ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГАЛЛИЙ
Метод определения серы ГОСТ Р
Gallium. 50429.7—92
Method for the determination of sulphur
ОКСТУ 1709
Дата введения 01.01.94
Настоящий стандарт устанавливает метод переменно-токовой полярографии для определения серы в галлии (при массовой доле серы от 5* 10~в до 1 * 10~4 %).
Метод основан на выделении сероводорода при растворении пробы галлия в восстановительной смеси соляной и йодистоводородной кислот с гипофосфитом натрия, улавливании сероводорода полярографическим фоном — раствором гидроксиламина гидро-хлорида и этилендиаминтетрауксусной кислоты в растворе гидро^ ксида калия и полярографическом определении серы в виде сульфид-иона на переменно-токовом полярографе.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Общие требования к методам анализа и требования безопасности — по ГОСТ Р 50429.0.
2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ
Полярограф ППТ-1 или ПУ-1 с ртутным капающим электро* дом и электролитической ячейкой полярографа с внешним анодным отделением.
Весы лабораторные 1-го класса по ГОСТ 24104.
Колба с обратным холодильником из кварца или молибденового стекла для приготовления восстановительной смеси вмести-
Издание официальное
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта России
ГОСТ Р 50429.7-92 С. 2
мостью 2 дм3 с впаянной трубкой для продувки раствора аргоном или азотом.
Установка для восстановления серы и отгонки сероводорода (см. чертеж) состоит из колбы 2 вместимостью 500±50 см3 с обратным холодильником 5 длиной (25±5) см. К йаружной стороне выходной трубки длиной (20±5) см и диаметром выходного отверстия (2±1) мм обратного холодильника приварена спиральная кварцевая насадка. Приемником 4 для поглощения сероводорода служит пробирка вместимостью (40±5) см3. Зазор между кварцевой насадкой и стенками пробирки (1±1) мм. Аргон или азот, используемый как газоноритель, очищают пропусканием через барботеры б—8 вместимостью (150±5Q) см3, диаметр склянки (30±5) мм, заполненные щелочным раствором пирогаллола 6, 7 и дистиллированной водой 8.
|
|
1 — электроплитка, 2 — реакционный сосуд с восстановительной смесью, 5 —шлифы, 4 — приемник с щелочным раствором гидроксила-мина и ЭДТА (спиральная кварцевая насадка, приваренная к наружной стороне выходной трубки обратного холодильника), 5 — обратный холодильник, б—7 — барботеры с раствором пирогаллола 250 г/дма в растворе едкого кали 250 г/дм3, 5—барботер с дистиллированной водой |
Плитка электрическая лабораторная мощностью 400 Вт. Воронка Бюхнера, диаметр 80 мм.
Колба Бунзена вместимостью 500 см3.
Пипетки с делениями вместимостью 0,1; 0,2; 1 и 10 сма.
67
Колбы мерные вместимостью 50; 100; 200 и 1000 см3.
Цилиндры мерные вместимостью 10; 25 см*.
Конго красный — индикатор.
Аргон газообразный по ГОСТ 10157 или азот газообразный по ГОСТ 9293.
Стержни графитовые, ос.ч.—7—3.
Ртуть марки Р0 по ГОСТ 4658.
Кислота соляная особой чистоты по ГОСТ 14261.
Медь двухлористая 2-водная по ГОСТ 4167.
Олово двухлористое 2-водное.
Кислота серная по ГОСТ 4204 раствор концентрацией 0,05 моль/дм3, готовят из фиксанала.
Пирогаллол А.
Калия гидроокись по ГОСТ 24363.
Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456.
Калий хлористый по ГОСТ 4234, ос.ч. насыщенный раствор.
Натрий фосфорноватисто-кислый (гипофосфит натрия) 1-водный по ГОСТ 200.
Натрий сернистый (натрий сульфид) 9-водный по ГОСТ 2053-
Соль динатриевая этилендиамин — N, N, N', ЛГ-тетрауксус-ной кислоты, 2-водная (трилон Б), ч.д.а. по ГОСТ 10652.
Аммиак водный особой числоты ГОСТ 24147.
Раствор А: 56 г кали едкого и 50 г трилона Б растворяют в дистиллированной воде, раствор переводят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают. Раствор готовят за 2 дня до употребления.
Раствор Б: 34,7 г гидроксиламина гидрохлорида растворяют в дистиллированной воде, раствор переводят в мерную колбу вместимостью 250 см3, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают.
Полярографический фон, готовят следующим образом: 80 см3: раствора А, 20 см3 раствора Б и 150 см3 свежеприготовенной дистиллированной воды смешивают в день употребления.
Восстановительная смесь: смесь 300 см3 концентрированной: соляной, 500 см3 йодистоводородной кислот, 150 г гипофосфита натрия и 200 см3 дистиллированной воды кипятят в течение 6—8 ч. в приборе с обратным холодильником с постоянной продувкой аргоном или азотом со скоростью 3—4 пузырька в секунду. При охлаждении из восстановительной смеси должны выделяться соли (невыделение солей свидетельствует о недостаточной концентрации соляной кислоты). Восстановительную смесь сливают с солей и хранят в склянке с притертой пробкой в темном месте.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
ГОСТ Р 50429.7-92 С. 4
Сера сульфатная, основной раствор: (6,25±0,05) см3 раствора серной кислоты, приготовленного из фиксанала, разбавляют дистиллированной водой до 100 см3 в мерной колбе.
1 см3 раствора содержит 100 мкг сульфатной серы.
Сера сульфатная, рабочий раствор: 10 см3 основного раствора сульфатной серы помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3 и доливают до метки дистиллированной водой.
1 см3 рабочего раствора сульфатной серы содержит 10 мкг серы.
Сера сульфидная, основной раствор готовят непосредственно перед употреблением: 20 мг высушенного фильтровальной бумагой сульфида натрия, в 1 мг которого содержится 0,133 мг серы, помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 полярографического фона, доливают дистиллированной водой до метки и перемешивают.
1 см3 основного раствора сульфидной серы содержит 26,6 мкг серы.
Серы сульфидная, рабочий раствор готовят непосредственно перед употреблением: 18,7 см3 основного раствора сульфидной серы помещают в мерную колбу вместимостью 50 см3 и доводят до метки полярографическим фоном. Основной растйор отмеривают бюреткой с погрешностью не более ±0,05 см3.
1 см3 рабочего раствора сульфидной серы содержит 10 мкг серы.
3. ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ
3.1. Проверка правильности работы установ-
к и
Собирают установку (см. чертеж): в барботеры б и 7 заливают раствор пирогаллола в едком кали. В барботер 8 заливают дистиллированную воду и соединяют его с реакционной колбой 2 с помощью хлорвинилового шланга. Остальные соединения осуществляют с помощью резиновых шлангов. В реакционную колбу 2 заливают 150 см3 предварительно приготовленной восстановительной смеси (см. разд. 2), 1 см3 раствора хлорной меди с концентрацией 0,1 моль/дм3 и 0,1 г двухлористого олова. Через холодильник 5 пропускают холодную воду-. Шлиф холодильника и шлиф пробки 3 натирают графитовым стержнем. Через .установку пропускают поток азота или аргона со скоростью 15—25 пузырьков в приемнике за 10 с. О герметичности установки судят по совпадению скорости прохождения пузырьков аргона в барботере 6 и приемнике 4. Правильность работы установки проверяют восста-
69
С. 5 ГОСТ Р 50429.7-92
новлением стандартного раствора сульфатной серы. Для этого восстановительную смесь кипятят в течение 1 ч для дополнительной очистки от серы. Восстановительную смесь охлаждают, затем в приемник 4 заливают 10 см3 полярографического фона, а через шлиф холодильника в реакционную колбу 2 вводят 0,2 см3 рабо-чего раствора сульфатной серы. Сероводород отгоняют в течение 30 мин с момента закипания раствора. Затем раствор из приемника выливают в электролитическую ячейку с внешним анодом (анодное отделение предварительно заполняют ртутью на 2 мм выше уровня платинового контакта и насыщенным раствором хлористого калия доверху и закрывают пробкой) и снимают поляро-грамму.
Режим полярографирования на ПУ-1: амплитуда 10 мВ, скорость развертки 3 мВ/e, принудительный обрыв; начальный потенциал минус 0,45 В, потенциал пика сульфид-иона составляет около минус 0,8 В относительно насыщенного каломельного электрода.
Вследствие диффузии сульфид-ионов в анодное отделение электролизера потенциал пика может постепенно сдвигаться в положительном направлении. Поэтому необходимо ежедневно перезаряжать анодное отделение электролизера свежим насыщенным раствором хлористого калия. Высоту пика серы измеряют по вертикали, проведенной через вершину пика до пересечения с касательной, соединяющей основания ветвей пика.
Высоту пика на полярограмме раствора в приемнике сопоставляют с высотой пика раствора 2 мкг сульфидной серы в 10 см* раствора (для получения этого раствора 0,2 сма рабочего раствора сульфидной серы разбавляют в узком мерном цилиндре полярографическим фоном до 10 сма). Разница высот обоих пиков не должна превышать 10 % относительных от высоты пика рабочего раствора сульфидной серы. Если расхождение больше, а раствор в приемнике дает более низкие пики, то необходимо промыть холодильник бидистиллятом и повторить определение. Окисление йодистоводородной кислоты кислородом воздуха на внутренней поверхности трубки обратного холодильника в то время, когда прибор не работает, является частой причиной занижения результатов определения серы. Если раствор в приемнике дает значительно более высокие пики, то проверяют поправку контрольного опыта, как указано ниже.
3.2. Проведение контрольного опыта
Для вновь собранной установки проводят многократную проверку поправки контрольного опыта при пропускании газа через кипящую растворяющую смесь в течение 30 мин. Поправку контрольного опыта (в единицах -мкг серы в 10 см3 раствора) опреде-
70
ГОСТ Р 50429.7-92 С. 0
ляют по отношению пика в соответствующем растворе к высоте пика, полученного при восстановлении 0,2 мкг сульфатной серы. Если на полярограмме раствора в контрольном опыте не наблюдается пика серы, а наблюдается точка перегиба на полярографической кривой у потенциала пика серы, то за высоту волны принимают половину разницы ординат точек перегиба и минимума на положительной ветви пика.
Установку считают пригодной для работы, если поправка контрольного опыта за 30 мин не превосходит 0,02 мкг серы при массовой доле серы в галлии не более 5-10“5 % и 0,2 мкг серы при больших массовых долях серы.
Полноту отгонки серы проверяют ежедневно с утра. Поправку контрольного опыта проверяют ежедневно с утра и после каждого перехода отгонки больших количеств серы в отгонке малых количеств серы.
3.3. Градуировка установки
Для градуировки установки проводят восстановление и отгонку серы из 0,2 см3 рабочего раствора сульфатной серы, как указано в п. 3.1. Установку градуируют один-два раза в течение рабочего дня.
4. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА
После установления полноты отгонки серы и поправки контрольного опыта (по разд. 3) восстановительную смесь охлаждают до комнатной температуры. В приемник 4 заливают новую порцию (10 см3) полярографического фона, поднимают холодильник 5 и в реакционную колбу 2 вводят навеску галлия массой 0,5—2 г, в зависимости от содержания серы. Опускают холодильник, включают нагрев электроплитки 1 и ведут растворение галлия и восстановление соединений серы кипячением восстановительной смеси.
После окончания растворения галлия регистрируют поляро-грамму раствора в приемнике в условиях п. 3.1 и определяют поправку контрольного опыта за время, равное времени растворения пробы галлия.
С одной порцией восстановительной смеси допускается последовательно проводить анализ нескольких навесок галлия пока суммарная масса проанализированного галлия не превзойдет 3 г.
5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1. Массовую долю серы (Я) в процентах вычисляют по формуле
71
v лн-Я-Ю-4
ш-Яст ’
где т\ — масса серы в растворе сульфатной серы, введенном для Градуировки установки, мкг;
Н — средняя арифметическая высота пика полярографиру-емого раствора посл.е введения пробы за вычетом высоты пика контрольного опыта за время растворения навески пробы, мм; т — масса навески галлия, г;
Нет — средняя арифметическая высота пика, полученного при градуировке прибора, за вычетом высоты пика контрольного опыта за 30 мин, мм.
5.2. За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, проведенных из отдельных навесок.
Допускаемые расхождения двух результатов параллельных определений и двух результатов анализа (разность большего и меньшего) с доверительной вероятностью 0,95 приведены в таблице.
|
Массовая доля серы, % |
допускаемое расхождение, % |
|
5*10-6 |
3-10-» |
|
1>10-5 |
0.5-10-8 |
|
СП
о
1
ел |
2-10-8 |
|
1,0-10“4 |
0.3-10-* |
Допускаемые расхождения для промежуточных массовых долей серы рассчитывают методом линейной интерполяции.
5.3. Контроль правильности анализа проводят методом добавок по ГОСТ 25086.
72
ГОСТ Р 50429.7-92 С. 8
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом ТК 104 «Полупроводниковая и редкометаллическая продукция»
РАЗРАБОТЧИКИ:
Б. Я. Каплан, О. А. Ширяева, Т. Н. Варавко
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 08.12.92 № 1536
3. ВЗАМЕН ГОСТ 13637.7-77
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
