Определение сурьмы в арсениде галлия методом амальгамной полярографии

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ _ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА_

Том 164 ' - 1967

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУРЬМЫ В АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ МЕТОДОМ АМАЛЬГАМНОЙ ПОЛЯРОГРАФИИ

Э. А. ЗАХАРОВА, 3. Г, КИЛИНА

В литературе есть данные о полярографическом поведении Sb (+5) на солянокислых фонах [1, 2], а также исследовано поведение Sb (+3) на солянокислых фонах методом АПН [3, 4], но в литературе нет данных о получении анодного зубца Sb (+5) на этих фонах.

В процессе анализа GaAs навеска GaAs разлагается в смеси HN03 + HC1, причем Sb и As окисляются до 5-валентного состояния. Для упрощения хода анализа основные компоненты Ga (+3) и As (+5) не удалялись, а Sb (+5) не Восстанавливалась до Sb (+3). В связи с этим нами исследовано амальгамно-полярографическое поведение Sb (+5) на солянокислых фонах разной концентрации, а также предложена методика определения Sb (+5) в GaAs без отделения основы с использованием ртутной капли.

Все определения проводились на полярографе типа ОН-Ю1, скорость изменения потенциала 333 мв/мин. В работе использовался электролизер со вставными стаканчиками. Стационарным электродом служила ртутная капля, полученная осаждением ртути, выделяющейся при электролизе из раствора азотистокислой ртути в течение 60 сек при силе тока 30 ма. Электродом сравнения служил нас. к. э., относительно которого приводятся все значения потенциалов.

Для приготовления стандартного раствора Sb (+5) 0,1 г металлической сурьмы нагревали в фторопластовой чашке с 2 мл H2SO* (d= 1.84) до растворения ее, прибавляли 10 мл HCl (6 N)y затем по каплям добавляли Н202 (5 мл). Для разложения Н202 в течение часа нагревали раствор при t = 60°, добавляя 6 N HCl, содержимое чашки переносили в мерную колбу на 100 мл и доводили до метки 6N HCl. Стандарт устойчив в течение нескольких месяцев.

Растворы меньшей концентрации готовили последовательным разбавлением головного эталона.

Используемые растворы 8 • 10 ~6 М, 8 • 10 ~7 М готовили через каждые 3—4 дня.

Для приготовления стандартных растворов использовали тридистил-лат, серную кислоту марки (х.ч.) соляную кислогу (6-9 N) очищали изо-пиестическим методом, перекись водорода марки особой чистоты.

Результаты некоторых исследований по амальгамно-полярографи-ческому поведению Sb (+5) на солянокислых фонах разной концентрации представлены в табл. 1.

Наблюдаемое уменьшение зубца на 2 и ЗЛ/ HCl объясняется, по-видимому, склонностью Sb (+.5) к гидролизу. Для работы был выбран фон 4 N HCl.

Изучено влияние потенциала электролиза на анодный зубец Sb (+5) в интервале —0,3 -г- 0,9 в. Как видно из рис. 1, начиная с потенциала—0,5 в, анодный зубец Sb ( + 5), остается постоянным (см. рис. 1)ч Накопление Sb (4-5) проводили при потенциале — 0,6 е.

Градуировочный график Sb(-t-5) в интервале концентраций 2,5- Ю~9г-ион1л ю

Таблица 1 '

Амальгамно-полярографическое поведение Sb(+5) на солянокислых фонах

Условия опытов: CSb = 4,10—? г-аон\л, мин, /* = I .Ю-» а/мм

Концентрация HCl, N In Sb (+5), b /•Юз, а <p растворения Hg, b

1,0

2,0 -0,16 1 —0,10

3,0 -0.Г8 15 —0,16

4,0 —0 25 22 —0,18 '

5,0 —0,26 22 —0,19

6,0 —0,27 21 -0,19

0J

4S

0.7

9.9

Рис. 1. Влияние потенциала электролиза на глубину анодного зубца Sb (+5) на фоне 4 N HCl. Условия

опыта: CSb (+5) 4-Ю"7 г~аон\л\ мин, /*=2-1(Г9 ajMM, У^Ъ мл.

в

20 SO 40 SO во Csi(45)10 м

Рис. 2. Градуировочный график Sb (-{-51 на фоне 4 /V HCl (кривая 1) и в присутствии As (+5) и Ga (+3), (кривая 2).

Условия опытов: /*=2-10

—9

а/мм; т «= Ю мин; V« 5 мл; 0,04 см.

— 2-Ю-7 г-ион}л на фоне чистой 4 АШС1 и в присутствии Аз(+5) и ба ( + 3) в интервале- концентраций 2-10~7 г~иок/л — 8- Ю-7 г-ион/л представлен на рис. 2.

!

Анодные зублы Sb (+5) на фоне As (+5) и Ga ( + 3) +4 N НС! представлены на рис. 3.

Определению Sb (.+ 5) на ртутной капле в условиях анализа не мешает 3-кратный избыток Си, если снимать зубцы Си и Sb (+5) с остановкой потенциала после получения анодных пиков. Потенциалы анодных пиков на фоне 4 N HCl для Sb Си равны соответственно — 0,25 в — 0,35 в.

На основании проведенных исследований разработана следующая методика определения микроконцентраций Sb ( + 5) в GaAs.

Навеску измельченного GaAs 0,2 г растворяют в кварцевом стаканчике в 1 мл HN03 в присутствии 0,5 мл 9 N HCl при t = 70°—80° в течение 30 мм нут и выпаривают досуха в течение 3 часов. Затем добавляют 3 мл 4 N HCl.

Стаканчик вставляют в электролизер, пропускают через исследуемый раствор, очищенный от кислорода щелочным раствором пирогаллола водород, и проводят электролитическое накопление в течение

Таблица 2

Определение Sb (+5) в GaAs без удаления основы на фоне 4 N HCl

fs Ц Ф OfJ

Рис. 3. Анодные зубцы Sb(+5) на фоне As(+5)+-+ Ga (+3)+4 N HCl, кривая 1 — фон, 2 —2-• Ю-7 г-ион/л, 3—4-АО'7 г-ион1л, 4-6-10"7 г-ион\л, 5—8-10" г-аоя/л. Условия опыта: т=5 мин; V=5 мл; <рэл = — 0,6 в;

г*^2.10~9 а\мм. При получении зубцов делалась остановка изменения потенциала.

10 минут при перемешивании раствора магнитной мешалкой и потенциале— 0,6 е.

'.В исследуемых образцах GaAs Sb (+5) не была обнаружена, поэтому Sb ( + 5) вводилась'в отдельные навески GaAs перед разложением и затем анализировалась, как описано выше. Результаты опытов представлены в табл. 2.

Максимальная чувствительность методики 4-10~6% при навеске GaAs 0,2 г, объем раствора 3 мл и времени электролиза 10 минут.

Введено Sb (+5), г-ион\л Найдено Sb (+5) г-ион1л Относительная ошибка, 96

5,0.10-8 6,5 Ю-» + 30

5,0.10-з 6,2.10-8 +25

5,0.10-s 6,2.10-8 + 25

поведение сурьмы в GaAs с чувстви-

Выводы

1. Исследовано амальгамно-полярографическое (-fí) на солянокислых фонах разной концентрации.

2. Разработана методика определения Sb (+5) тельностью 4 • 10 ~6 %.

. • ЛИТЕРАТУРА

1. I. Kol t ho ff, R. Probst. Anal. Chem., 21, 753, 1949.

2. J. L i n g а п е. J. Am. Chem. Soc., 69, 530, 1947.

3. Л. Ф. Заичко, В. Ф. Янкаускас, М. С. Захаров. Завод, лабор., 265, 1965.

4. Л. Ф. Заичко, М. С. Захаров. Сб. меюды анализа химических реактивов я препаратов, ИРЕ А, вып. 5—6, стр. 79, 1963.