Исследования по разработке методики определения микроконцентраций висмута в олове высокой чистоты методом амальгамной полярографис накоплением

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА _

Том 128 1965

М. С. ЗАХАРОВ, В. М. ПИЧУГИНА

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО РАЗРАБОТКЕ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОКОНЦЕНТРАЦИЙ ВИСМУТА В ОЛОВЕ

ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ МЕТОДОМ АМАЛЬГАМНОЙ ПОЛЯРОГРАФИИ С НАКОПЛЕНИЕМ

В работе [1] в качестве фона для одновременного определения микроконцентраций висмута, меди, свинца и цинка в олове высокой чистоты методом амальгамной полярографии с накоплением был предложен щелочной раствор этилендиамина. Однако при длительном хранении этилендиамин постепенно разлагается (особенно на свету) и вследствие этого на полярограммах зубцы висмута и меди накладываются один на другой. По этой причине не представляется возможным определить содержание -микроконцентраций висмута и меди в олове высокой чистоты. Содержание меди можно определять при -полярогра-фировапии на щелочном фоне [2]; висмут же на этом фоне не дает устойчивых анодных зубцов. Однако в технике в настоящее время испытывается острая необходимость в высоко чувствительной методике определения микроконцентраций висмута в олове высокой чистоты.

Данная работа посвящена разработке методики определения микроконцентраций висмута в олове высокой чистоты методом амальгамной полярографии с-накоплением.

По литературным данным [3], устойчивые катодные волны висмута получаются на кислых фонах. Нами было изучено амальгамно-поляро-графическое поведение висмута на фонах серной и соляной кислоты различных концентраций. На основании сопоставления полярографического поведения висмута на различных кислотах мы, остановились на фоне 0,25 М HCl. Кроме того, соляную кислоту можно легко очистить от примесей тяжелых металлов перегонкой ее в кварцевом перегонном аппарате.

Исследования показали, что на фоне 0,25 М HCl получается хороший анодный зубец висмута с потенциалом пика около 0,06 в (нас.к.э.). Глубина зубца в изученном интервале концентраций прямо пропорциональна концентрации висмута в растворе (рис. 1). Следовательно, содержание висмута -можно определять методом добавок.

Потенциал зубца меди на этом фоне лишь на ОД6 в отрицательнее потенциала зубца висмута, но так как чувствительность по меди ниже чувствительности по висмуту, то ее 4—5~<кратный -избыток не мешает определению висмута. Кроме того, обычно в образцах чистого олова содержание висмута и олова Си примерно одинаково. Более низкая чувствительность по меди, возможно, обусловлена образованием интер-металлического соединения меди с ртутью электрода [4]. 46

Для определения микроконцентраций висмута избыток олова необходимо удалять. Удаление олова производится выпариванием его в виде ¿пВг4 как предложено в [2]. С целью выяснения возможности соуле-тучивания микропримесей висмута с оловом были проведены исследо-

Рис. 1. Градуировочный график висмута. Условия опыта: т = 5 мин; <рэ= — — 1,0 в (нас. к. 5.); V—2 мл; 0,08 см; чув. З.10~3 мка\мм; фон 0,25 М HCl.

вания по выявлению оптимальной температуры выпаривания олова. Исследования проводились на заводском образце олова, содержащем висмут. Выпаривание проводилось при 300, 250 и 220°. Результаты исследований представлены в табл. 1.

Из таблицы видно, что при всех исследованных температурах содержание висмута в олове не меняется. Следовательно, при этих температурах не происходит соулетучивания микроконцентраций висмута. При температуре 300° полное удаление олова происходит в течение 10— 12 минут, что вполне удовлетворяет требованиям выполнения анализа. Поэтому в дальнейших опытах выпаривание олова производилось при температурах 250—300°.

На основании проведенных нами исследований предлагается следующая методика определения микроконцентраций висмута в олове высокой чистоты.

Методика

Приборы: полярограф с самописцем или фотозаписью.

Реактивы: соляная кислота 0,25 М раствор. Кислота от тяжелых металлов очищалась четырехкратной перегонкой. Последняя перегонка проводилась в кварцевом перегонном аппарате.

Стандартный раствор висмута готовился растворением металлического висмута в азотной кислоте. 0,5 г тонко измельченного олова промывается слабым раствором азотной кислоты, растворяется в кварце-

Т[а б л и ц а 1

Результаты исследований по выяснению соулетучивания висмута

Температура Содержание Bi

выпаривания, °С в олове, %

300 6,4,10"6

250 6,4.10"6

220 6,4.10—6

вом стаканчике 4 мл НВг и 1 мл Вг2. Содержимое стаканчика выпаривается в герметичной стеклянной выпарительной камере при 250—300°. После выпаривания в стаканчик приливается 2 мл 0,25 М НС1 (фон) и при потенциале в — 1,0 б (нас. к. э.) в течение 10 минут проводится накопление примесей в ртутном электроде в электролизере, приведенном в \2]. После этого проводится полярографирование с потенциала — 0,25—0,5 в (нас. к. э.). Содержимое висмута определяется методом добавок и рассчитывается по формуле.

%В1

К* • т

где 1и глубина зубца от добавки висмута; •V — объем добавки, мл; с —концентрация добавки, ^¡мл\ /г, глубина,зубца от висмута в олове; т — навеска олова.

Максимальная чувствительность методики (при глубине зубца в 4 мм) по висмуту при разработанных условиях (время электролиза 10 минут, потенциал электролиза —1,0 в (нас. к. э.), диаметр ртутной капли 0,08 см, чувствительность прибора 3.10 ~ 9 а/мм при проведении анализа из навески олова в 0,5 г) составляет 2.10 6

По разработанной методике были проведены анализы ряда образцов олова высокой чистоты (табл. 2). Поляро-граммы одного из анализов приведены на рис. 2.

Считаем приятным долгом выразить благодарность проф. А. Г. Стром-бергу за ценные советы при выполнении и обсуждении работы.

Таблица 2

Результаты анализа олова высокой чистоты на

содержание висмута Условия опыта: навеска олова — 0,5 г; V— 2мл\ 1--10 мин; чувствительность - ЗЛО-?>мка^ мм; с\к - 0,08 см.

О -0.2 -0.4 *

№ проб Содержание висмута в олове, %

1 З.Ю-'"1; 2,1.10 5

2 3,3.10 3,3.10 3,9. Ю--6

3 6,4.10 6,4.Ю-6; 6,4.Ю"6

Рис. 2. Полярограммы анализа образца олова. Условия опыта: т = •--10 мин; —1,0 в

(нас. к. э.); V—2 мл; йк= 0,08 см; чув.

6.10"3 мка\мм.

1. Полярограмма образца олова. 2. То же, но с добавкой 0,05 7¡мл стандартного раствора висмута. -

Выводы

Разработана методика определения микроконцентраций висмута в олове высокой чистоты. Метод основан на отделении избытка олова выпариванием его в виде БпВг.! с последующим определением висмута методом амальгамной полярографии с накоплением. Приведены результаты анализа некоторых образов олова, характеризующие их воспроизводимость.

ЛИТЕРАТУРА

1. В. Е. Городовых, М. С. Захаров, В. И. П и ч у г и н а. Определение микропримесей В\, Си, РЬ и 2п в олове высокой чистоты методом амальгамной полярографии с накоплением на фоне щелочного раствора э. д. а. Завод, лабор. (в печати).

2. А. Г. С т р о м б е р г, М. С. Захаров, В. Е. Городовых, Л. Ф. 3 а и ч к о. Определение ультрамикропримесей Си, РЬ Хп в олове высокой чистоты методом амальгамной полярографии с накоплением. Заводская лаборатория, 27, вып. 5, 517 (1961).

3. Г. А. Крюкова, С. И. Синяков а, Т. В. Арефьева. Полярографический анализ. М., стр. 326, 1959.

4. А. И. 3 е б р е в а. Электрохимия растворов и металлических систем. Изд. АН Каз. ССР, стр. 55, 1962.

4. Заказ 5131.