Спектрофотометрическое определение хрома и марганца

При совместном присутствии в контактных проводниковых сплавах

 

Для контактов в микросхемах применяются сплавы на основе благородных металлов. Хром и марганец являются легирующими добавками в серебряных сплавах типа Ag-Pd-Ni. Для проведения анализа основу (серебро) отделяют, осаждая ее соляной кислотой. Остальные элементы определяют в фильтрате из отдельных аликвотных частей фотометрическими методами: палладий-по реакции с нитрозо-Р-солью, никель- с диметилглиоксимом, марганец и хром – по изменению интенсивности окраски перманганат- и бихромат-ионов, образующихся при окислении марганца и хрома персульфатом аммония. Никель и палладий не мешают совместному определению хрома и марганца. При определении марганца и хрома при их совместном присутствии наиболее удобен метод калибровочного графика. Этот метод применим во всех случаях определения двух компонентов, когда имеется такой участок спектра, где поглощением одного из компонентов можно пренебречь(условный вид спектра – на рис.1).

Рис. 1. Спектры поглощения Рис. 2. Калибровочные графики

перманганата калия (1) и для определения

бихромата калия (2) 1-хрома (λ = 430 нм);

в видимой области 2 – марганца при λ = 430 нм);

3 – марганца (λ = 550 нм)

 

Для этого строят калибровочные графики для стандартного раствора перманганата калия, измеряя оптическую плотность второго раствора при двух длинах волн: l=430 нм и l=550 нм (кривые 2 и 3 на рис.2) и для стандартного раствора бихромата, измеряя оптическую плотность этого раствора при l=430 нм (кривая 1 на рис.2). затем измеряют оптическую плотность А_х550 исследуемой смеси KMnO₄ и K₂Cr₂O₇ при l=550 нм и по кривой 3 сразу же определяют концентрацию марганца в исследуемом растворе. Одновременно по кривой 2 определяют оптическую плотность А_х430 раствора перманганата при l=430 нм. Затем по разности оптических плотностей исследуемой смеси и раствора перманганата при l=430 нм (А_Cr430=А_х430-А_Mn430) по кривой 1 определяют концентрацию хрома в исследуемой смеси.

Измерение оптической плотности производят на спектрофотометре СФ-26 или СФ-46.

Определению марганца и хрома мешают восстановители, в том числе ионы хлора, ионы железа (III), никеля, ванадия и урана. Чтобы устранить влияние ионов железа (III), его связывают в бесцветный фосфатный комплекс H₃[Fe(PO₄)₂].

Для устранения влияния ионов никеля, ванадия и урана в раствор сравнения вводят такое количество этих элементов, которое содержится в исследуемой смеси.

 

Оборудование и реактивы

 

Спектрофотометр.

Кюветы 1 см, 3-4 шт.

Колбы мерные емкостью 100 мл, 12 шт.

Стандартный раствор перманганата калия, 0,1 н. раствор. Перед применением 9,1 мл раствора разбавляют водой до 100 мл. Этот раствор содержит 0,1 мг марганца в 1 мл.

Стандартный раствор бихромата калия. Навеску 0,2818 г K₂Cr₂O₇ растворяют в мерной колбе емкостью 1 л. Этот раствор содержит 0,1 мг хрома в

1 мл.

Персульфат аммония.

Фосфорная кислота, d = 1,7.

Азотная кислота, d = 1,40.

Вода дистиллированная.

Смесь кислот готовят следующим образом: к 76 мл воды приливают тонкой струей при перемешивании 16 мл H₂SO₄(d = 1,84), после охлаждения приливают 8 мл H₃PO₄ (d = 1,7) и 55 мл HNO₃ (d = 1.40).

 

Описание определения

Навеску сплава 0,1-0,2 г растворяют при нагревании в 3-5 мл азотной кислоты (1:1) и 2-3 мл серной кислоты (1:1), кипятят раствор до удаления окислов азота. Полученный раствор охлаждают, прибавляют 30 мл воды, нагревают до кипения и осаждают серебро горячей соляной кислотой плотностью 1,19. После непродолжительного кипячения раствор охлаждают, переносят в мерную колбу на 100 мл и доливают до метки 0,2 н. соляной кислотой.

Для анализа берут аликвотную часть 10,00 мл анализируемого раствора, содержащего перманганат- и дихромат-ионы в мерную колбу емкостью

100 мл, разбавляют водой до метки и тщательно перемешивают. Затем измеряют оптическую плотность раствора при 430 нм и 550 нм.

Построение калибровочного графика. В мерные колбы емкостью

100 мл помещают 1,0; 1,2; 1,4; 1,8; 2,0 мл стандартного раствора перманганата калия, а в ряд других мерных колб емкостью 100 мл –2,0; 1,5;2,8; 3,2; 3,5 мл стандартного раствора бихромата калия. Добавляют воды до метки и измеряют оптическую плотность перманганата калия при l=430 нм и 550 нм и бихромата калия при l=430 нм в кюветах толщиной слоя 1 см. по полученным данным строят калибровочные графики: для KMnO₄ при 550 и 430 нм и для K₂Cr₂O₇ при 430 нм (рис. 2).

 

Лабораторная работа № 21