ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

БАББИТЫ ОЛОВЯННЫЕ И СВИНЦОВЫЕ Методы определения цинка Tin and lead babbits. Methods for the determination of zinc

ГОСТ 21877.8-76 Взамен ГОСТ 1380.10-70

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 24 мая 1976 г. № 1264 срок действия установлен

с 01.01. 1978 г.
до 01.01. 1983 г.

(Измененная редакция, Изм. № 2)

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на оловянные и свинцовые баббиты и устанавливает фотоколориметрический и спектральный методы определения содержания цинка (при содержании цинка от 0,001 до 0,15 %) и атомно-абсорбционный.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 21877.0-76.

2. ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЦИНКА

2.1. Сущность метода

Пробу разлагают в смеси соляной кислоты и брома. Олово и сурьму отгоняют в виде хлоридов, цинк извлекают изоамиловым спиртом из солянокислого раствора и после перевода в водную фазу определяют фотоколориметрированием окрашенного комплекса с дитизоном в четыреххлористом углероде при длине волны 540 нм.

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр со всеми принадлежностями.

Делительные воронки вместимостью 100, 150 и 700 см³.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 и разбавленная 1:10.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77, разбавленная 1:1.

Бром по ГОСТ 4109-79.

Аммиак по ГОСТ 3760-79.

Аммоний роданистый, раствор 400 г/дм³. Раствор очищают от примесей экстракцией изоамиловым спиртом: 500 см³ раствора встряхивают с 25 см³ изоамилового спирта в течение 2 мин.

Промывная жидкость; готовят следующим образом: к 300 см³ воды приливают 100 см³ 40 %-ного очищенного раствора роданистого аммония и 2,5 см³ раствора серной кислоты, разбавленной 1:1.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3773-72, раствор 200 г/дм³. Раствор очищают дитизоном, для чего 100 см³ раствора встряхивают с раствором дитизона 0,05 г/дм³ порциями по 2-3 см³ до тех пор, пока не перестанет изменяться цвет дитизона. Затем остаток дитизона извлекают из раствора четыреххлористым углеродом до тех пор, пока новая порция его не останется бесцветной.

Аммиачный раствор хлористого аммония: к 200 см³ воды приливают 20 см³ 20 %-ного очищенного раствора хлористого аммония и 25 см³ раствора аммиака.

Спирт изоамиловый по ГОСТ 5830-79.

Ализариновый красный С (ализаринсульфонат натрия), раствор 1 г/дм³, индикатор.

Кислота уксусная по ГОСТ 61-75, раствор концентрации 4 моль/дм³; готовят следующим образом: 240 см³ кислоты вливают в мерную колбу вместимостью 1 дм³, доводят до метки водой и перемешивают.

Натрий уксуснокислый по ГОСТ 199-78, раствор концентрации 1 моль/дм³; готовят следующим образом: 60,05 г уксуснокислого натрия растворяют в воде, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, доводят до метки водой и перемешивают.

Ацетатный буферный раствор: готовят смешиванием равных частей 4 н. раствора уксусной кислоты и 1 н. раствора уксуснокислого натрия (рН 4).

Натрий серноватистокислый (тиосульфат натрия) по ГОСТ 244-76, раствор 500 г/дм³, очищенный дитизоном так же, как и хлористый аммоний.

Углерод четыреххлористый по ГОСТ 20288-74.

Дитизон (дифенилтиокарбазон) по ГОСТ 10165-79, раствор 0,5 г/дм³: готовят растворением 50 мг реактива в 50 см³ четыреххлористого углерода. Раствор переносят в делительную воронку и дважды встряхивают со 100 см³ раствора аммиака концентрации 20 г/дм³, после чего органический слой отбрасывают. Водный слой слегка подкисляют концентрированной соляной кислотой, добавляют 50 см³ четыреххлористого углерода и встряхивают. После отделения четыреххлористого углерода экстракцию повторяют с новой порцией четыреххлористого углерода. Оба экстракта объединяют и промывают водой. Раствор дитизона хранят в темной склянке с притертой пробкой.

Дитизон, 0,005 %-ный раствор; готовят разбавлением раствором четыреххлористого углерода концентрации 0,5 г/дм³ в 10 раз.

Цинк по ГОСТ 3640-79, марки ЦВ или Ц1.

Стандартные растворы цинка

Раствор А; готовят следующим образом: 0,5 г металлического цинка растворяют в 10 см³ соляной кислоты, разбавленной 1:1, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см³, доводят до метки водой и перемешивают.

1 см³ раствора А содержит 1,0 мг цинка.

Раствор Б; готовят разбавлением водой раствора А в 100 раз в день применения.

1 см³ раствора Б содержит 0,01 мг цинка.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2)

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Навеску баббита массой 0,5 г помещают в стакан вместимостью 100 см³, приливают 7 см³ концентрированной соляной кислоты, 1-1,5 см³ брома, накрывают часовым стеклом и выдерживают без нагревания до растворения навески. Затем стекло снимают, обмывают 2-3 см³ соляной кислоты и при умеренном нагревании выпаривают раствор досуха. Сухой остаток обрабатывают еще раз 5 см³ концентрированной соляной кислоты и снова выпаривают досуха. К сухому остатку приливают 20 см³ соляной кислоты, разбавленной 1:10, и нагревают до кипения. Раствор охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 50 см³, доводят до метки соляной кислотой, разбавленной 1:10, и перемешивают. После отстаивания от прозрачного раствора отбирают пипеткой аликвотную часть раствора и переносят в делительную воронку вместимостью 150 см³.

Величина аликвотной части в зависимости от содержания цинка в пробе указана в табл. 1.

Таблица 1

Далее в делительную воронку приливают 20 см³ 40 %-ного раствора роданистого аммония, 1 см³ серной кислоты, разбавленной 1:1, и 10 см³ изоамилового спирта. Воронку закрывают пробкой и энергично встряхивают в течение 2 мин. После расслоения жидкостей водный слой отбрасывают. К спиртовому раствору в воронке приливают 20 см³ промывной жидкости и встряхивают воронку в течение 1 мин. Водный слой снова отбрасывают. Операцию промывки повторяют еще три раза. Далее к органической фазе приливают 15 см³ аммиачного раствора хлорида аммония, встряхивают в течение 15 с и после расслаивания жидкости сливают аммиакат цинка в другую делительную воронку вместимостью 100 см³. Реэкстракцию с 15 см³ аммиачного раствора хлористого аммония повторяют еще раз.

Аммиачные растворы объединяют, прибавляют в воронку две капли индикатора ализаринового красного, ацетатный буферный раствор до рН 5-6 (раствор окрашивается в желто-розовый цвет) и 1 см³ раствора тиосульфата натрия.

Раствор экстрагируют 0,005 %-ным раствором дитизона в четыреххлористом углероде порциями по 2-3 см³. По мере извлечения цинка из водного раствора цвет экстракта меняется от красного через фиолетовый до зеленого. Экстракцию заканчивают, когда новая порция дитизона не изменит свой цвет. Экстракты сливают в мерную колбу вместимостью 50 см³ с притертой пробкой, доливают до метки четыреххлористым углеродом, перемешивают и фильтруют раствор через сухой беззольный фильтр в сухую колбу, отбрасывая первые порции фильтрата.

Оптическую плотность раствора измеряют на фотоэлектроколориметре при длине волны 540 нм в кювете с толщиной слоя 1 см. В качестве раствора сравнения применяют четыреххлористый углерод.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

2.3.2. Построение градуировочного графика

В делительные воронки вместимостью по 100 см³ помещают 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 см³ стандартного раствора Б, приливают в воронки по 30 см³ аммиачного раствора хлористого аммония, по две капли индикатора, устанавливают ацетатным буферным раствором рН 5-6 и далее анализ ведут, как указано в п. 2.3.1.

Измеряют оптическую плотность растворов и после вычитания из показаний оптической плотности стандартных растворов показания оптической плотности раствора контрольного опыта строят градуировочный график.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

2.4. Обработка результатов

2.4.1. Содержание цинка (X) в процентах вычисляют по формуле

,

где m - количество цинка, найденное по градуировочному графику, г;

50 - объем исходного раствора, см³;

V - объем аликвотной части раствора, см³;

m₁ - масса навески пробы, г.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

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

Таблица 2

(Измененная редакция, Изм. № 2)

3. СПЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЦИНКА

3.1. Сущность метода

Метод основан на переводе анализируемой пробы металла в окись. Окисленный образец смешивают с угольным порошком и помещают в кратер нижнего угольного электрода. Для возбуждения спектра используется дуга постоянного тока. Спектр дуги фотографируют с помощью спектрографа. Измеряют почернения аналитических линий и «внутреннего стандарта». Концентрации определяемых элементов находят по градуировочному графику.

3.2. Аппаратура, материалы и реактивы

Спектрограф для регистрации ультрафиолетовой области спектра с трехлинзовой системой освещения или спектрограф любого типа, работающий в ультрафиолетовой области, с фотографической или фотоэлектрической регистрацией спектра.

Источник постоянного тока для питания дуги.

Электропечь муфельная с терморегулятором.

Сушильный шкаф.

Кварцевые выпаривательные чашки.

Стаканы из кварца.

Весы торсионные или аналитические.

Микрофотометр.

Ступка агатовая или из органического стекла.

Фотопластинки спектрографические типа I или ЭС.

Спектрально-чистые угли.

Баня электрическая или электроплитка.

Проявитель и фиксаж по ГОСТ 10691.0-73 - ГОСТ 10691.4-73. Допускается применение проявителя и фиксажа другого состава.

Меди окись, ч. д. а.

Спирт этиловый по ГОСТ 5962-67.

Свинца окись по ГОСТ 9199-77, ч. д. а.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77, х. ч., перегнанная.

Сурьмы трехокись, ч. д. а.

Цинка окись по ГОСТ 10262-73, ч. д. а.

Олова окись по ГОСТ 22516-77, ч. д. а.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2)

3.3. Приготовление градуировочных образцов

Градуировочные образцы готовят идентичными по содержанию основных компонентов анализируемым пробам. Основой для приготовления градуировочных образцов служит смесь соответствующих количеств окиси: олова, сурьмы, меди (для баббитов марок Б88, Б83 и Б83С), олова, сурьмы и свинца (для баббитов марок Б16, БН и БС6).

В головной образец, содержащий 1 % цинка в расчете на металл, вводят окись цинка. Образец перемешивают со спиртом, затем сушат, прокаливают и еще раз тщательно перемешивают.

Рабочие образцы готовят последовательным разбавлением каждого предыдущего образца основой. Готовят серию образцов с содержанием цинка в них от 0,003 до 0,2 %.

3.4. От средней пробы отбирают навеску массой 3-5 г, которую помещают в кварцевый стакан или чашку, наливают 50-70 см³ азотной кислоты, разбавленной 1:1. Пробы растворяют при умеренном нагревании. Раствор выпаривают досуха, а затем прокаливают в муфельной печи при температуре 500-550 °С в течение 20 мин.

Полученный при растворении и прокаливании осадок окисей металлов тщательно перемешивают, набивают в кратеры угольных электродов, имеющих размер 3×3 мм, с боковыми отверстиями 1 мм. Перед спектрографированием угольные электроды необходимо обжечь в дуге переменного тока силой 10-12 А в течение 15 с. При спектрографировании электроды помещают так, чтобы нижний электрод с пробой был анодом, а верхний электрод, заточенный на усеченный конус, с площадкой диаметром 1,5-2,0 мм, - катодом.

Время экспозиции, промежуточную диафрагму, ширину щели выбирают оптимальными для получения интенсивности спектров в области нормальных почернений. Спектры возбуждают в дуге переменного тока силой 10 А. Время проявления пластинки 3 мин при температуре проявителя 18-20 °С.

Регистрацию спектров производят на пластинке типа 1 или ЭС.

Определение содержания цинка ведут из одной навески по трем параллельным определениям.

(Новая редакция, Изм. № 2)

3.5. Обработка результатов

3.5.1. На полученных спектрограммах фотометрируют почернения линий цинка и линий «внутреннего стандарта».

Используемые аналитические линии и линии «внутреннего стандарта» приведены в табл. 3.

Таблица 3

По результатам фотометрирования спектров градуировочных образцов строят градуировочный график в координатах ΔS - lgC.

По результатам фотометрирования спектров проб по графикам находят содержание цинка. Результат умножают на переводной коэффициент 1,2.

3.5.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений не должны превышать значений, указанных в табл. 4.

Таблица 4

(Измененная редакция, Изм. № 2)

4. Атомно-абсорбционный метод определения содержания цинка

4.1. Сущность метода

Метод основан на избирательном поглощении света от стандартного источника атомами цинка. Раствор распыляют в ацетилено-воздушное пламя атомно-абсорбционного спектрометра и измеряют абсорбцию при длине волны 213,8 нм.

4.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр атомно-абсорбционный.

Стаканы из фторопласта вместимостью 50 и 300 см³.

Кислота азотная, ос. ч. по ГОСТ 11125-78.

Кислота фтористоводородная (плавиковая кислота).

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72, дважды перегнанная.

Смесь для растворения; готовят по ГОСТ 21877.3-76.

Смесь хромовая, раствор двухромовокислого калия концентрации 100 г/дм³ в концентрированной серной кислоте;

Цинк по ГОСТ 3640-79.

Стандартные растворы цинка

Раствор А; готовят следующим образом: 0,1000 г цинка растворяют в 10 см³ азотной кислоты, разбавленной 1:1, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, доводят водой до метки и перемешивают.

1 см³ раствора содержит 0,1 мг цинка.

Раствор Б; готовят перед применением: 10 см³ раствора А помещают в колбу вместимостью 100 см³, доводят водой до метки и перемешивают 1 см³ раствора Б содержит 0,01 мг цинка.

4.3. Проведение анализа

4.3.1. Посуду, необходимую для проведения анализа, моют последовательно хромовой смесью, соляной кислотой, водой и затем не менее двух раз обмывают дистиллированной водой.

4.3.2. В зависимости от содержания цинка навеску баббита массой, указанной в табл. 5, помещают в стакан из фторопласта вместимостью 50 см³ приливают небольшими порциями 10 см³ смеси для растворения. Далее анализ проводят по ГОСТ 21877.3-76.

Таблица 5

Фотометрирование проводят при длине волны 213,8 нм в условиях, указанных в ГОСТ 21877.3-76.

Концентрацию цинка устанавливают по градуировочному графику, фотометрируя одновременно с анализируемыми растворами серию растворов с известным содержанием цинка.

4.3.3. Для построения градуировочного графика в мерные колбы вместимостью по 50 см³ отмеривают микробюреткой 0; 1,0; 2,0; 4,0; 10,0; 15,0; 20,0 см³ стандартного раствора Б цинка, приливают по 10 см³ смеси для растворения, доводят водой до метки и перемешивают.

Фотометрируют как анализируемые растворы. По полученным средним значениям абсорбции и известным концентрациям цинка строят градуировочный график.

4.4. Обработка результатов

4.4.1. Содержание цинка (X) в процентах вычисляют по формуле

где С - концентрация фотометрируемого раствора, мкг/ см³;

V - объем фотометрируемого раствора, см³;

т - масса навески баббита, г;

10⁶ - коэффициент пересчета микрограммов в граммы.

4.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов анализа при доверительной вероятности Р = 0,95 не должны превышать значений, указанных в табл. 6.

Таблица 6

(Измененная редакция, Изм. № 1)

Раздел 4. (Введен дополнительно, Изм. № 1)

 

СОДЕРЖАНИЕ