Способ определения содержания кислорода в металлах

(51) О 01 Б 25 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЕЛЬСТВУ ВТОРСНОЮУ ва, и П.-Л. 1959,ы и с вы ределени углерод с13. кислорода ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И,ОТНРЫТИ(71) Государственныи орденской Революции научно-исслский и проектный институтлической промышленности753) 543.27 (088.8)(56) 1. Туровцева З.М., КуАнализ газов в металлах. Мс. 33-34. о2. Редкие металл плоснове. Ме 1 оЯы оп яводорода, азста и аГост 22720, 1-77,(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ, КИСЛОРОДА В МЕТАЛЛАХ, включа" ющий высокотемпературную экстракцию определяемого злемента в вакууме и последующее измерение количества выделившегося кислорода, о т л и " ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения погрешности определения со;., держания кислорода в ртути и пбвышения чувствительности, экстракцию осуществляют путем многократного нагрева до 300-500 С и охлаждения додполного выделения содержащегося в пробе кислорода в газовую фазу.ц35 40 45 50 55 Изобретение относится к физикохимическим методам анализа веществ,в частности к анализу ртути на содержание кислорода термическим раз 3ложением кислородсодержащих соединений ртути в вакууме.Известен способ определения водорода вакуум-нагревом, заключающийсяв том, что образец сбрасывают в графитовый тигель вакуумной лечи, гдепри 1150-1200 С происходит разложениевсех водородсодержащих соединенийметаллов. Выделившийся при этом вгазовую фазу водород поступает ванализатор, где измеряется его давление в известном объеме Г 13.Недостатком данного способа применительно к определению кислородав ртути является то, что экстракцияведется в открытом тигле, и ртутьиспаряется из горячей зоны раньше,чем успевает пройти процесс выделения кислорода,Наиболее близким к изобретениюявляется способ определения содержания кислорода в металлах (индии, галлии), заключающийся в том, что вграфитовый тигель вакуумной экстрак-.ционной. печи сбрасывают образец анализируемого металла, где при 11001200 С происходит востановление кисолородсодержащих соединений металлауглеродом тигля, Выделившаяся окисьуглерода определяется количественно.Для экстракции кислорода при анализеданным способом используют графитовыйтигель специальной конструкции, позволяющий значительно уменьшить скорость испарения анализируемого металла и его оксидов 23.Недостатками известного способапри определении кислорода в ртутинагревом 1 в вакууме являются большаясистематическая погрешность (бО)вследствие неполноты экстракции кислОрода, вызванной слишком высокойскоростью испарения ртути из зоныреакции, и относительно невысокая-5чувствительность определения (2 1 Омас кислорода), вызванная невозможностью анализировать пробы массой.более 5 г.Целью изобретения является снижение погрешности и повышение чувствительности определения содержания кислорода в ртути,Поставленная цель достигается тем,что при способе определения содержания кислорода в металлах, включающем высокотемпературную экстракцию определяемого элемента в вакууме и последующее измерение количества выделившегося кислорода, экстракцию осуществляют путем многократного нагрева до 300- 500 С и охлаждения до полного выделения содержащегося в пробе кислорода В газовую фазуСущность способа состоит в том, что ртуть после испарения проходит через зону с температурой 300-500 С, затем конденсируется в холодильнике и снова возвращается в зону нагрева, испаряется, проходит через зону с температурой 300-500 С и так далее, вплоть до тех пор, пока масс-спектрометр не зарегистрирует окончание процесса выделения кислорода. Данные условия выбраны на том основании, что давление кислорода над окисью ртути при ее диссоциации по реакции НдО " Нд (г) + 1/2 О,в присутствии жидкой ртути составляет при 1 = 300 С 1,5 10 торр, при 1 = = 500 С "500 торр.В интервале температур 300-500 С в вакууме происходит практически полное разложение оксида ртути. Однако при 300 С ртуть в вакууме испаляется в течение нескольких секунд, и большая часть содержащегося в ней кислорода не успевает выделиться в газовую фазу, Поэтому необходимо создать такие условия, при которых ртуть хотя бы в течение 2-.3 пребывала в зоне с температурой 300-500 С, а затем после конденсации в холодной зоне снова возвращалась в зону нагрева, причем эти циклы должны повторяться до тех пор, пока не прои" зойдет полное выделение кислорода вгазовую фазу.Этим условиямболее всего соответствует конструкция вакуумного диффузионного парортутного насоса. Устройство диффузионного насоса предусматривает циклическое возвращение рабочего тела (в данном случае ртути) в горячую зону (300-500 С), Следовательно, кислородсодержащие соединения, растворенные в ртути, возвращаются в реакционную зону вплоть до полного выделения из них кислородагаП р и м е р 1. Эксперимент проводят на масс-спектрометре МХ, соединен- ном с диффузионным насосом НР.1163231 Составитель С.БеловодченкоРедактор И.Николайчук Техред Ж,Кастелевич , Корректор А.Тяско Заказ 4098/43 . Тираж 89 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектйая, 4 3В пробу ртути вводят киспород в форме оксида ртути НдО, затем ртуть в кварцевой емкости устанавливают, в загрузочное устройство экстракционной системы. Масс-спектрометр и диф фузионный насос дегазирует в течение 3-4 ч,измеряют фон анализатора, проводят калибровку прибора и определяют поправку контрольного опыта (п.к.о.) по кислороду за 3-5 мин, 10После стабилизации фона и п.к.о. с помощью магнитного толкателя сливают пробу. ртути в нагретый диффузионный насос и наблюдают за процессом экстракции до полного выделения 15 кислЬрода по изменению величины пика ш/е = 32. После вьщеления 957. введенного кислорода процесс считают законченным.Масса пробы ртути 136 г ( 10 см), о количество введенного в ниде НяО кислорода 1 ф 10 г или С= 7,4 10 мас,Х,-ФВремя экстракции 3 мин. Эксперимент повторяют трижды, Получено среднее содержание кислорода С " = 7-10 мас.Е при относительном стандартном отклонении Б = 0,1.Чувствительность определения возростает за счет увеличения массы ртути и составляет 110 мас.7 30П р и м е р 2. Масса пробы ртути 1150. г (95 смь), Введено 1-10г кислорода, или С,= 8,7 10 мас,Е, Время экстракции 5 мин. Эксперимент проводят дважды. Получено среднее содер-жание кислорода С8,1 10 мас.Х при относительном стандартном отклонении Я = 0,15.Чувствительность определения в этом случае 110 мас,Е.П р и м е р 3, Масса пробы ртути 1150 г (95 см). Введено 2:10 г кис" лорода или С = 1,74 10 мас.й. Время экстракции 4 мин. Эксперимент повторяют дважды. Получено среднее содержание кислорода С= 1,9 10мас. й, при относительном стандартном отклонении Б ф0,2 Чувствительность определения110 мас.О.При снижении температуры экстракция (менее 300 С) за счет понижения мощности нагревателя диффузионного насоса время экстракции возрастает в 2-3 раза, а полнота вьщеления.уменьшается, При повьппении температуры (более 500 С) получены заниженные результаты (вероятно, вследствие выноса части оксида ртути в холодную зону).Таким образом, при определении кислорода в ртути предложенным способом погрешность за счет неполноты. экстракции составляет не более 5 отн.й, ,что меньше по сравнению с известным способом в 10-15 раз. Чувствительность определения может быть улучшена в 20-200 раз за счет увеличения массы пробы ртути.