在铜及铜合金的化学成分分析中,铜含量的确定是不可避免的,因此如何准确快速地分析出样品中的铜含量是一个很大的挑战
一、直接电解-原子吸收光谱法(测定范围50.00%~99.00%)
1、原理:
该方法主要原理是将试料用硝酸和氢氟酸溶解后,以过氧化氢还原氮的的氧化物,加入铅以降低阳极上铂的损失,电解使铜在铂阴极上析出。阴极烘干后称量。电解液中残留的铜用火焰原子吸收光谱法测定。
2、分析步骤:
称取2.000g厚度不大于1mm的试料碎屑,精确至0.0001g;
将称取的试料置于250mL聚四氟乙烯烧杯中,加入2mL氢氟酸、30mL硝酸盖上表皿,待反应接近结束,在不高于80℃的条件下加热至试料完全溶解;
加入25mL过氧化氢,3mL硝酸铅溶液,以氯化铵溶液洗涤表皿和杯壁并稀释体积至150mL;
将铂阳极和精确称量过的铂阴极安装在电解器上,使网浸没在溶液中,用剖开的聚四氟乙烯皿或皿盖盖上烧杯;
在搅拌下进行电解(电流密度1.0A/dm2),电解至铜的颜色褪去,以水洗涤表皿、杯壁和电极杆,继续电解30min,如新浸没的电极部分无铜析出,表示已电解完全;
不切断电源,慢慢地提升电极或降低烧杯,立即用两杯水依次淋洗电极。迅速取下铂阴极,并依次浸入两杯无水乙醇中,立即放入105℃的恒温干燥箱中干燥3min~5min,取出置于干燥器中,冷却至室温后称重;
将电解析出铜后的溶液及第一杯洗涤电极的水分别移入2个300mL烧杯中,盖上表皿。低温蒸发至体积约为80mL,冷却。合并溶液并移入200mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。
使用空气-乙炔火焰,于原子吸收光谱仪,波长324.7nm处,与标准溶液系列同时以水调零测量试液的吸光度。所测吸光度减去随同试料的空白溶液的吸光度,从工作曲线上查出相应铜的质量浓度。
二、电解-分光光度法(测定范围:>99.00%~99.98%)
1、原理:
试料用混合酸溶解,调整溶液体积后,于小电流进行电解。电解终止后,铂阴极用水和无水乙醇洗涤、干燥、冷却后称量。电解后的溶液用分光光度法测得残留的铜量给予补正后,求得铜的总量。
2、分析步骤:
称取5.005~5.007g厚度不大于1mm的试料碎屑,精确至0.0001g;
称量试料与铂阴极的总质量。将试料置于250mL高型烧杯中,盖上表皿,沿着杯口缓慢加入42mL混合酸冷溶至反应近乎停止;
将烧杯于80℃~90℃下加热至试料完全溶解,继续加热1.5h~2h以驱除氮的氧化物,取下稍冷,以水洗涤杯壁及表皿并稀释溶液体积约150mL,放入磁力搅拌棒,将烧杯置于电解仪托盘上,开动搅拌装置,将溶液搅拌均匀后停止搅拌;
将铂阴极和铂阳极在电解仪上安装妥当并放入溶液中,使铂电极靠近烧杯底部,以两块半片表皿盖好高型烧杯;
在阴极表面约为0.6A/dm2的电流密度下进行电解至溶液呈无色(约17h),用水洗涤两块半片表皿、杯壁及电解杆,降低电流密度至0.3A/dm2继续电解至被水浸没的电极杆不再沉积出铜时为止
不切断电源,迅速取下高型烧杯并换以盛有约180mL水的高型烧杯,继续电解15min;
立即提取出铂阴极并浸入另一盛满水的250mL烧杯中,上下移动三次,关闭电源,取下电极,放入盛有无水乙醇的烧杯中,取出后立即放入105℃电热恒温干燥箱中干燥3min~5min,取出并置于干燥器中冷却至室温。
以原天平称量电解沉积后的铂阴极;
使用分光光度计测定电解后溶液中的残留铜量。
程诚小编结语:两种测试铜含量的方法适用性不同,使得我们在平时的测试中可以依据需求选用不同的方法,例如测定纯铜或者无氧铜等铜含量在99%以上时,我们可以选用方法2,而在测试常见的黄铜、青铜等铜合金时,可以选用方法1。
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