III. NỘI DUNG PHÂN TÍCH
7. Xác định Ni trong thép hợp kim
Cũng như Cr, Ni tồn tại trong hợp kim dưới dạng Ferro-Niken. Hợp kim Ni có nhiều đặc tính quý như tính chịu mài mòn, tính đàn hồi, chống rỉ tốt.
Trong phân tích, tùy thuộc lượng Ni cao hay thấp mà có thể sử dụng một trong các phương pháp sau:
- Phương pháp khối lượng khi %Ni > 0, 5%. - Phương pháp so màu
- Phương pháp điện phân
7.1. Phương pháp khối lượng dioximat
Mẫu được phá bằng hỗn hợp acid HCl + HNO3 đun nóng. Ni kim loại sẽ chuyển thành ion Ni2+. Loại bỏ ion gây trở ngại và kết tủa ion Ni2+ dưới dạng kết tủa nikendioximat bằng thuốc thử dimethylglyoxim trong môi trường kiềm amoniăc. Đem lọc, rửa kết tủa, sấy khô ở 1200C hoặc nung ở 8500C để chuyển thành NiO.
Các phản ứng: Ni2+ + 2HCl → NiCl2 + H2 C N OH C CH3 N OH CH3 + Ni2+ CH3 C C CH3 N OH N O Ni N OH C CH3 N O C CH3 +2H+ 2 2Ni2+ + 4C4H8O2N2 + 2NH4OH → 2Ni(C4H7O2N2)2 + 2H2O + 4NH4Cl 7.1.2. Điều kiện xác định
- Điều kiện phá mẫu: Dùng HCl đặc có thêm HNO3 đun nóng để phá mẫu. HNO3 oxi hóa Fe2+ → Fe3+ làm mẫu tan nhanh. Với hỗn hợp acid này, ngoài Fe, Ni tan còn có các hợp chất carbur của Cr, Vanadi, W, Mo cũng tan trong dung dịch.
- Điều kiện loại bỏ ion trở ngại: Trong điều kiện kết tủa Ni2+ ở môi trường kiềm NH4OH thì các ion kim loại như Fe, Cr, V, W...cũng kết tủa hydroxyt, tuy nhiên vì hàm lượng thấp nên cũng có thể áp dụng biện pháp che với chất che là citrate hay tartrate. OH C CH2 CH2 COO COO COO Me hay HOOC CH O HOOC CH O Me phức citrat phức tartrat
- Điều kiện kết tủa: Kết tủa Ni2+ với thuốc thử dimethylglyoxim là kết tủa dạng tinh thể, hạt mịn, có tính kiềm, dễ tan trong acid, dễ nát vụn, khi đun nóng thì vón cục và có độ tan tăng khi thuốc thử dư nhiều. Vì vậy cần phải kết tủa trong môi trường NH4OH, dung dịch nóng, loãng, tránh khuấy trộn nhiều, khi cho thuốc thử vào thì cần đun nóng nhẹ để kết tủa vón chắc, lọc trên giấy lọc dày. Lượng thuốc thử phải cho thích hợp. Cứ 0,1g Ni thì cần 10ml thuốc thử dimethylglyoxim 1% pha trong C2H5OH 500.
- Điều kiện xử lí kết tủa: Có thể lọc kết tủa bằng phễu lọc xốp thủy tinh số 4 với bơm hút chân không hoặc lọc qua giấy lọc băng vàng, để giảm độ tan của kết tủa nên rửa sơ bộ kết tủa bằng dung dịch NH3 1%, sau rửa bằng cồn 500.
Lượng cân mẫu phải lấy phù hợp, tùy theo hàm lượng của Ni mà lấy lượng cân theo bảng sau:
%Ni 0,5 0,5÷1 1÷5 5÷9
Lượng cân mẫu (g) 2 1 0,5 0,2
7.1.3. Qui trình xác định
Cân 0,2±0,0002g mẫu trong bình nón 250ml chịu nhiệt, thêm 30ml HCl 1:1, đun nhẹ trên bếp điện có lưới amiăng, khi mẫu tan gần hết, thêm từng giọt HNO3 1:1 cho tới khi mẫu tan hoàn toàn, đun tiếp đến khi hết khói nâu bay ra. Nếu mẫu có W, Si thì lượng HNO3 đậm đặc từ 3÷5ml, đun sôi để tách H2WO4, sau đó thêm 10ml HCl đậm đặc, cô đến khô, rồi thêm 10ml HCl 1:1 vào, thêm nước cất sôi, lọc bỏ H2WO4 và H2SiO3, dùng HCl 1/20 để rửa bả trên lọc cho đến hết ion Fe3+. Dung dịch qua lọc và nước rửa tập trung vào cốc thủy tinh 250ml, thêm 20ml acid citric loại 250g/l, dùng NH3 12÷15% trung hòa đến pH=6÷7. Nếu có Ni2+ thì dung dịch có màu xanh nõn chuối. Thêm 5÷10ml dung dịch thuốc thử dimetylglyoxim trong cồn 500, thêm 1÷2ml NH3 12,5% nữa, khuấy nhẹ rồi đun nóng dung dịch lên khoảng 70÷800C, để lắng kết tủa 20 phút, đem lọc qua giấy lọc định lượng băng vàng đã biết trước khối lượng giấy, dùng nước cất nóng (60÷700C) rửa 3 lần, rửa bằng C2H5OH 500 1 lần, đem sấy ở 1200C trong 60÷90phút, để trong bình hút ẩm 30 phút rồi đem cân. Hoặc sau khi rửa xong, chuyển kết tủa vào chén nung đã biết trước khối lượng, nung ở 8500C khoảng 50÷60 phút, lấy ra để nguội ở bình hút ẩm 30 phút rồi cân. 7.1.4. Tính toán %Ni = × m 100 × m Δ f f =0,2032 (phương pháp sấy) Hoặc f = 0,7853 (phương pháp nung). 7.2. Phương pháp so màu 7.2.1. Nguyên tắc
Phương pháp dựa trên việc tạo phức của Ni2+ với thuốc thử dimetylglioxim hấp thu ở λ=530nm trong môi trường NH4OH. Dựa vào đường chuẩn để xác định hàm lượng của Ni.
7.2.2. Qui trình xác định
- Mẫu: Hòa tan lượng cân mẫu (% Ni=0,1 thì cân 0,5g, %Ni>0,15 thì lượng cân là 0,25g) trong becher 250ml bằng 30ml H2SO4 1/5, đun đến tan hết, thêm tiếp 4÷5 giọt HNO3 đậm đặc, đun 3 phút, nếu mẫu chưa tan hết, thêm tiếp 10ml HCl 1:4 + 20ml HNO3 đậm đặc + 30ml H2SO4 1:5, cô đến khi xuất hiện khói trắng. Để nguội, chuyển sang bình định mức 250ml, thêm nước tới vạch định mức, lắc đều, lọc bỏ 20÷25ml dung dịch đầu. Dùng pipet lấy 25ml dung dịch qua lọc cho vào bình định mức 100ml, thêm 20ml dung dịch acid citric 100g/l, 5ml HCl 1:5 + 5ml hỗn hợp dung dịch KBr- KBrO3 (39g KBr + 10g KBrO3 + H2O = 1 lít) + 25ml NH3 15%, lắc đều, dùng nước cất định mức tới vạch. Dùng pipet rút ra 1 thể tích chính xác 50ml cho vào 2 bình, 1
bình thêm vào 1ml thuốc thử dimethylglyoxim, còn bình kia làm mẫu trắng, lắc đều, sau 5 phút đem đo ở 530nm. Không được để quá 25 phút sau khi cho thuốc thử vào. - Chuẩn: được tiến hành từ dung dịch Ni tiêu chuẩn được pha từ 0,1g Ni hòa tan và định mức thành 250ml. Số điểm chuẩn không kể mẫu trắng là 5 điểm. Hút vào các bình 250ml là 2, 4, 6, 8, 10ml dung dịch Ni tiêu chuẩn, sau đó tiến hành tương tự như mẫu xác định.