Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 303:2010 về Thép và gang - Xác định hàm lượng tantan - Phương pháp phân tích hóa học

• Số hiệu: TCVN303:2010
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2010

Hàm lượng tantan, %	Khối lượng mẫu, g	Dung tích bình, ml	Thể tích dung dịch axit sunfuric, ml	Khối lượng mẫu tương ứng với phần dung dịch mẫu, g
Từ 0,002 đến 0,01	0,500	50	-	0,05
Trên 0,01 đến 0,05	0,200	100	10	0,010
Trên 0,05 đến 0,10	0,100	100	10	0,005
Trên 0,10 đến 0,50	0,050	250	40	0,001
Trên 0,50 đến 1,00	0,050	500	90	0,0005

Cho khối lượng mẫu vào chén platin, rót 10 ml dung dịch axit flohidric, đun tan rồi thêm 5 ml đến 7 ml dung dịch hidropeoxit thành từng phần nhỏ 0,5 ml. Cho vào dung dịch mẫu 10 ml dung dịch axit sunfuric và đun đến xuất hiện khói trắng của axit sunfuric. Để nguội, thêm khoảng 20 ml dung dịch amoni oxalat để tráng chén rồi cho một lượng dung dịch axit sunfuric vào theo Bảng 1. Đun tan muối, để nguội, chuyển vào bình định mức dung tích theo Bảng 1, thêm dung dịch amoni oxalat đến vạch và lắc.

Lấy 5 ml dung dịch mẫu cho vào phễu chiết polietylen. Dùng buret cho thêm 1 ml dung dịch axit sunfuric, 5 ml dung dịch amoni florua, 2 ml dung dịch xanh malachit và sau đó lắc liên tục với 5 ml hỗn hợp chiết khoảng 1 min tới 1,5 min.

Sau khi phân lớp, cho phần hữu cơ vào cuvet, bỏ phần nước. Đậy nắp và ngay lập tức đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 635 nm với dung dịch so sánh khi dựng đồ thị chuẩn.

Để dựng đồ thị chuẩn, tùy theo hàm lượng tantan, cho một lượng dung dịch nền và dung dịch axit sunfuric theo Bảng 2 vào 6 bình định mức dung tích 50 ml.

Bảng 2

Hàm lượng tantan,

%

Thể tích dung dịch nền,

ml

...

...

...

ml

Từ 0,002 đến 0,01

40,0

2,0

Trên 0,01 đến 0,05

8,0

8,4

Trên 0,05 đến 0,10

4,0

...

...

...

Trên 0,10 đến 0,50

0,8

9,8

Trên 0,50 đến 1,00

0,4

10,0

Cho vào 5 trong 6 bình đó mỗi bình một lượng dung dịch tiêu chuẩn tantan theo Bảng 3

Bảng 3

Thể tích dung dịch tiêu chuẩn tantan B,

...

...

...

Khối lượng tantan tương ứng với thể tích dung dịch tiêu chuẩn tantan B,

ml

Khối lượng tantan trong phần dung dịch đem chiết so màu,

ml

1,0

0,01

0,001

2,0

0,02

...

...

...

3,0

0,03

0,003

4,0

0,04

0,004

5,0

0,05

0,005

...

...

...

4.4. Tính kết quả

Hàm lượng tantan (Ta) tính bằng phần trăm (%) theo công thức:

Trong đó:

m₁ khối lượng tantan trong dung dịch mẫu, xác định theo đồ thị chuẩn, tính bằng gam;

m khối lượng mẫu, tương ứng với phần dung dịch mẫu đem xác định, tính bằng gam.

Sai lệch cho phép giữa các kết quả xác định song song không được lớn hơn giá trị sai lệch cho phép nêu ở Bảng 4.

Bảng 4 - Sai lệch cho phép

Hàm lượng tantan, %

...

...

...

Từ 0,002 đến 0,003

0,0015

Trên 0,005 đến 0,01

0,003

Trên 0,01 đến 0,02

0,005

Trên 0,02 đến 0,05

0,01

Trên 0,05 đến 0,10

...

...

...

Trên 0,10 đến 0,20

0,030

Trên 0,20 đến 0,50

0,050

Trên 0,50 đến 1,00

0,070

5. Phương pháp so màu không chiết

5.1. Bản chất phương pháp

Phương pháp dựa vào quá trình tách tantan bằng cách kết tủa với axit sunfurơ trong môi trường axit clohidric, kết tủa lai với axit feniloxelic, tạo hợp chất màu vàng của tantan với pyrogalen trong môi trường axit photphoric và đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 420 nm.

...

...

...

5.2. Thiết bị, dụng cụ và thuốc thử

5.2.1. Thiết bị và dụng cụ

Phổ quang kế hoặc máy so màu quang điện.

Dụng cụ thông thường sử dụng trong phòng thử nghiệm.

5.2.2. Thuốc thử

5.2.2.1. Axit sunfuric r = 1,84, dung dịch 1 + 1;

5.2.2.2. Axit clohidric r = 1,19 và dung dịch 1 + 5, 1 + 10;

5.2.2.3. Axit nitric r = 1,40;

5.2.2.4. Axit photphoric, r = 1,70, dung dịch 1 + 3;

...

...

...

5.2.2.6. Axit sunfurơ, dung dịch 6 %;

5.2.2.7. Axit flohidric, dung dịch 40 %;

5.2.2.8. Amoniac, r = 0,91;

5.2.2.9. Kali pirosunfat;

5.2.2.10. Kali cacbonat;

5.2.2.11. Hỗn hợp kali cacbonat khan với natri cacbonat khan, tỷ lệ 3 : 1 và dung dịch 1 %;

5.2.2.12. Magie sunfat, ngậm 8 phân tử nước;

5.2.2.13. Amoni clorua, dung dịch 250 g/ml;

5.2.2.14. Axit fenil axenic, dung dịch 25 g/L;

...

...

...

5.2.2.16. Amoni oxalat, dung dịch 40 g/L;

5.2.2.17. Pyrogalen, dung dịch 10 g/ 25 ml mới pha;

5.2.2.18. Dung dịch kết tủa 1, pha chế như sau: hòa tan 40 g amoni clorua trong 400 ml nước. Thêm 40 ml amoniac rồi chuyển vào bình định mức dung tích 500 ml, pha nước đến vạch, lắc kỹ;

5.2.2.19. Dung dịch kết tủa 2, pha chế như sau: hòa tan 40 g magie sunfat trong 400 ml nước. Chuyển dung dịch vào bình định mức 500 ml, thêm nước đến vạch rồi lắc kỹ;

5.2.2.20. Dung dịch rửa 2, pha chế như sau: hòa tan 2 g kali cacbonat trong 200 ml dung dịch kết tủa 1. Thêm 20 ml dung dịch kết tủa 2, chuyển vào bình định mức dung tích 500 ml, pha nước đến vạch rồi lắc kỹ;

5.2.2.21. Dung dịch hỗn hợp kali pirosunfat và amoni oxalat, pha chế như sau: cho 14 g pirosunfat vào chén platin cho vào lò nung, nung đến bắt đầu chảy. Sau khi làm nguội, cho vào khối chảy 5 giọt axit sunfuric rồi nung lại đến chảy hoàn toàn. Để nguội cho vào cốc dung tích 250 ml và vừa đun nóng nhẹ vừa khuấy đều để hòa tan khối chảy bằng 100 ml dung dịch amoni oxalat. Chuyển dung dịch vào bình định mức dung tích 500 ml, thêm dung dịch amoni oxalat đến vạch rồi lắc kỹ;

5.2.2.22. Tantan (V) oxit;

5.2.2.23. Dung dịch tiêu chuẩn tantan, pha chế như sau: cho 0,1526 g tantan (V) oxit vào chén platin, nung đến vừa chảy trong lò múp với 14 g kali pirosunfat và sau đó tiếp lục tiến hành như phần pha chế dung dịch kali pirosunfat và amoni oxalat. 1 ml dung dịch chứa 0,25 mg tantan.

5.3. Cách tiến hành

...

...

...

Cho khối lượng mẫu vào cốc dung tích 800 ml, hòa tan bằng 50 ml axit clohidric và 15 ml axit flohidric. Thêm một lượng dung dịch axit pecloric theo Bảng 5, cô đến khói trắng của axit pecloric bốc dày đặc, đậy cốc bằng mặt kính đồng hồ rồi bốc tiếp 10 min nữa. Để nguội, hòa tan muối trong 200 ml nước. Thêm 50 ml dung dịch axit sunfuric, đun sôi 10 min rồi giữ ở nhiệt độ 70 °C đến 80 °C khoảng 30 min. Lọc dung dịch qua hai lần giấy lọc, chảy vừa cùng một ít bột giấy lọc. Rửa giấy lọc và kết tủa 6 lần bằng dung dịch axit clohidric 1 + 10 nóng rồi sau đó rửa 3 lần bằng nước nóng. Chuyển giấy lọc cùng chất kết tủa vào chén platin, đốt giấy lọc và nung kết tủa ở nhiệt độ 1000 °C.

Bảng 5

Hàm lượng tantan,

%

Khối lượng mẫu,

g

Thể tích dung dịch axit pecloric,

ml

Khối lượng mẫu tương ứng với phần dung dịch mẫu,

...

...

...

Từ 0,1 đến 0,5

5

60

0,2

Trên 0,5 đến 1,0

2,5

40

0,1

Thấm ướt cặn bằng 0,5 ml dung dịch axit sunfuric, thêm 5 ml dung dịch axit flohidric, cô khô rồi nung chảy với 5 g hỗn hợp kalinatri cacbonat. Sau khi để nguội, hòa tan khối chảy trong cốc dung tích 400 ml với một lượng nước sao cho thể tích dung dịch mẫu cuối cùng đem kết tủa khoảng 150 ml đến 200 ml.

...

...

...

Lấy 10 ml dung dịch trên cho vào cốc khô và thêm 3 ml dung dịch pyrogalan. Sau 5 min, đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bước sóng 430 nm.

Dùng dung dịch thí nghiệm để kiểm tra được tiến hành đồng thời với mẫu phân tích làm dung dịch so sánh.

Trường hợp trong mẫu có vonfram, đun nóng đến nhiệt độ khoảng 50 °C dung dịch lọc của mẫu sau khi kết tủa bằng axit sunfuric và được nung chảy bằng hỗn hợp kali natri cacbonat vừa khuấy vừa cho 25 ml dung dịch kết tủa 1 và sau đó 25 ml dung dịch kết tủa 2. Giữ dung dịch ở 50 °C khoảng 60 min rồi lọc qua giấy lọc chảy vừa. Rửa giấy Iọc cùng kết tủa 3 lần bằng dung dịch rửa 2, sau đó chuyển vào cốc dung tích 400 ml đã có sẵn 30 ml dung dịch amoni clorua. Dùng đũa thủy tinh nghiền vụn giấy lọc với kết tủa.

Cho dung dịch axit clohidric 1+5 vào dung dịch trên đến phản ứng axit, đun nóng đến 80 °C rồi thêm 30 ml dung dịch axit fenyl axenic. Tiếp tục tiến hành như đối với mẫu không chứa vonfram.

Để dựng đồ thị chuẩn, cho vào 5 bình định mức dung tích 100 ml lượng dung dịch tiêu chuẩn tantan theo Bảng 6 rồi thêm dung dịch hỗn hợp kali pirosunfat và amoni oxalat đến thể tích 50 ml.

Bảng 6

Thể tích dung dịch tiêu chuẩn tantan,

ml

Khối lượng tantan tương ứng với phần dung dịch tiêu chuẩn tantan đã lấy,

...

...

...

Khối lượng tantan trong phần dung dịch đem đo độ hấp thụ quang,

g

8,0

2,0

0,0002

10,0

4,0

0,0004

24,0

...

...

...

0,0006

32,0

8,0

0,0008

40,0

10,0

0,0010

Rót 50 ml dung dịch hỗn hợp kali pirosunfat và amoni oxalat vào bình định mức thứ 6 với dung tích 100 ml.

Cho vào cả 6 bình trên, mỗi bình 10 ml dung dịch axit photphoric, thêm dung dịch amoni oxalat đến vạch rồi lắc kỹ.

...

...

...

Với mật độ quang đo được và khối lượng tantan tương ứng, dựng đồ thị chuẩn.

5.4. Tính kết quả

Hàm lượng tantan (Ta) tính bằng phần trăm (%) theo công thức:

Trong đó:

m₁ khối lượng tantan trong dung dịch đem đo độ hấp thụ quang, tính bằng gam;

m khối lượng mẫu tương ứng với phần dung dịch mẫu đem xác định, tính bằng gam.

Sai lệch giới hạn giữa các lần xác định song song không được lớn hơn giá trị giới hạn quy định trong Bảng 4.