Гравиметрический (весовой) метод анализа фосфора

Михайловна

и соляной кислот, выделении фосфора в виде фосфорномолибденовокислого аммония, растворении

осадка в аммиаке, выделении молибденовокислого свинца, взвешивании прокаленного осадка и пересчете на массовую долю фосфора.

анализ широко используют при количественных определениях. С его помощью определяют,

например, содержание фосфора в фосфоритах, апатитах, фосфорных удобрениях, почвах, кормах и т. п.
Гравиметрией называют метод количественного анализа, заключающийся в точном измерении массы определяемого компонента пробы, выделенного в виде соединения известного состава или в форме элемента.
Гравиметрический анализ основан на законе сохранения массы веществ при химических превращениях. Это наиболее точный из химических методов анализа.
В гравиметрии используют реакции обмена, замещения, разложения и комплексообразования, а также электрохимические процессы.  Наиболее распространен метод осаждения.

прибавляют 1,5-кратный избыток реагента- осадителя, соблюдая необходимые условия осаждения. Полученный

осадок называют осаждаемой формой. Осадок отделяют от раствора (чаще всего фильтрованием), промывают, затем высушивают или прокаливают, по­лучая гравиметрическую форму. Массу определяемого компонента mа рассчитывают по формуле:
ma =mBF •100/а (%)
де mа — масса высушенного или прокаленного осадка, г; F — гравиметрический фактор, определяемый по химической формуле гравиметрической формы; а — навеска анализируемого вещества, г.

и 2:3.
Кислота соляная и разбавленная 1:1, 1:2, 5:95 и 2:98.
Кислота

хлорная плотностью 1,54 г/см3.
Кислота фтористоводородная.
Натрий углекислый.
Аммоний роданистый, раствор 50 г/дм3.
Железо хлорное, раствор 100 г/дм3.
Аммиак водный, разбавленный 1:2 и 5:95.
Кислота бромистоводородная, плотностью 1,49 г/см3.
Калий марганцовокислый, раствор 40 г/дм3.
Натрий азотистокислый, раствор 300 г/дм3.
Калий азотнокислый, раствор 30 г/дм3.
Гидроксиламин сернокислый, или гидроксиламин гидрохлорид, раствор 100 г/дм3.
Аммоний молибденовокислый, раствор: 300 г тонкорастертого молибденовокислого аммония растворяют в 2 дм3 воды и, перемешивая, вливают тонкой струей в 2 дм3 раствора азотной кислоты (1:1). Прибавляют 1 г фосфорнокислого аммония, перемешивают и спустя 24 ч отфильтровывают осадок.
Раствор для промывания: 20 см3 раствора азотной кислоты вливают в 980 см3 воды, добавляют 50 г азотнокислого аммония, перемешивают и отфильтровывают.
Аммоний уксуснокислый, раствор 250 г/дм3.
Свинец уксуснокислый, раствор 40 г/дм3.
Аммоний хлористый по.
Аммоний фосфорнокислый
Сероводород из аппарата Киппа.

навеску в количестве, указанном в таблице.
Анализ чугуна с массовой

долей фосфора, превышающей указанную в таблице, проводят на части раствора с меньшей навеской.

и молибдена не более 0,1 %
Навеску стали или чугуна растворяют,

слегка нагревая в 15 см3 раствора азотной кислоты (1:1) и 30 см3 соляной кислоты в стакане вместимостью 400 см3. После растворения пробы раствор выпаривают досуха.
После охлаждения остаток растворяют в 15 см3 соляной кислоты, выпаривают досуха и высушивают при температуре 130-135 °С для удаления соляной кислоты и переведения кремниевой кислоты в нерастворимое состояние. Если во время растворения не разложились карбиды и проба содержит свыше 0,5 % кремния, добавляют 10-15 см3 хлорной кислоты, накрывают стеклом и выпаривают до густых паров. К остатку добавляют 20 см3 соляной кислоты, 80 см3 горячей воды и нагревают до растворения солей.
Содержимое стакана отфильтровывают через фильтр с бумажной массой, осадок промывают 4-5 раз горячим раствором соляной кислоты (5:95), а затем 3-4 раза горячей водой. Фильтр с осадком отбрасывают. К фильтрату добавляют 20 см3 азотной кислоты и упаривают до минимального объема, избегая при этом выделения солей.
Выпаривание с азотной кислотой повторяют еще раз. Затем добавляют 15 см3 азотной кислоты, 80 см3 горячей воды и оставляют для дальнейшего хода анализа.

свыше 0,1 %
Навеску стали или чугуна растворяют и приготовляют

раствор, как указано в предыдущем слайде. Осадок отфильтровывают, высушивают, озоляют и прокаливают в платиновом тигле при температуре 500-550 °С. В тигель доливают 2-3 см3 раствора азотной кислоты (1:1), 5-10 см3 раствора фтористоводородной кислоты, осторожно выпаривают досуха и слегка прокаливают. Осадок в тигле сплавляют с 2-3 г углекислого натрия и выщелачивают плав 80 см3 горячей воды в стакане вместимостью 100-150 см3. Из стакана тигель вынимают и ополаскивают водой, раствор нагревают при температуре 70-80 °С в течение 15 мин, затем отфильтровывают осадок через фильтр с бумажной массой и промывают несколько раз горячей водой. Фильтр отбрасывают, а фильтрат присоединяют к основному раствору, добавляют 20 см3 азотной кислоты и упаривают до минимального объема, избегая при этом выделения солей. Выпаривание с азотной кислотой повторяют еще раз. Затем доливают 15 см3 азотной кислоты, 80 см3 горячей воды и оставляют для дальнейшего хода анализа.

и приготовляют раствор, как указано в 7 слайде до момента перевода

кремниевой кислоты в нерастворимое состояние.
К сухому остатку доливают 20 см3 соляной кислоты, 80 см3 горячей воды и нагревают до растворения солей. Содержимое тигля отфильтровывают через фильтр с бумажной массой, осадок промывают 4-5 раз горячим раствором соляной кислоты (5:95), а затем еще 3-4 раза горячей водой. К раствору доливают 20 см3 азотной кислоты и упаривают до минимального объема, избегая при этом выделения солей.
Операцию повторяют еще раз, затем доливают 15 см3 азотной кислоты, 80 см3 горячей воды, нагревают до растворения солей и оставляют. При выделении осадка вольфрамовой кислоты его отфильтровывают и промывают указанным выше способом. Соединяют осадки, сжигают их в платиновом тигле, прокаливают и удаляют кремнезем, как указано в 8 слайде. Осадок в тигле сплавляют с 3-5 г углекислого натрия, плав выщелачивают 80 см3горячей воды в стакане вместимостью 250 см3. Прозрачный раствор подкисляют азотной кислотой до появления желтой мути, добавляют 2 см3 раствора хлорного железа и 10-15 см3 аммиака. Содержимое стакана нагревают до кипения, отфильтровывают осадок гидроокиси железа и фосфорнокислого железа и промывают 2-3 раза горячим раствором аммиака (5:95).
Осадок на фильтре растворяют в 10-15 см3 горячего раствора азотной кислоты (2:3). Фильтр промывают несколько раз горячей водой, полученный раствор присоединяют к основному фильтрату и оставляют для дальнейшего хода анализа.

Навеску стали или чугуна растворяют, слегка нагревая в 15 см3 раствора

азотной кислоты (1:1) и 30 см3 соляной кислоты в стакане вместимостью 400 см3. После растворения пробы раствор упаривают досуха, охлаждают, осадок смачивают 15 см3 соляной кислоты, затем снова упаривают досуха и высушивают при температуре 130-135 °С для переведения кремниевой кислоты в нерастворимое состояние. После охлаждения в стакан приливают 50 см3 раствора соляной кислоты (1:2) и нагревают до растворения солей. В раствор добавляют 30-40 см3 бромистоводородной кислоты и выпаривают досуха. Выпаривание с бромистоводородной кислотой повторяют, предварительно добавив 30-40 см3 соляной кислоты. Раствор выпаривают до появления солей, добавляют 10 см3 соляной кислоты и разбавляют 50 см3 горячей воды, нагревают до растворения солей и отфильтровывают. Осадок кремнезема и графита промывают на фильтре раствором соляной кислоты (2:98), к фильтрату прибавляют 20 см3 азотной кислоты и упаривают до минимального объема, избегая при этом выделения солей.
Повторяют упаривание с азотной кислотой, затем прибавляют 15 см3 этой же кислоты, 80 см3 горячей воды и оставляют раствор для дальнейшего хода анализа.

Навеску стали или чугуна растворяют и затем поступают как указано

в предыдущих слайдах до удаления кремнезема. При необходимости раствор выпаривают до объема примерно 200 см3, нейтрализуют аммиаком до появления в растворе удерживающейся мути и добавляют еще избыток 10 см3.
Через нагретый раствор в течение 30 мин пропускают сероводород. Полученный тиомолибдат аммония разлагают, подкисляя небольшим избытком раствора соляной кислоты (1:1). Отстаивают и отфильтровывают выделенный сульфид молибдена, затем промывают раствором соляной кислоты (2:98) до прекращения выделения сероводорода. Фильтр отбрасывают, а фильтрат упаривают до минимального объема, избегая при этом выделения солей. Затем прибавляют 20 см3 азотной кислоты и повторяют упаривание. Эту операцию проводят два раза. Затем к остатку добавляют 15 см3 азотной кислоты, 80 см3 горячей воды и оставляют для дальнейшего хода анализа.

К раствору, полученному одним из способов, описанных в предыдущих слайдах

помещенному в коническую колбу вместимостью 300 см3 и нагретому почти до температуры кипения, прибавляют раствор перманганата калия в количестве, необходимом для получения интенсивной розовой окраски. Содержимое колбы кипятят до выделения коричневой гидратированной окиси марганца, и, не прекращая нагревания, прибавляют по каплям раствор нитрита натрия до растворения осадка и получения прозрачного раствора.
Раствор выпаривают до объема около 40 см3, охлаждают, доливают осторожно аммиак до выпадения неисчезающего осадка гидроокиси железа, осадок растворяют, прибавляя несколько капель азотной кислоты, затем доливают избыток 5 см3 этой же кислоты, 15 г азотнокислого аммония и перемешивают содержимое колбы до растворения реактива. В случае присутствия в пробе ванадия, раствор охлаждают до комнатной температуры, прибавляют 15 см3 раствора сернокислого или солянокислого гидроксиламина для восстановления пятивалентного ванадия до четырехвалентного и, перемешивая, нагревают до температуры 50-60 °С и выдерживают в течение 1 мин.
Затем прибавляют еще 5 см3 этого реактива и, не охлаждая раствора, доливают 50 см3 раствора молибденовокислого аммония, встряхивая в течение 2-3 мин в колбе, закрытой резиновой пробкой. Раствор оставляют стоять на водяной бане при температуре 30-35 °С в течение 2-3 ч. Раствор проб, не содержащих ванадия, нагревают до температуры 50-60 °С и осаждают фосфор, как указано выше. Содержимое колбы охлаждают, осадок отфильтровывают через фильтр средней плотности и промывают на фильтре 6-7 раз раствором для промывания, проверяя на отсутствие иона железа (капельная проба с роданистым аммонием), затем промывают несколько раз раствором нитрата калия.

молибденовокислого свинца
Отфильтрованный и промытый осадок фосфорномолибденовокислого аммония растворяют на

фильтре в 15 см3 горячего раствора аммиака (1:2), добавляя его порциями по 3-4 см3. Фильтрат собирают в стакан вместимостью 400 см3. Фильтр промывают 2-3 раза порциями по 5 см3 горячей воды. Фильтрат нагревают до начала кипения. Одновременно в другом стакане вместимостью 250 см3 нагревают 50 см3 раствора уксуснокислого аммония, к которому прибавлено 10 г хлористого аммония. С момента начала кипения к раствору, содержащему фосфоромолибдат, прибавляют 5-7 см3 соляной кислоты, 10 см3 раствора уксуснокислого свинца и переливают в кипящий раствор уксуснокислого аммония, ополаскивая стакан 2-3 раза горячей водой, вливая воду после промывания в стакан с уксуснокислым аммонием.
Выпавший осадок молибденовокислого свинца выдерживают в теплом месте в течение 20-30 мин, после чего отфильтровывают через малый беззольный фильтр с бумажной массой и промывают водой до отрицательной реакции на ион свинца (контроль бумажкой, насыщенной йодистым калием).
Промытый осадок вместе с фильтром помещают во взвешенный фарфоровый тигель, осторожно высушивают, затем тигель помещают в электрический муфель и прокаливают осадок при температуре не выше 650 °С в течение 25-30 мин до постоянной массы. После охлаждения в эксикаторе тигель с осадком взвешивают.

растворе соляной кислоты, в пересчете на Р2 О5  (X2 )

в процентах вычисляют по формуле

где m1  - масса прокаленного осадка анализируемого раствора, г; m2 - масса прокаленного осадка контрольного раствора, г;
m  - масса навески анализируемой пробы, г; 0,638 - коэффициент пересчета Mg2P205
Массовую долю фосфора, растворимого в 0,4%-ном растворе соляной кислоты, в пересчете на Р ( X2) в процентах вычисляют по формуле

где X2  - массовая доля фосфора, растворимого в 0,4%-ном растворе соляной кислоты, в пересчете на Р2 О5 , %; 0,436 - коэффициент пересчета Р2 О5  на Р. За результат анализа принимают среднеарифметическое значение двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми при доверительной вероятности P= 0,95 не должны превышать: 0,3% - при массовой доле Р2 О5  от 25 до 40%; 0,4% - при массовой доле Р2 О5  свыше 40 до 60%.