Так, при анодном растворении сплава можно добиться такой поляризации электрода, которая обусловливает растворение одной фазы и пассивацию 5яэугой. Разделение может быть также основано на различии в скоростях реакций растворения отдельных фаз при взаимодействии с растворителями. Например, при определении карбидов в чугуне или стали пугем растворения их в разбавленных кислотах. После разделения отдельные фазы анализируют большей частью микрохимическим методом. Не меньшее, а может быть, и большее значение имеют физические методы прямого исследования фаз с использованием, например, рентгеноэмиссионного микроанализа (электронного зонда) и других физических методов микроанализа.
17.3. Металлы и сплавы Металлы и сплавы — материалы прежде всего черной и шгетной металлургии и редкометаллической промышленности — играют важную роль и в машиностроении, электротехнике, электронике и многих других отраслях. Качество этих материалов а значительной степени зависит от характера и содержания примесей, а свойства сплавов в свою очередь определяются специально вводимыми легврующими добавками металлической я веметаллнческой природы. Например, известно о вредном влиянии висмута, олова, сурьмы, кадмия, селена в мышьяка на свойства сплавов никеля н кобальта, применяющихся для изготовления лопастей турбин самолетов.
Присутствие этих примесей а концентрациях выше 1О 5ь ВЫЗЫВаЕт трЕщИНЫ Н раЗРУшевяя лопастей турбин. Задачи анализа металлов и сплавов многообразны: определение примесей, в том числе газообразуюших (О, Н, Ы, С, 8), определение леги- 458 5О. аз (включений). Иногда необходимо ппгх добавок, анапиз отдельных фаз (вкл " . мо пр бщ е содержание компонентов в про, но и их опр пределить не только о е распределение по пл щад о и или глубине. еское значение еталлов и сплавов большое практич При анализе металло ионный метод, позволяющий проводи ть многоэле- имеет атомно-эмиссионныи м о, м в, сочетающихся с анализ.
Внедрение мощных квантометров, соч ментныи ан мя око анализа и позволило одно- ЭВМ, резко увеличило в свое время скоросп, ан ь о 20 элементов и более. Нашли применение та временно определять до атомно-абсорбцнонный, рентгенофлуоресцентныи, о реже — электрохим — имические методы анализа. 10 5;4 и ниже используют П пределении примесей на уровне 1 а и н ри о б а ии с методами опон ен и ования и различные их ком~ив ц методы концентриро концентрирования, не требующие реде в, нап име испарение или суолимация. использования реагентов, например испар имеси (А, А1, В1, Сд, Со, Сг, Сц, Ре, 8, и, О~ — 10 «У пределяли после отгонки сурьме с ределом руж обна ения 1 — ь опр основы в виде летуч всыпали спектрально-чистын в кварцевую д у, ло очк, на дно которой насыпали сп е али в кварцевую печь и вый по ошок, лодочку с пробой помещали в " Н 1.
П и адсорбировались графитоп и 300 'С сухой С. Римес пропускаяи при кон ен ат анализировали атомно- вым порошком, полученный концентрат ан эмиссионным методом. нтрь„овация микроприма ас .„аненными методами концентр Весьма распрос.„ане вляются экстракция, сорбцня, металлов и сплавов являют месей при анализе металл вляют ос ествлен химико-атомно-эми до ',СЙ,С,РЬ,БЬ,Бп,7лспрей на содер канне В5,, н, лиз легированных сталеи на д а ения 10-7 — 10-506.
После ра и р н про ы пр бы п имеси эксделом обнаружения 10 — а. после выпаривания на графизоб илкетоном; экстракт посл т указанным методом. Для определения Се, бы и еси сорбируют апи после растворения про ы пр м 1л, Рг в углеродистои стая р в е хло идных комплексов. ор . Со бент извлекают, на анионообменнике в виде хлор о ениую таблетку анас еллюлозой, прессуют, и получен, сушат, смешивают с це торый обеспечивает прелизируют реиттенофлуоресц ситным методом, ко использования разнообразных методов 10- о~~ В табл. 17.1 даны примеры использо концентрирования и опр д ния и п еделения п д ння в анализе металлов и сплавов.
ак называемых газоо, узпщ П ч аз их примесей (водо- Д я определения так н азота, лерода, сеРы)применяют плавление акуум , вв е, а онный анализ, масс-спектром -*гию. Внедрение экспрессв, основанных на высокотем анализаторов, ос х ячеек с твердыми электродами позволило зовании элекгрохимических ячеек с тве м сократить время анализ упр а и остить его. 459 Табл а ц а 17.1.
Методики анализа металлов и сплавов с предварительным копцептрнрованяем Объект анализа Метод определения Предел обна- ружения, % Определяемые элемеиты Метод копцеатряроааияя 1Π— 10 Атомно- эмпссаопяый Экстракпяя: раствор О-язопроппл-Ы- этилтиокарбамяпата в хлороформе Атомно- 1О ' — 1 0~ абсарбциопвмй искровая масс- 1О ' — 1О ~ спектрометряя Ая, В1, Сй, Сп, РЬ, ЗЬ, Зп, Еп С,С, МЗ, Мп, %, РЬ, х.п ВЬ ЗЬ, Зп 0,5 — 5 мкг/г 2 мкг Ревзтеяофлуо- респентяы й сплавы Одним из важнейших методов контроля состава композиционных материалов является в настоящее время рентгеноспектрачьный микроанапиз.
Наряду с другими физическими методами его используют при анализе различных включений. Потребность в особо чистых веществах велика. Это относится, например, к атомной промышленности, которой необходимы чистые уран, торий, бериллий, графит, цирконий, ниобий, натрий и др. Еше более чистые вещества требуются в электронике: кремний, германий, сера, селем, галлий, индий, мышьяк, сурьма, кадмий в элементном виде и в виде со- 460 А1, Ая, Ва, Ве, ВЬ Са, Сд, Со, Сг, Сп, Ре, Оа, 1п, Мп, Ы1, РЪ, Зп, Те, 'П, Еп, уг, '»' В1,сй,сп,ЗЬ, Еп Экстракпяя: раствор сульфата тряоктплам- мояия в о-ксилоле я ли мегялязобугилкетопе Экстракция: метил- изобугилкетоп Сорбцяя яа комплек- сообразующем сор- беите Вофатит МС-50 Соосвкдение с гидро- ксндом железа (П1) Соосюкдепяе с 1-фе- нял-3-метил-4-капря- ноялппразолопом-5 Элехтролятяческое вьщелепие мякроэле- мента 17.4.
Высокочистые вещества единении, В части астности типа АаВ»' и Аа'В, много вспомогательных материалов: кис в: кислот, щелочей, солей и т. д. Для изготовления лазеров, люминофоров, фо, сцинтилляционных материалов также нужны высокочис- тые вещества. ества. Существенно возросли требования к чистоте веществ и материалов хим ической промышленности. Без высокочувствительных и достаточно наде надежных методов аналитического контроля нельзя было ре- шить все эти важные проблемы.
В настоящее время важна разработка методов определения примесей в особо чистых стеклах, которые требуются для воло для оконной оптики. Качество световодов зависит от содержания -з 10п о~ микроэлементов, которое может составлять 10 — 10 %. В принципе, в каждом природном веществе или промышленном манане присутствуют едва ли не все существующие в природе элементы, но в разных концентрациях.
Восемь элементов (О, 3... а, К), составляющих 98,6% массы земной коры, с наибольшей вероятностью присугствуют где только возможно. Причем элементы, широко рас- пространенные в природе, редко удается определить при содержании ниже 10 ~ — 1 0 ~% из-за их присутствия в воде, реактивах, материалах посуды и т.д. Само понятие чистого и особо чистого вещества неоднозначно и не очень определенно. еленно. Под особо чистым можно понимать вещество, свой- ства которого при дальнейшей очистке существенно не менаются. Таких результатов удалось достигнугь только для некоторых материалов. Глубокая очистка часто приводит к проявлению уникальных свойств веществ. Так, бериллий, долгое время известный как твердый и хрупкий металл, после его очистки методом зонной плавки оказался ковким, тягу- тет с повышением чистоты металла.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
