Способ потенциометрического определения марганца

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 3004.80 (21) 2919032/23-26 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 30.1281, Бюллетень № 48 51)М. Кл.

С 01 G 45/00

G 01 N 27/46

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 54 3. 257. 1:

:546.71 (088. 8) Дата опубликования описания 3012В1 (72) Автор изобретения

С. Г. Дятел

Восточный научно-исследовательский углехимический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МАРГАНЦА

Изобретение относится к аналитической химии марганца и может найти применение в анализе марганцевых руд, концентратов, солей, цеолитов, катализаторов, минеральной части угля, шлаков, пыли.

Известен способ определения марганца (III) в ферритах (смеси окислов железа, марганца и цинка), включающий растворение образца в смеси полифосфорной и хлорной кислот при

265оС в течение 10 с с последующим определением содержания марганца спектрофотометрически путем измерения интенсивности светопоглощения Mn(III) при 520 нм (1).

Однако указанный способ может быть применен для определения только

Mn (III). В большинстве объектов содержится металлический марганец (ста- 20 ли, сплавы)или двухвалентный (руды, шлаки), и для переведения их в более высокую валентность необходим сооТ ветствующий окислитель. Проверка этого способа показала, что смесь полифосфорной и хлорной кислот лишь незначительно (от 0,02 до 0,7Ъ) окисляет Mn (II) до Mn (III) .и избирательно окисляет лишь Fe (II) ферритов.

Кроме того способ неприменим для ана- 30 лиза в присутствии органических веществ(например, цеолитов и марганцевых катализаторов, используемых для окисления органических веществ) из-за взрывоопасности хлорной кислоты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения марганца в сталях и сплавах, включающий растворение образца и переведение марганца в трехвалентное состояние концентрированной азотной кислотой в среде концентрированной фосфорной кислоты при умеренном нагревании (130-150 С) „ упаривание раствора до полного удаления азотной кислоты и потенциометрическое титрование солью закисного железа (2) .

Однако известный способ является длительным (продолжительность анализа 1,5-2 ч), что связано с необходимостью введения и удаления больших количеств (7-8 мл) азотной кислоты, так как окисление маргпнца (II) до

Mn (III) происходит постепенно, по мере увеличения концентрации фосфорной кислоты.

Цель изобретения — ускорение анализа.

893874

Относительная ошибка

Доверительный интервал (р=

=0,95) Марган ец, Ъ

Число определений

Найдено предлагаемым способом одерание о пасорту

С.о. Наименование

47,58

0,42

+О, 2

6 47р64

0,17 б 58,7

58,8

+0,1

51 Концентрат марганцевый

52,202 +0,1

0 19 б 52,21 б 1,15

1,75

1,14 +0,02

127б Сталь

97,0

+0i3

0,3

6 97,2

Пэ.тавленная цель достигается эа сч т ".0l î, что при растворении образца и переведении марганца в трехi алентное состояние концентрированной «зотной кислотой в качестве среды используют конденсированную фосфорную кислоту (КФК) с плотностью 5

1,9-1,95 г/см и растворение ведут

3 при 220-250 С.

Предварительные опыты показывают, чго КФК при нагревании разлагает без остатка пробы (100 мг) марганцевых руд, концентратов, солей, шлаков, минеральной части углей, сталей, сплавов. Установлено, что процесс разложения в КФК протекает без разбрызгивания (в отличие от разло- 15 жения в среде ортофосфорной кислоты) и может быть проведен при более высокой температуре и без ограничений, имеющихся в известном способе и осложняющих анализ. 20

Экспериментально установлено, что растворение марганецсодержащих сталей, сплавов, руд, концентратов в сме и КФК (d — 1,9-1,95 г/см ) и аэот3 ной кислоты (d 1,40 г/см ) при 2203

250 С и удаление продукта реакции—

И 01 протекает очень быстро (за

2-5 мин) .

При использовании КФК с плотностью меньше 1,9 г/см (74,5% Р О ) время растворения увеличивается. По-видимо- ЗО му, это связано с понижением содержания в КФК полимеризованных форм и увеличением содержания ортофосфорной кислоты. При использовании КФК с плотностью больше 1,95 г/см 35 (-.77Ъ Р О ) возможно выпадение нерастворимых осадков, так как такие растворы содержат триметафосфаты, Результаты определения марганца в растворе, иэ которого выпал осадок 40

112а Марганцевая руда

474 Концентрат марганцевый

266 Марганец металлический триметафосфата марганца, всегда занижены. В оптимальном интервале плотности КФК 1,9-1,95 г/cM Nn (III) образует с полифосфорными кислотами растворимые комплексные соединения °

Выбор температурного интервала обусловлен тем, что при температуре о с220 С продолжительность растворения увеличивается, а при темперетуре

>250 С понижается устойчивость. о

Mn (III), частично разлагающегося до Mn (II), и ускоряется выпадение нерастворимых метафосфатов марганца, что искажает результаты определения.

Опытным путем установлено, что добавление 30-35 мл воды перед титрованием позволяет исключить отрицательное влияние азотной кислоты.

Полученные данные позволяют сделать вывод, что в условиях опыта все валентные формы марганца переходят в наиболее устойчивое состояние

Nn (III) .

Таким образом, в предлагаемом способе определяется общее содержание марганца.

Титрование проводят р 1,-р 02 н раствором соли Мора с потенциометрической индикацией КТТ (электроды платина-вольфрам или платина-хлоросеребряный) . Нормальность титранта устанавливают по стандартному образцу объекта близкого состава в условиях опыта. Величина скачк потенциала составляет 300-350 мВ. КФК готовят термической дегидратацией х.ч. ортофосфорной кислоты.

В таблице представлены результаты определения марганца по предлагаемому способу в стандартных образцах (c o ) ВНИИСО

893874

Формула изобретения

Составитель A. Жаворонкова

Техред A. Савка Корректор Н. Швыдкая

Редактор В. Петраш

Заказ 11381/37 Тираж 508 .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130:5, Моск, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из данных таблицы, предлагаемый способ обеспечивает доста- точно воспроизводимые результаты определения марганца и по точности не уступает методам, применяемым для аттестации стандартных образцов.

Изучено влияние элементов на потенциометрическое определение марганца предлагаемым способом. Определению не мешают хром, никель, кобальт, железо, вольфрам, титан, сурьма, алюминий, олово, цинк, магний. Мешают определению церий, ванадий. Продолжительность определения 15-25 мин.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет в 4-6 раэ ускорить определение марганца.

Пример 1. Определение марганца в стали.

Навестку 100 мг растворяют в смеси 25 мл КФК с плотностью 1,90 г/см и 1 мл азотной кислоты (d 1,40 г/cM ) при температуре раствора 250 С до прекращения выделения двуокиси азота.

Не удаляя избытка азотной кислоты, охлаждают раствор до комнатной температуры проточной водой, добавляют

35 мл воды и титруют 0,02 н. раствором соли Fe (II) с парой электродов платина-хлоросеребряный. Найдено,марганца предлагаемым способом 1,16%, известным — 1,15%. Продолжительность

15 мин.

Пример 2. Определение марганца в марганцевых рудах и концентратах.

Навеску 50 мг растворяют в смеси

30 мл КФК (d 1,95 г/см ) и 1 мл азотной кислоты (d 1,39 г/см ) при 250оС до прекращения выделения двуокиси азота и далее поступают, как указано в примере 1.

Найдено марганца предлагаемым способом 58,75%, известным — 58,62%.

Продолжительность определения 25 мин.

Пример 3. Определение марганца в цеолитах,.модифицированных марганцем.

Навеску цеолита 150 мг растворяют в смеси 30 мл КФК (d 1,92 г/см ) и

1,5 мл азотной кислоты (d 1,40 г/см) при 230 С до прекращения выделения двуокиси азота и далее поступают, как указано в примере 1.

Найдено марганца предлагаемым способом 8,28%, персульфатно-серебря- ным методом — 8,35%. Продолжительность определения 20 мин.

Предлагаемый способ позволяет ускорить определение в 4-6 раэ по сравнению с известными способами (напримерк с наиболее точным и широко применяющимся персульфатно-серебряным способом).

Использование предлагаемого способа обеспечивает позышение производительности труда за счет экономии рабочего времени и расширяет область йрименения анализа на силикатные материалы (руды, концентраты, цеолиты, и. т.д.) .

Способ потенциометрического определения марганца, включающий растворение образца и переведение марганца в трехвалентное состояние концентрированной азотной кислотой в среде фосфорной кислоты при нагревании с последующим титрованием раствором закисного железа, о т л и ч а ю щ и йс я, тем, что, с целью ускорения анализа, в качестве среды используют конденсированную фосфорную кислоту с плотностью 1,9-1,95 г/см- и растворение ведут при 220-250 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Комиссарова Т.Е., Позднякова Е.A. Определение железа (II) и

4Р марганца (III) в ферритах при совместном их присутствии — ЖАХ, 24,вып.2, вып, 2, 1974, с. 306-309 °

2. Дятел С.Г., Архангельская А.С.

Потенциометрическое определение марганца в сталях и сплавах. — Известия

ВУЗов ° Химия .и химическая технология, 17, 1974, Р 3, с. 466-467 (прототип)