ГОСТ 21600.6-83 (СТ СЭВ 3612-82). Феррохром. Метод определения азота

(введен в действие Постановлением Госстандарта СССР от 28.04.1983 № 2123)

(ред. от 20.09.1988)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ФЕРРОХРОМ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗОТА

Ferrochrome. Method for the determination of nitrogen

ГОСТ 21600.6-83

Группа В19

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28 апреля 1983 г. № 2123 срок действия установлен с 01.07.1984 до 01.07.1989.

Настоящий стандарт устанавливает титриметрический метод определения азота в феррохроме (при массовой доле азота от 0,01 до 8,0%).

Метод основан на растворении навески феррохрома в неокисляющих кислотах, в результате чего в растворе образуются аммонийные соли. Последние разлагаются гидроокисью натрия с выделением аммиака. Выделяющийся при этом аммиак поглощают раствором борной кислоты. Образовавшийся борат аммония титруют раствором серной кислоты в присутствии смешанного индикатора.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3612-82.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1 Общие требовании к методу анализа — по ГОСТ 27349-87.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)

1.2. Лабораторная проба — по ГОСТ 24991-81 с дополнениями, указанными в табл. 1.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)

Таблица 1
Группа феррохрома по ГОСТ 4757-79	Приготовление пробы
Низкоуглеродистый, среднеуглеродистый и азотированный с массовой долей азота менее 4% Стружка толщиной 0,1 — 0,2 мм, размельченная в агатовой ступке до крупности частиц, проходящих через сито с сеткой № 1,6 по ГОСТ 6613-86
(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)	Углеродистый и азотированный с массовой долей азота 4% и более
Тонкий порошок с размером частиц, проходящих через сито с сеткой № 008 по ГОСТ 6613-86 (в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)

2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ

Установка для получения бидистиллята (черт. 1).

Установка для определения азота (черт. 2).

Допускается применение установок другого типа.

Установка состоит из двух очистительных склянок 1, заполненных одна серной кислотой, другая водой; электроплитки 2; стеклянной трубки 3 диаметром 6 — 7 мм; двугорловой колбы 4, вместимостью 1 дм3; воронки 5; кварцевого дефлегматора 6; кварцевого холодильника 7; кварцевого барботера 8; колбы-приемника дистиллята 9.

Вода бидистиллированная или деионизированная. При вторичной перегонке в дистиллированную воду добавляют 10 см3 серной кислоты (1:4) и несколько кристаллов марганцовокислого калия до устойчивой окраски раствора в течение всего времени перегонки.

Очищенную воду проверяют на присутствие в ней ионов аммония реактивом Несслера; к 50 см3 полученной воды приливают 0,25 см3 раствора гидроокиси калия с массовой концентрацией 150 г/дм3 и 0,5 см3 реактива Несслера. Если вода не окрасилась в желтый цвет, она может быть использована для анализа.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)

Воду хранят в стеклянной бутыли с притертой пробкой.

Дистиллированная вода, очищенная от ионов аммония, должна применяться в ходе анализа и для приготовления всех растворов, используемых для определения содержания азота.

Для перегонки воды применяют установку, представленную на черт. 1.

Натрий углекислый по ГОСТ 83-79.

Натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199-76, перекристаллизованный: 150 г тетраборнокислого натрия растворяют при температуре не выше 60 °С в 300 см3 воды и полученный раствор фильтруют через складчатый фильтр в фарфоровую чашку, охлаждаемую льдом или водой до 5 °С. Непрерывно помешивая фильтрат стеклянной палочкой, получают препарат в виде тонкой кристаллической массы. Кристаллы отсасывают, промывают небольшим количеством холодной воды, затем высушивают на воздухе 2 — 3 дня и сохраняют в закрытой посуде.

Кислота борная по ГОСТ 18704-78, раствор с массовой концентрацией 20 г/дм3.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 и разбавленная 1:4, 1:100 и растворы, приготовленные из фиксанала соответствующим разбавлением водой, с молярной концентрацией эквивалента 0,02 и 0,002 моль/дм3.

Устанавливают массовую концентрацию раствора серной кислоты по тетраборнокислому или углекислому натрию.

Устанавливают массовую концентрацию раствора серной кислоты с ( \frac{1}{2} H_{2}SO_{4} ) = 0,02 моль/дм3 по тетраборнокислому натрию: навеску тетраборнокислого натрия массой 0,1 г помещают в колбу вместимостью 250 см3, растворяют в 150 см3 воды, прибавляют несколько капель индикаторной смеси и титруют раствором серной кислоты с ( \frac{1}{2} H_{2}SO_{4} ) = 0,02 моль/дм3 до перехода окраски из зеленой в фиолетовую.

Устанавливают массовую концентрацию раствора серной кислоты с ( \frac{1}{2} H_{2}SO_{4} ) = 0,002 моль/дм3 по тетраборнокислому натрию: навеску тетраборнокислого натрия массой 0,1 г растворяют в 50 см3 воды и переливают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки водой и перемешивают. 10 см3 раствора переносят в колбу вместимостью 250 см3, приливают 150 см3 воды, прибавляют несколько капель индикаторной смеси и титруют раствором серной кислоты с ( \frac{1}{2} H_{2}SO_{4} ) = 0,002 моль/дм3 до перехода окраски из зеленой в фиолетовую.

Устанавливают массовую концентрацию раствора серной кислоты с ( \frac{1}{2} H_{2}SO_{4} ) = 0,02 моль/дм3 по углекислому натрию: навеску углекислого натрия массой 0,1 г растворяют в 50 см3 воды, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают. 25 см3 раствора переносят в колбу вместимостью 250 см3, приливают 150 см3 воды, прибавляют несколько капель индикаторной смеси и титруют раствором серной кислоты с ( \frac{1}{2} H_{2}SO_{4} ) = 0,02 моль/дм3 до перехода окраски из зеленой в фиолетовую.

Устанавливают массовую концентрацию раствора серной кислоты с ( \frac{1}{2} H_{2}SO_{4} ) = 0,002 моль/дм3 по углекислому натрию: навеску углекислого натрия массой 0,1 г растворяют в 50 см3 воды, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3, доливают водой до метки и перемешивают. 5 см3 раствора переносят в колбу вместимостью 250 см3, приливают 150 см3 воды, прибавляют несколько капель индикаторной смеси и титруют раствором серной кислоты с ( \frac{1}{2} H_{2}SO_{4} ) = 0,002 моль/дм3 до перехода окраски из зеленой в фиолетовую.

Массовую концентрацию раствора серной кислоты ( c ) по азоту, выраженную в г/см3, вычисляют по формуле

где m — масса навески, соответствующая аликвотной части тетраборнокислого или углекислого натрия, г;

V_{2} — объем раствора серной кислоты, израсходованный на титрование, см3;

28 — молекулярная масса азота;

m_{1} — молекулярная масса тетраборнокислого натрия, равная 381,44 или углекислого натрия, равная 106.

Калия или натрия гидроокись, раствор с массовой концентрацией 400 г/дм3. В колбу вместимостью 5 дм3 помещают 1 кг сухой гидроокиси калия или натрия, 10 — 20 г гранулированного цинка, кусочек медной проволоки (медно-цинковая пара) и приливают 2,7 дм3 бидистиллированной воды.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)

Раствор кипятят до тех пор, пока его объем не достигнет 2,5 дм3. Раствор хранят в закрытых полиэтиленовых бутылях.

Метиленовый голубой.

Метиловый красный.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)

Смесь индикаторов: 0,125 г метилового красного и 0,083 г метиленового голубого растворяют в 100 см3 этилового спирта.

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 5962-67.

Медь металлическая.

Цинк металлический гранулированный.

Калий сернокислый по ГОСТ 4145-74.

Медь сернокислая 5-водная по ГОСТ 4165-78.

Калий йодистый по ГОСТ 4232-74.

Ртуть йодная.

Калия гидроокись по ГОСТ 24363-80, раствор с массовой концентрацией 150 г/дм3; хранят в полиэтиленовой посуде.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)

Реактив Несслера: 12,5 г йодистого калия растворяют в 15 см3 воды, к раствору прибавляют 17,5 г йодной ртути и перемешивают до полного растворения красного осадка. К полученному раствору приливают 445 см3 раствора гидроокиси калия, перемешивают и дают отстояться осадку в течение трех дней. Прозрачный раствор декантируют и хранят в склянке из темного стекла.

Растворы и реактивы готовят, хранят и проводят анализ в помещениях, атмосфера которых свободна от аммонийных солей и окислов азота.

3. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

3.1. Первый (холостой) отгон проводят для очистки системы (черт. 2). С этой целью подают воду в холодильник 7 и подключают водоструйный насос. В реакционную колбу 4 наливают 100 см3 40%-ного раствора гидроокиси калия или натрия, 200 см3 бидистиллированной воды, в приемник 9 наливают 10 см3 раствора борной кислоты, проверяют систему на герметичность и нагревают реакционную колбу до тех пор, пока в приемнике не соберется 100 см3 дистиллята.

3.2. Навеску феррохрома массой, установленной табл. 2 (в зависимости от массовой доли азота), помещают в колбу вместимостью 250 см3, приливают 50 см3 серной кислоты (1:4), закрывают колбу ловушкой, наполненной серной кислотой (1:100) и растворяют навеску при нагревании до прекращения выделения пузырьков газа.

Массовая доля азота, %	Масса навески, г
От 0,01 до 0,2 включ.	0,5
Св. 0,2 « 1,0 »	0,25
« 1,0 » 4,0 «»	0,2
« 4,0 » 8,0 «»	0,1

Если растворение навески неполное, то нерастворившийся остаток отфильтровывают на плотный фильтр, асбест или центрифугируют, промывают 4 — 5 раз горячей серной кислотой (1:100), собирают фильтрат и промывные воды в чистую колбу и сохраняют.

В колбу, в которой проводилось растворение навески, насыпают 10 г сернокислого калия и 1 г сернокислой меди. Сюда же помещают фильтр с остатком, приливают 20 см3 серной кислоты и нагревают до полного разрушения фильтра и растворения остатка навески. При этом расплав принимает густую консистенцию зеленого цвета без видимых частиц остатка.

Плав охлаждают, приливают первоначальный фильтрат и соли растворяют при нагревании. К аппаратуре присоединяют приемник, в котором находится 50 см3 раствора борной кислоты. Подготовленный и охлажденный анализируемый раствор осторожно переносят через капельную воронку установки для определения азота (черт. 2) в реакционную колбу с предварительно налитой в нее очищенной щелочью, как указано в п. 3.1.

Колбу и капельную воронку ополаскивают 100 см3 бидистиллированной воды, нагревают реакционную колбу на электроплитке до температуры 200 — 250 °С и отгоняют 200 см3 дистиллята в приемник.

Нагревание прекращают, отсоединяют колбу-приемник от системы, обмывают барботер 8 бидистиллированной водой и титруют растворами серной кислоты с ( \frac{1}{2} H_{2}SO_{4} ) = 0,002 моль/дм3 при массовой доле азота от 0,01 до 0,2% и с ( \frac{1}{2} H_{2}SO_{4} ) = 0,02 моль/дм3 при массовой доле азота от 0,2 до 8,0%.

Одновременно проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1 Массовую долю азота ( X ) в процентах вычисляют по формуле

X = \frac{(V - V_{1}) \cdot c}{m} \cdot 100 ,

где V — объем раствора серной кислоты, израсходованный на титрование навески феррохрома, см3;

V_{1} — объем раствора серной кислоты, израсходованный на титрование раствора контрольного опыта, см3;

c — массовая концентрация раствора серной кислоты по азоту г/см3;

4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности массовой доли азота приведены в табл. 3.

Массовая доля азота, %	\Delta , %	Допускаемые расхождения, %			\delta , %
		dк	d2	d3
От 0,01 до 0,02 включ.	0,004	0,005	0,004	0,005	0,003
Св. 0,02 « 0,05 »	0,006	0,007	0,006	0,007	0,004
« 0,05 » 0,10 «»	0,008	0,010	0,008	0,010	0,005
« 0,10 » 0,2 «»	0,016	0,020	0,017	0,020	0,010
« 0,2 » 0,5 «»	0,024	0,030	0,025	0,030	0,016
« 0,5 » 1,0 «»	0,03	0,04	0,03	0,04	0,02
« 1,0 » 2,0 «»	0,05	0,06	0,05	0,06	0,03
« 2,0 » 5 «»	0,10	0,12	0,10	0,12	0,06
« 5 » 8 «»	0,13	0,16	0,13	0,16	0,08

(п. 4.2 в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)

---