ГОСТ 23116.1-78. Кадмий высокой чистоты. Метод спектрографического определения алюминия, висмута, железа, индия, кобальта, меди, марганца, мышьяка, никеля, олова, свинца, сурьмы и серебра

(утв. Постановлением Госстандарта СССР от 16.05.1978 № 1298)

(ред. от 15.12.1988)

КАДМИЙ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ

МЕТОД СПЕКТРОГРАФИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, ВИСМУТА, ЖЕЛЕЗА, ИНДИЯ, КОБАЛЬТА, МЕДИ, МАРГАНЦА, МЫШЬЯКА, НИКЕЛЯ, ОЛОВА, СВИНЦА, СУРЬМЫ И СЕРЕБРА

Cadmium high purity. Method of spectrographic of aluminium, bismuth, iron, indium, cobalt, copper, manganeze, arsenic, nickel, tin, lead, antimony and silver

ГОСТ 23116.1-78

Группа В59

(ОКСТУ введен Изменением № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

(в ред. Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 16 мая 1978 г. № 1298.

Настоящий стандарт устанавливает спектрографический метод определения примесей в кадмии высокой чистоты в следующем диапазоне массовых долей, %:

                       -6          -5
     алюминий от 1 х 10   до 6 х 10
                      -6         -5
     висмут   " 1 х 10   " 5 х 10
                      -6         -3
     железо   " 2 х 10   " 1 х 10
                      -6         -5
     индий    " 1 х 10   " 5 х 10
                      -6         -5
     кобальт  " 1 х 10   " 5 х 10
                      -7         -4
     медь     " 7 х 10   " 5 х 10
                      -7         -4
     марганец " 7 х 10   " 1 х 10
                      -5         -3
     мышьяк   " 2 х 10   " 1 х 10
                      -6         -4
     никель   " 1 х 10   " 5 х 10
                      -6         -4
     олово    " 1 х 10   " 5 х 10
                      -6         -3
     свинец   " 7 х 10   " 1 х 10
                      -6         -4
     сурьма   " 7 х 10   " 5 х 10
                      -7         -5
     серебро  " 3 х 10   " 3 х 10

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

Метод основан на предварительном концентрировании примесей путем вакуумной дистилляции основной массы кадмия и спектрографическом анализе полученного концентрата.

Для увеличения полноты извлечения примесей в концентрат в кадмий добавляют сплав кадмий-теллур.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методу анализа и требования безопасности — по ГОСТ 23116.0-83.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ

Спектрограф кварцевый средней дисперсии любого типа, позволяющий за одну экспозицию получить спектр от 230,0 до 400,0 нм, укомплектованный трехлинзовой системой освещения щели.

Микрофотометр, предназначенный для измерения почернений спектральных линий (комплектная установка).

(в ред. Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Станок для заточки угольных электродов.

Весы торсионные типа ВТ с погрешностью взвешивания не более 0,001 г.

(в ред. Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Весы аналитические с погрешностью взвешивания не более 0,0002 г.

(в ред. Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Печь муфельная с регулятором температуры до 750 °С.

(в ред. Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Прибор кварцевый для перегонки реактивов.

Боксы из органического стекла.

Плитка электрическая по ГОСТ 14919-83, покрытая кварцевой пластинкой.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

Лампа инфракрасная с лабораторным автотрансформатором.

Установка для вакуумной дистилляции основы (см. чертеж) или другая аналогичной конструкции.

1 — ввод для термометра; 2 — нагреватель мощностью 500 Вт; 3 — чашка с пробой; 4 — кварцевая вакуумная камера; 5 — подставка; 6 — кессон; 7 — прокладка из вакуумной резины; 8 — вакуум-штуцер

Вакуумметр типа ВТ-2 для измерения вакуума от 6,67 до 26,66 Па (от 0,05 до 0,2 мм рт. ст.).

Насос форвакуумный типа ВН-46/М или типа 3-НВР-1Д.

(в ред. Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Пипетки по ГОСТ 20292-74, вместимостью 1, 2, 5 и 10 см3.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

Электроды угольные ос. ч., диаметром 6 мм, с размером кратера 4 х 3 мм и контрэлектроды длиной 30 — 50 мм, один конец заточен на усеченный конус с площадкой диаметром 1,5 мм.

(в ред. Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72, дважды перегнанная в кварцевом аппарате или очищенная на ионизационной колонке.

Графит порошковый особой чистоты по ГОСТ 23463-79 или полученный из угольных электродов особой чистоты.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

Кислота азотная особой чистоты по ГОСТ 11125-84.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502, Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-72.

Теллур по нормативно-технической документации.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502, Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Кадмий марки Кд-0000 по ГОСТ 22860-77.

Сплав кадмий-теллур. Содержание теллура в сплаве 0,04 — 0,07%; готовят сплав следующим образом: в кварцевую ампулу помещают навески кадмия и теллура. Откачивают из ампулы воздух до 1,33 Па ( 1 \cdot 10^{- 2} мм рт. ст.), ампулу запаивают и нагревают в муфельной печи при температуре 700 °С в течение 6 — 7 ч, через каждые 30 мин тщательно перемешивая. Затем ампулу вскрывают и через отверстие расплав выливают тонкой струей в стакан с водой. Полученные гранулы сплава промывают в растворе аммиака, затем в воде и высушивают.

Натрий хлористый особой чистоты.

(в ред. Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Кислота винная по ГОСТ 5817-77.

Аммиак водный особой чистоты по ГОСТ 24147-80.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

Эфир диэтиловый (медицинский).

Смазка вакуумная.

Кислота щавелевая по ГОСТ 22180-76.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

Кислота серная по ГОСТ 4204-77.

Олово по ГОСТ 860-75.

Сурьма по ГОСТ 1089-82.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

Буферная смесь, состоящая из графита порошкового с добавлением 0,5% хлористого натрия.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

Таблица 1

(название введено Изменением № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

Элемент	Содержание элемента, мг/см3	Способ приготовления раствора

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

29.12.1983 № 6502)

Медь Серебро Алюминий Никель Индий Висмут Свинец Железо Кобальт Теллур Кадмий	0,1 0,1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 20,0 50,0	Рассчитанные навески металлов, окислов, углекислых или азотнокислых солей растворяют в азотной кислоте
Марганец	1,0	Растворяют в воде безводный сульфат марганца
Мышьяк	1,0	Растворяют в воде мышьяковистый ангидрид с добавлением нескольких капель аммиака при слабом нагревании
Олово	1,0	100 мг тонкоизмельченного олова помещают в стакан вместимостью 50 см3 и добавляют 2 см3 азотной кислоты. После перехода всей навески в метаоловянную кислоту в стакан добавляют 20 см3 воды и 4 г щавелевой кислоты. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3. Стакан несколько раз промывают водой для полного растворения щавелевой кислоты. Промывные воды сливают в ту же мерную колбу

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

29.12.1983 № 6502)

Сурьма	1,0	100 мг тонкоизмельченной сурьмы помещают в стакан вместимостью 50 см3 и добавляют 2 см3 азотной кислоты. Стакан нагревают до перехода всей сурьмы в метасурьмяную кислоту. Не прекращая нагревания, добавляют 10 см3 винной кислоты. Полученный прозрачный раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3

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

29.12.1983 № 6502)

Натрий хлористый	50,0	Рассчитанную навеску растворяют в воде

Образцы сравнения. Основной образец, содержащий 1 \cdot 10^{- 3} % меди и серебра, 3 \cdot 10^{- 2} % свинца, 3 \cdot 10^{- 1} % мышьяка и остальных элементов по 1 \cdot 10^{- 2} %; готовят следующим образом: в кварцевую чашку вместимостью 150 см3 помещают 10 г графита порошкового и вводят по 1 см3 растворов меди, серебра, алюминия, никеля, индия, висмута, железа, кобальта, марганца, олова, сурьмы, 3 см3 раствора свинца и 30 см3 мышьяка. Смесь перемешивают кварцевой палочкой, высушивают под инфракрасной лампой, а затем прокаливают на плитке до удаления запаха азотной кислоты. Приготовленный основной образец тщательно перетирают в ступке из органического стекла. Первый образец сравнения готовят разбавлением основного образца разбавителем в 10 раз. Затем методом последовательного разбавления каждого вновь приготовленного образца разбавителем в три раза готовят серию рабочих образцов. Приготовленные образцы для построения графика и разбавитель хранят в бюксах или баночках с завинчивающимися крышками.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502, Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Разбавитель готовят следующим образом: в кварцевую чашку вместимостью 100 см3 помещают 50 г графита порошкового и накапывают по 5 см3 растворов теллура и кадмия. Смесь высушивают на плитке до удаления запаха азотной кислоты и затем вводят в нее 5 см3 раствора хлористого натрия. Вновь высушивают, перемешивают и перетирают.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

Фотопластинки спектрографические типа II.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

Абзац исключен. — Изменение № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502.

Абзац исключен. — Изменение № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502.

3. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

3.1 Получение концентрата примесей

3.1.1. Перед началом работы необходимо тщательно подготовить установку для вакуумной дистилляции кадмия. Для этого с помощью ваты, смоченной диэтиловым эфиром, удаляют вакуумную смазку со шлифов, растворяют в азотной кислоте остатки кадмия и погружают на 10 мин всю установку в нитрующую смесь, состоящую из трех частей серной и одной части азотной кислоты, температура которой должна быть близка к температуре кипения. Затем трижды промывают водой и сушат в сушильном шкафу при температуре приблизительно 170 °С.

3.1.2. Кадмий на анализ поступает в виде чушек массой 20 — 40 г, диаметром 15 — 25 мм, высотой 10 — 20 мм. Перед началом работы ее выдерживают в растворе аммиака до полного растворения окисной пленки, дважды промывают водой и высушивают. Подготовленную таким образом пробу помещают в кварцевую чашку вместимостью 50 см3, добавляя туда же 500 мг сплава кадмий-теллур. Чашку с пробой устанавливают на кварцевую подставку в вакуумную камеру, надевают кварцевый колпак, шлиф которого смазывают вакуумной смазкой. Колпак притирают к вакуумной резине. Создают вакуум 6,67 — 13,33 Па (0,05 — 0,1 мм рт. ст.) К холодильнику присоединяют шланги притока и сброса воды и включают нагревание. Охлаждение должно быть незначительным.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

Вакуумную дистилляцию кадмия проводят при 380 — 410 °С в течение 2 — 4 ч. После удаления основы нагреватель убирают, перекрывают вакуум, открывают кран для доступа воздуха, снимают вакуумную камеру и в чашку добавляют 100 мг буфера. Смесь перемешивают в течение 5 — 7 мин. Коэффициент обогащения ( K ) вычисляют по формуле

K \frac{m}{100} ,

Для проведения контрольного опыта в кварцевую чашку вместимостью 50 см3 помещают 500 мг сплава кадмий-теллур и проводят отгонку кадмия в вакууме при тех же условиях, что и для пробы, в течение 20 — 25 мин. К остатку добавляют 100 мг буфера и тщательно перетирают.

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502)

3.2 Спектральный анализ концентрата

От подготовленных концентратов и контрольного опыта, а также от образцов сравнения на торсионных весах отбирают по три навески по 20 мг и помещают в кратеры угольных электродов. Угольные электроды предварительно обжигают в дуге переменного тока силой 15 А или постоянного силой 10 А в течение 10 с.

(в ред. Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Спектры фотографируют на кварцевом спектрографе при ширине щели 0,015 мм на спектрографических фотопластинках типа II. Испарение пробы и возбуждение спектра проводят в дуге переменного тока силой 14 А. Время экспозиции 15 с. Для построения характеристической кривой фотопластинки одновременно с пробами и образцами сравнения фотографируют спектр железа через девятиступенчатый платиновый ослабитель.

(в ред. Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. На спектрограмме с помощью микрофотометра измеряют почернения аналитических линий определяемых элементов и фона справа или слева от них. Строят характеристическую кривую фотопластинки и по ней находят значение lg(I_{\text{л} + \text{ф}}) и lgI_{\text{ф}} . Вычисляют величину lg \frac{I_{\text{л}}}{I_{\text{ф}}} , находят среднее значение этой величины для трех спектров каждого образца для построения графиков, концентрата и контрольного опыта. Градуировочные графики строят в координатах lg \frac{I_{\text{л}}}{I_{\text{ф}}} ,lgC , где C — концентрация определяемого элемента в образцах сравнения. По градуировочным графикам находят содержание примеси в концентрате и контрольном опыте. Массовую долю элемента ( X ) в процентах вычисляют по формуле

где m_{1} — массовая доля определяемого элемента в концентрате, %;

m_{2} — массовая доля определяемого элемента в контрольном опыте, %;

K — коэффициент обогащения.

(в ред. Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений (каждое определение получено из трех спектрограмм).

(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1983 № 6502, Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Разность двух результатов параллельных определений с доверительной вероятностью Р = 0,95 не должна превышать значения допускаемого расхождения ( d_{n} ), вычисленного по формулам:

d_{n} = 0,3\overline{x} — для висмута, марганца, меди, олова, сурьмы и серебра;

d_{n} = 0,4\overline{x} — для кобальта, мышьяка, никеля и свинца;

d_{n} = 0,5\overline{x} — для алюминия, железа и индия,

где \overline{x} — среднее арифметическое двух сопоставимых результатов параллельных определений.

(в ред. Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Разность двух результатов анализа одной и той же пробы с доверительной вероятностью Р = 0,95 не должна превышать значения допускаемого расхождения ( d_{a} ), вычисленного по формулам:

d_{a} = 0,3\overline{y} — для висмута, марганца, меди, олова, сурьмы и серебра;

d_{a} = 0,4\overline{y} — для кобальта, мышьяка, никеля и свинца;

d_{a} = 0,5\overline{y} — для алюминия, железа и индия,

где \overline{y} — среднее арифметическое двух сопоставимых результатов анализа.

(в ред. Изменения № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127)

Абзац исключен. — Изменение № 2, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.12.1988 № 4127.

Фотометрируют следующие аналитические линии (длины волн в нм):

алюминий — Al I 308,22;

висмут — Bi I 306,79;

железо — Fe I 302,06 или Fe I 271,9;

индий — In I 325,61 или In I 303,94;

кобальт — Со I 341,23 или Со I 304,40;

медь — Cu I 327,40 или Cu I 324,75;

марганец — Mn I 279,83;

мышьяк — As I 234,98;

никель — Ni I 305,08 или Ni I 341,48;

олово — Sn I 303,41 или Sn I 284,0;

свинец — Pb I 283,31;

сурьма — Sb I 259,80;

4.2. Абсолютные допускаемые расхождения между результатами двух параллельных определений, рассчитанные при доверительной вероятности Р = 0,95, не должны превышать значений, указанных в табл. 2.

Таблица 2

Определяемый элемент	Массовая доля определяемого элемента, %	Коэффициент вариации, %	Абсолютные допускаемые расхождения, %
Алюминий	-6 -6 От 2 х 10 до 6 х 10 -6 -5 Св. 6 х 10 « 2 х 10 -5 -5 » 2 х 10 « 6 х 10»	20,0	-6 1 х 10 -6 3 х 10 -5 1 х 10
Висмут	-6 -6 От 2 х 10 « 5 х 10 -6 -5 Св. 5 х 10 » 1 х 10 -5 -5 « 1 х 10 » 5 х 10	10,0	-7 6 х 10 -6 2 х 10 -6 3 х 10
Железо	-6 -5 От 5 х 10 « 2 х 10 -5 -4 Св. 2 х 10 » 1 х 10 -4 -4 « 1 х 10 » 5 х 10 -4 -3 « 5 х 10 » 1 х 10	20,0	-6 3 х 10 -5 1 х 10 -5 6 х 10 -4 3 х 10
Кобальт	-6 -6 От 2 х 10 « 5 х 10 -6 -5 Св. 5 х 10 » 1 х 10 -5 -5 « 1 х 10 » 5 х 10	15,0	-7 8 х 10 -6 2 х 10 -6 4 х 10
Медь	-6 -6 От 1 х 10 « 5 х 10 -6 -5 Св. 5 х 10 » 1 х 10 -5 -5 « 1 х 10 » 5 х 10 -5 -4 « 5 х 10 » 3 х 10 -4 -4 « 3 х 10 » 5 х 10	10,0	-7 3 х 10 -6 2 х 10 -6 3 х 10 -5 2 х 10 -5 8 х 10
Индий	-6 -6 От 2 х 10 « 5 х 10 -6 -5 Св. 5 х 10 » 1 х 10 -5 -5 « 1 х 10 » 5 х 10	20,0	-6 1 х 10 -6 3 х 10 -6 6 х 10
Марганец	-6 -5 От 5 х 10 « 1 х 10 -5 -5 Св. 1 х 10 » 3 х 10 -5 -4 « 3 х 10 » 1 х 10	10,0	-6 2 х 10 -6 3 х 10 -6 8 х 10
Никель	-6 -6 От 2 х 10 до 6 х 10 -6 -5 Св. 6 х 10 « 2 х 10 -5 -4 » 2 х 10 « 1 х 10 -4 -4 » 1 х 10 « 5 х 10»	15,0	-7 8 х 10 -6 3 х 10 -6 8 х 10 -5 4 х 10
Олово	-6 -6 От 2 х 10 « 5 х 10 -6 -5 Св. 5 х 10 » 1 х 10 -5 -5 « 1 х 10 » 5 х 10 -5 -4 « 5 х 10 » 1 х 10 -4 -4 « 1 х 10 » 5 х 10	10,0	-7 6 х 10 -6 2 х 10 -6 3 х 10 -5 2 х 10 -5 3 х 10
Свинец	-5 -5 От 1 х 10 « 3 х 10 -5 -4 Св. 3 х 10 » 1 х 10 -4 -4 « 1 х 10 » 5 х 10 -4 -3 « 5 х 10 » 1 х 10	15,0	-6 4 х 10 -5 1 х 10 -5 4 х 10 -4 2 х 10
Сурьма	-5 -5 От 1 х 10 « 5 х 10 -5 -4 Св. 5 х 10 » 1 х 10 -4 -4 « 1 х 10 » 5 х 10	10,0	-6 3 х 10 -5 2 х 10 -5 3 х 10
Серебро	-7 -6 От 5 х 10 « 1 х 10 -6 -6 Св. 1 х 10 » 5 х 10 -6 -5 « 5 х 10 » 1 х 10 -5 -5 « 1 х 10 » 5 х 10 -5 -4 « 5 х 10 » 1 х 10	10,0	-7 2 х 10 -7 3 х 10 -6 2 х 10 -6 3 х 10 -5 2 х 10
Мышьяк	-5 -4 От 4 х 10 « 1 х 10 -4 -4 Св. 1 х 10 » 5 х 10 -4 -3 « 5 х 10 » 1 х 10	15,0	-5 2 х 10 -5 4 х 10 -4 2 х 10

---