Способ определения свободного кремния в карбиде кремния формы

(51)5 0 01 й 1/00 ОПИСАН .К АВТОРСКОМУ ЕНИЯ И ИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР.(71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОБОДЙОГО КРЕМНИЯ В КАРБИДЕ КРЕМНИЯ ФОРМЪ(57) Использование; спектрофотометлрйческий анализ и определение непрореагироеи о Изобретение относится к области спектрофотометрического анализа и может быть использовано для определения непрореагировавшего свободного кремния при синтезе Р - формы карбида кремния из сажи и элементного кремния.Наиболее близким техническим реше-. нием является косвенное определение"свободного кремния по водороду(1.Способ состоит в нагревании навески пробы с 250(-ным раствором гидроксида на-трия в герметичном сосуде в течение 90 минут и последующем переводе выделившегося в результате реакцииэлементного кремния с гидроксидом натрия водорода в детектор по теплопроводности после отделения паров воды.Недостаток способа состоит в неконтролируемых отрицательных погрешностях анализа вследствие взаимодействия образовавшегося водорода мин стату насценди", с органическими кислородсодержащими соединениями, содержащимися в неп рореагивавшего свободного кремния при синтезе /3-формы карбида кремния из сажи и элементного кремния. Сущность изобретения; берут две одинаковых навески пробы. Первую из них обрабатывают раствором, содержащим серную кислоту и бихроматкалия, а вторую - раствором, содержащим серную кислоту и бихромат калия в тех же концентрациях и.дополнительно фтороводородную кислоту. Затем косвейным путем спектрофотометрически определяют свободный кремний в пробе по разности убыли концентрации хрома (И) во втором и в первом растворах,табл..аровавшей при синтезе карбида кремния саже,Целью изобретения является повышение правильности определения,Цель достигается тем, что в способе определения свободного кремния в карбидекремния Р-формы, включающем частичноерастворение навески измельченной пробы,согласно изобретению берут две одинаковые навески пробы, первую изних обрабатывают раствором с х моль/л сернойкислоты (где х - не менее 10 моль/л и неболее 1 б моле/л)и Ск ст о, миллиакеиеалентами бикромата калия где Ск с, ат не менее Сс + 1,3 Св и не более Сс + 4 Се;здесь Сэ - количество миллиэквивалентовсвободного кремния в навеске пробы и Сс -количество миллиэквивалейтов органических восстановителей бихромата калия в Вавеске пробы);:-а "вторую навескуобрабатываюттем же раствором с добавкойУ моль/л фтороводородной кислоты (где т не менее 2 моль/л и не более 4 моль/л),затем свободный кремний определяютспектрофотометрически по разности светопоглощения хрома (Ч 1) в обоих растворах.Убыль хрома (Ч 1) в первом растворе позволяет оценить значение Сс.Сущность способа заключается в том,что в первом растворе хром (Ч 1) окисляетлишь органические восстановители, так какв отсутствие фтороводородной кислоты свободный кремний не взаимодействует с бихроматом калия; а во.втором растворе хром(Ч) окисляет свободный кремний и органические восстановители.При обработке навески пробы раствором фтороводородной кислоты с концентрацией менее 2 М свободный кремнийполностью не растворяется за 24 ч.При обработке навески пробы раствором фтороводородной кислоты с концентрацией более 4 М увелйчивается расходбихромата калия на окисление органических восстановителей в саже по сравнениюс расходом бихромата калия при обработкенавески пробы раствором с той же концентрацией серной кислоты; но не содержащимфтороводородной кислоты.При Ск стоСс+4 Сэ 1 относительноеуменьшение концентрации хрома (Ч) вследствие его взаимодействия со свободнымкремнием невелико, что приводит к недопустимо большим случайным относительнымпогрешностям анализа.При Сксго,Сс+ Сэ аналитический, сигнал перестает зависеть от Св, Посколькуслучайная погрешность анализа может составлять 20 отнто Ск сг о должно превышать Сс+ 1,3 Св.Обоснование выбранных параметровподтверждается следующими примерами,Было проведено 10 экспериментов. Длявсех экспериментов изготовили синтетическую смесь 4,80 г измельченного карбидакремния а-формы, не содержащего сажи исвободногокремния, 1,00 г сажи и 1,00 гизмельченного элементного кремния, Массовая доля свободного кремния в смеси -2,000 .Смесь анализировали в различных условиях (см. таблицу) в соответствии со следующим ходом анализа,П р и м е р. Две навески по 500 мг смесипомещают в два фторопластовых стакана изаливают 30 мл растворителя, Состав растворителя в одном из стаканов - хМН 2304+уМНР+ МК 2 СггОт: состав растворителя вовтором стакане - хМН 2304+ гМК 2 Сг 207,Стаканы закрывают крышками и оставляют на ночь. На следующий день содержимое стаканов переносят с помощью раствора борной кислоты (30 г/л) в мерные колбы вместимостью 100 см и доводят дозметки тем же раствором, После перемешивания растворы фильтруют через сухие фильтры в сухие стаканы, По 4 мл каждогофильтрата разбавляют дистиллированной10 водой в мерных колбах вместимостью50 см . Оптическую плотность полученныхрастворов измеряют при длине волны450 нм. При расчете результатов анализаучитывают оптическую плотность раствора15 хрома (11), который получается при восстановлении хрома (Ч), При пересчете разности убылей концентраций хрома (Ч) в обоихрастворах на содержание свободного кремния в пробе пользуются массами эквивален 20 тов бихромата калия и кремния в ихокислительно-восстановительной реакции.По убыли хрома (Ч) в не содержащем фтороводородной кислоты растворе после обработки им навески пробы находили Сс -25 количество миллиэквивалентов органических веществ, которые восстановились вконкретных условиях анализа,Результаты экспериментов сведены втаблицу.30 Т.о. примеры 2,3,6,7 подтверждают достижение поставленной цели с использованием выбранной концентрации реагентов.Формула изобретенияСпособ определения свободного крем 35 ния в карбиде кремния Р-формы, включающий растворение пробы и последующееопределение свободного кремния, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышениянадежности бпределения, используют две40 одинаковые навески исследуемой пробы,первую из которых растворяют в смеси из10-15 М серной кислоты и бихромата калия;а вторую навеску растворяют в той же смеси .с добавкой в нее фтористоводородной кис 45 лоты до концентрации 2-4 М/л, после чегосвободный кремний определяют спектрофотометрически по разности светопоглощения хрома (Ч) в обоих растворах, причемколичество миллиэквивалентов бихромата50 калия в растворяющих смесях составляет отСс+ 1,3 Сэ до Сс + 4 Сэ; где Ср - количество миллиэквивалентов свободного кремния в навеске пробы; Сс - количествомиллиэквивалентов органических восстано 55 вителей бихромата калия в навеске пробы.1781585 Кон ент а ия Количество Пример фтороводородной кислоты у, Ммиллиэк- вивалентов. органических веществ С миллиэк- вивалентов бихромата калия СксгОт 0,36 Примечание. 1 - концентрация серной кислоты меньше допустимой,результат анализа завышен;4 - концентрация сернвй кислоты больше допустимой,случайная погрешность анализа завышена;5 - концентрация фтороводородной кислоты меньше допустимой,результат анализа занижен;8 - концентрация фтороводородной кйслоты больше допустимой,результат анализа завышен;9 - колличество миллиэквивалентов бихромата калия меньшедопустимого, случайная погрешность айализа завышена;10 - количество миллиэквивалентов бихромата калия меньшедопустимого, результат анализа занижен. Составитель Л, БерлинерТехред М,Моргентал Корректор 0;Юрковецкая . Редактор Заказ 4270 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 2 3 4 5 6 1 8 9 10 8,0 10 15 18 12 12 12 12 12 12 Теоретическое количество См 3.0 3,0 3,0 3,0 1,0 2,0 3,0 5,0 3,0 3,0 0,82 1,00 0,60 0,90 0,80 1,10 1,50 1,20 2,00 0,40 0,10 0,10 0,11 0,15 0,10 0,10 0,1 1 0,10 0,10 0,10 Результаты анализа (количе- стВО мил- ИЭКВИВдЛентов кремния)Сз