ГОСТ 11739.14-99

ГОСТ 11739.14−99 알루미늄 주조 및 가공 합금. 비소 측정 방법

ГОСТ 11739.14−99

분류 В59

국가간 표준

주조 및 가공 알루미늄 합금

비소의 결정 방법

Aluminium casting and wrought alloys.
Methods for determination of arsenic

МКС 77.120.10
ОКСТУ 1709

시행일 2000−09−01

서문

1 개발: OAO «전러시아 경합금 연구소» (OAO ВИЛС), 국가간 기술표준위원회 МТК 297 «경합금 재료 및 반제품»

러시아 국표(Gosstandart) 제출

2 채택: 국가간 표준화·계량·인증위원회 (의사록 N 16−99, 1999년 10월 8일)

채택에 찬성한 기관:

국가명	국가 표준 기관 명칭
아제르바이잔 공화국	Азгосстандарт
아르메니아 공화국	Армгосстандарт
벨라루스 공화국	Госстандарт Беларуси
카자흐스탄 공화국	Госстандарт Республики Казахстан
키르기스 공화국	Киргизстандарт
몰도바 공화국	Молдовастандарт
러시아 연방	Госстандарт России
타지키스탄 공화국	Таджикгосстандарт
투르크메니스탄	Главная государственная инспекция Туркменистана
우크라이나	Госстандарт Украины

3 러시아 연방 국가위원회(표준화 및 계량)에 의한 2000년 2월 18일 결의 N 41-ст에 따라, межгосударственный стандарт ГОСТ 11739.14−99는 2000년 9월 1일부터 러시아 연방의 국가표준으로 직접 시행됨.

4 대체: ГОСТ 11739.14−82

1 적용 범위

본 표준은 주조 및 가공(변형) 알루미늄 합금에서 비소(As)를 측정하는 분광광도법(포토메트릭 방법)을 규정하며, 비소의 질량분율 범위는 각각 0,002%~0,02% 및 0,002%~0,04%이다.

2 규범 참조

본 표준에서는 다음 표준들을 참조하였다:

ГОСТ 1973−77 비소산 무수물. 기술 조건

ГОСТ 3118−77 염산. 기술 조건

ГОСТ 3640−94 아연. 기술 조건

ГОСТ 3760−79 암모니아수. 기술 조건

ГОСТ 3765−78 몰리브덴산 암모늄. 기술 조건

ГОСТ 4159−79 요오드. 기술 조건

ГОСТ 4201−79 탄산수소나트륨. 기술 조건

ГОСТ 4204−77 황산. 기술 조건

ГОСТ 4232−74 요오드화칼륨. 기술 조건

ГОСТ 4328−77 수산화나트륨. 기술 조건

ГОСТ 4461−77 질산. 기술 조건

ГОСТ 5841−74 시약. 황산하이드라진(히드라진 황산염)

ГОСТ 10484−78 불산(불화수소산). 기술 조건

ГОСТ 10929−76 과산화수소. 기술 조건

ГОСТ 11683−76 (ISO 3627−76) 아황산나트륨(피로설파이트) 기술. 기술 조건

ГОСТ 14261−77 특수 정제 염산. 기술 조건

ГОСТ 18300−87 정제 에틸 알코올(공업용). 기술 조건

ГОСТ 20288−74 사염화탄소. 기술 조건

ГОСТ 25086−87 비철금속 및 그 합금. 분석 방법에 대한 일반 요구사항

3 일반 요구사항

3.1 분석 방법에 대한 일반 요구사항 — ГОСТ 25086에 따르며 다음을 보완한다.

3.1.1 분석 결과는 두 번의 병행 측정 결과의 산술평균을 채택한다.

4 비소의 분광광도법(비소 질량분율 0,002%~0,02%)

4.1 방법의 원리

시료를 과산화수소가 존재하는 염산 용액에서 용해시키고, 합금의 다른 성분으로부터 비소를 비소수소(AsH3)를 증류(분리)하여 분리한 다음, 몰리브데이트와 결합시켜 비소-몰리브덴 이종산(heteropoly acid)을 형성시키고, 이를 황산 용액(0,12−0,2 моль/дм^3) 중에서 황산 히드라진으로 환원하여 청색형으로 만들고, 파장 800 nm에서 용액의 광학밀도를 측정하는 방법에 근거한다.

4.2 기기, 시약 및 용액

분광광도계 또는 광전색도계.

비소 증류용 장치(도 1).

도 1. 비소 증류 장치

1 — 평저 플라스크(연마마개 부착) 용량 50−100 см^3; 2 — 끝이 모세관으로 가늘어진 U자형 관(직경 5 мм), 플라스크 1의 연마마개에 부착; 3 — 흡수용 용기 — 원추형 시험관 용량 10 см^3; 4 — 짧은 유리관 직경 6−7 мм

도 1

염산 — ГОСТ 3118에 따른 것, 밀도 1,19 г/см^3 및 1:1 용액.

황산 — ГОСТ 4204에 따른 것, 밀도 1,84 г/см^3 및 1:5 용액과 1 моль/дм^3 용액.

과산화수소 — ГОСТ 10929에 따른 것.

황산 히드라진 — ГОСТ 5841에 따른 것, 용액 1,5 г/дм^3.

탄산수소나트륨(중탄산나트륨) — ГОСТ 4201, 0,5 моль/дм^3 용액: 4,2 г의 염을 50 см^3의 물에 녹여 100 см^3 용량의 메스플라스크에 옮기고 물로 표시선까지 채워 섞는다.

염화주석(II) 2수화물 [1] (부록 A), 용액 500 г/дм^3: 염화주석(II) 50 г을 65 см^3의 염산에 녹여 100 см^3 용량의 메스플라스크에 옮기고 물로 표시선까지 채워 섞는다.

요오드화칼륨 — ГОСТ 4232 및 용액 150 г/дм^3. 암갈색 유리병에 담아 빛을 차단한 장소에 보관한다.

요오드 — ГОСТ 4159, 용액 2,5 г/дм^3: 0,25 г의 요오드와 0,4 г의 요오드화칼륨을 눈금마개가 있는 100 см^3 메스플라스크에 넣고 10 см^3의 물을 가해 요오드가 완전히 용해될 때까지 흔들고, 물로 표시선까지 채워 섞는다. 용액은 암갈색 유리병에 넣어 빛을 차단한 장소에 보관한다.

정제 에틸 알코올(공업용) — ГОСТ 18300에 따른 것.

암모니아수 — ГОСТ 3760에 따른 것.

몰리브덴산 암모늄 — ГОСТ 3765에 따른 것(재결정한 것), 용액 10 г/дм^3: 몰리브덴산 암모늄 1 г을 10 см^3의 물에 용해시키고 1:5 황산 용액 90 см^3를 가해 섞는다. 용액은 폴리에틸렌 용기에 보관한다.

재결정용: 몰리브덴산 암모늄 250 г을 1 дм^3 용량의 비커에 넣고 물 400 см^3를 가하여 (80±2) °C로 가열하여 유리막대로 교반하면서 용해시킨다. 암모니아를 냄새가 날 정도로 가하고 뜨거운 용액을 조밀한 필터("블루 리본")로 여과하여 300 см^3의 에틸 알코올이 들어 있는 비커로 받는다. 용액을 (10±2) °C로 냉각시키고 1시간 동안 방치하여 결정이 침전되게 한다. 생성된 결정은 부흐너 깔때기를 이용하여 중간 밀도 필터("화이트 리본") 위에서 밑액을 감압 흡인하여 여과한다.

결정은 에틸 알코올로 30 см³씩 세 번 세척한 후, 여과지 한 장에 고르게 펴고 다른 한 장으로 덮어 공기 중에서 8–10시간 건조시킨다. 시약 혼합액: 몰리브덴산암모늄 용액 10 см³와 황산히드라진 용액 10 см³를 100 см³ 계량 플라스크에 넣고 물로 눈금까지 채워 혼합한다. 용액은 사용 직전에 준비한다. 나트륨 아황산염(피로아황산나트륨) — ГОСТ 11683, 50 g/dm³ 용액, 신선히 조제한다. 수산화나트륨(나트륨 수산화물) — ГОСТ 4328, 100 g/dm³ 용액. 폴리에틸렌 용기에 조제·보관한다. 아연 — ГОСТ 3640, марки ЦВ00. 표면 정제용: 과립 표면은 염산 용액으로 처리한 뒤 물로 씻고 사용 시까지 물이 담긴 용기에 보관한다. 콩고레드 지시약: 시약 0.1 g을 물 100 см³에 약간 가열하여 녹인 뒤 냉각·혼합한다. 콩고 지시지: 중간 밀도의 필터지(‘흰 띠’)를 콩고 용액으로 적신 뒤 100–105 °C 건조기에서 건조하고 절단하여 용기에 보관한다. 지시는 1개월간 사용 가능하다. 비소(III) 산화물(ангидрид мышьяковистый) — ГОСТ 1973. 비소 표준 용액 용액 A: 비소(III) 산화물 0.1320 g을 100 см³ 삼각 플라스크에 넣고 수산화나트륨 용액 10 см³에 용해시킨다. 콩고 지시지의 적색이 자주빛으로 변할 때까지 1:1 염산을 가하고 500 см³ 계량 플라스크로 옮겨 물로 눈금까지 채워 혼합한다. 1 см³ 용액에는 0.0002 g의 비소가 들어 있다. 용액 B: 용액 A 25 см³를 100 см³ 계량 플라스크로 옮겨 물로 눈금까지 채운다. 용액은 사용 직전에 조제한다. 1 см³ 용액에는 0.00005 g의 비소가 들어 있다. 4.3 분석 수행 4.3.1 시료 0.5 g을 비소 증류 장치의 50–100 см³ 용량 플라스크에 넣고 물 15 см³, 10 см³의 염산 용액을 가한 후 즉시 U자관으로 플라스크를 닫고 그 끝을 흡수용기에 담그는데, 흡수용기는 요오드 용액 5 см³와 탄산수소나트륨(중탄산나트륨) 용액 0.5 см³을 포함한다(흡수용액). 용해가 끝나면 9.5 см³의 염산 용액과 1 см³의 과산화수소를 넣어 잘 혼합하고, 2 см³의 염화칼륨(요오드화칼륨) 용액을 가하며 5분 후 염화주석(II) 용액 1 см³를 넣고 상온에서 30분 방치한다. 그다음 아연 과립 9개를 재빨리 넣고 즉시 U자관으로 닫아 발생하는 수소를 흡수용액으로 1.5시간 동안 통과시킨다. 4.3.2 흡수용액을 25 см³ 계량 플라스크로 옮기고 혼합액 12.5 см³를 가한 뒤 요오드화나트륨(아황산나트륨) 용액을 한 방울씩 넣어 요오드 색이 사라질 때까지 적정하고 섞은 다음 끓는 수욕에서 15–20분 가열한다. 용액을 식히고 물로 눈금까지 채워 혼합한다. 4.3.3 대조실험용 용액은 4.3.1, 4.3.2의 방법에 따라 분석 중 사용하는 모든 시약을 포함하여 준비한다. 4.3.4 시료 용액과 대조 실험 용액의 흡광도(광학 밀도)를 파장 800 nm에서 두께 10 mm의 큐벳을 사용하여 측정한다. 비교용액은 물을 사용한다. 4.3.5 비소의 질량은 흡광도에서 대조 실험의 흡광도를 뺀 값을 기준으로 교정 곡선에서 읽어 결정한다. 4.3.6 교정 곡선 작성 25 см³ 용량의 여덟 개 계량 플라스크 중 일곱 개에 표준 용액 B를 각각 0.2; 0.4; 0.6; 0.8; 1.0; 1.5; 2.0 см³ 취한다(이는 각각 0.00001; 0.00002; 0.00003; 0.00004; 0.00005; 0.000075; 0.0001 g의 비소에 해당). 여기에 요오드 용액 2.5 см³, 탄산수소나트륨 용액 0.5 см³를 가하고 4.3.2 및 4.3.4에 따라 처리한다. 비교용액은 비소가 첨가되지 않은 용액을 사용한다. 얻어진 흡광도 값과 해당 비소 질량으로 교정 곡선을 작성한다. 4.4 결과 처리 4.4.1 비소의 질량분율 w, %는 다음 식으로 계산한다: w = (m / m₀) × 100% (식 (1)) 여기서 m — 교정 곡선에서 구한 시료 용액 중의 비소 질량( g ), m₀ — 시료 시편의 질량( g ). 4.4.2 결과들 간의 편차는 표 1에 표시된 값을 초과해서는 안 된다. 표 1 (단위: %) - 비소 질량분율 0.0020–0.0050 포함: 병행 측정 결과의 절대 허용 편차 0.0005; 분석 결과의 절대 허용 편차 0.0007 - 0.005–0.010: 병행 0.001; 분석 0.002 - 0.010–0.020: 병행 0.003; 분석 0.004 5 비색법에 의한 비소 정량법(비소 질량분율 0.002%–0.04% 범위) 5.1 방법의 본질 시료를 염산에 용해시키고 염산 9 mol/dm³ 용액에서 비소(III)의 요오드화물을 사염화탄소로 추출한 다음 물로 재추출하고, 비소(III)를 요오드로 산화하여 비소(V)로 만들고, 몰리브덴과 결합시킨 뒤 아스코르브산으로 환원하여 몰리브덴-비소 청색을 형성한다(촉매로 타르타르산안티모니칼륨(KSbC4H4O6 사용)). 생성 용액의 800 nm에서의 흡광도를 측정한다. 5.2 장비, 시약 및 용액 - 분광광도계 또는 광전색도계. - 무펠로(가열로). - 온도 제어가 가능한 건조기. - 고순도 염산 — ГОСТ 14261, 밀도 1.19 g/cm³, 1:1 및 2:1 용액. - 질산 — ГОСТ 4461, 밀도 1.35–1.40 g/cm³, 1:1 용액. - 황산 — ГОСТ 4204, 밀도 1.84 g/cm³, 1:1 용액 및 1 mol/dm³ 용액. - 산 혼합액: 1:1 황산, 질산, 염산 용액을 같은 부피로 혼합한 것. - 수산화나트륨 — ГОСТ 4328, 100 g/dm³ 용액. 폴리에틸렌 용기에 조제·보관. - 요오드화칼륨 — ГОСТ 4232, 1 g/cm³ 용액: KI 20 g을 물 20 см³에 용해. - 요오드 — ГОСТ 4159, 포화용액: KI 25 g과 요오드 20 g을 250 см³ 갈색 플라스크에 넣고 물 70 см³를 더해 흔들어 녹인 다음 250 см³까지 물로 채우고 요오드 결정이 남도록 요오드 1–2 g을 추가, 밤새 두어 결정이 남게 한다. 빛을 피하여 갈색병에 보관. - 아스코르브산(비타민 C) 용액 4 g/dm³, 신선히 조제. - 에틸 알코올 정류주정 — ГОСТ 18300. - 암모니아 수 — ГОСТ 3760. - 불화수소산 — ГОСТ 10484. - 몰리브덴산암모늄 — ГОСТ 3765, 재결정한 것, 7 g/dm³ 용액: 몰리브덴산암모늄 3.5 g을 100 см³의 1 mol/dm³ 황산 용액에 용해하여 500 см³ 계량 플라스크로 옮기고 같은 황산 용액으로 눈금까지 채운다. (몰리브덴산암모늄의 재결정 절차는 4.2에 따름) - 타르타르산안티모니칼륨(KSbC4H4O6), 1.5 g/dm³ 용액, 신선히 조제. - 사염화탄소 — ГОСТ 20288. - 콩고레드 지시약(및 지시지) — 앞서 서술한 방법과 동일. - 비소(III) 산화물 — ГОСТ 1973. 비소 표준 용액 용액 A: 비소(III) 산화물 0.1320 g을 100 см³ 삼각 플라스크에 넣고 수산화나트륨 용액 10 см³에 용해시킨다. 1:1 염산을 가해 콩고지시지의 적색이 자주빛으로 변할 때까지 처리한 다음 1000 см³ 계량 플라스크에 옮겨 물로 눈금까지 채운다. 1 см³ 용액에는 0.0001 g의 비소가 들어 있다. 용액 B: 용액 A 10 см³를 500 см³ 계량 플라스크로 옮겨 물로 눈금까지 채운다. 1 см³ 용액에는 0.000002 g(2×10^-6 g)의 비소가 들어 있다. 용액은 사용 직전에 조제한다. 5.3 분석 수행 5.3.1 표 2에 따른 질량의 시료를 250 см³ 삼각 플라스크에 넣고 산 혼합액 40 см³를 소량씩 가해 가열하여 용해시킨다. 표 2 - 비소 질량분율 0.002–0.005 포함: 시료질량 0.5 g - 0.005–0.01: 시료질량 0.25 g - 0.01–0.04: 시료질량 0.1 g 급격한 반응이 끝나면 시료질량에 따라 5 또는 10 см³의 1:1 황산을 추가하고 중간 가열로 흰색 황산 증기와 습성 염이 생길 때까지 증발시킨다. 용액을 실온으로 식히고 플라스크 벽을 20–30 см³의 물로 씻어 혼합한 뒤 다시 황산 증기가 발생할 때까지 증발시킨다. 식은 잔류 습성 염에 20 см³의 물과 40 см³의 염산을 조심스럽게 가하면서(교반) 끓이지 않고 가열하여 염을 용해시킨다. 5.3.2 실리콘(규소) 함량이 4%를 초과하면 용액과 침전물을 중간 밀도의 필터지(‘흰 띠’)로 여과하고, 필터는 2회에 걸쳐 10 см³의 2:1 염산으로 세척하면서 여과액과 세척액을 250 см³ 삼각 플라스크에 모은다(주 용액). 필터의 침전물은 백금 도가니에 넣어 건조시키고, 발화가 일어나지 않도록 주의하면서 소각하여 500–600 °C에서 2–3분간 소성한다. 식힌 후 도가니에 황산 5방울, 불화수소산 5 см³를 넣고 점적로 질산(약 1 см³)까지 투입하여 투명한 용액을 얻는다. 용액을 완전 건조시킨 뒤 식히고 도가니의 건조 잔류물에 염산 1:1 용액 5 см³를 가하여 중간 가열로 용해시킨다. 식힌 뒤 이 용액을 주 용액이 담긴 삼각 플라스크에 합친다. 5.3.3 식힌 용액을 250 см³ 분액깔때기(№1)에 옮기고 플라스크 벽을 20 см³ 염산으로 씻은 뒤 요오드화칼륨 용액 1 см³를 넣고 10분 후 사염화탄소 20 см³를 가한다. 혼합액을 1분간 흔들어 층 분리가 되면 유기층을 부드럽게 분액깔때기(№2, 100 см³)에 옮긴다. 5.3.4 분액깔때기 №1에서 20 см³ 사염화탄소로 재추출을 1분간 수행하여 유기층을 №2에 모은다. 수상층은 폐기한다. 5.3.5 №2의 유기층에 물 20 см³를 넣고 1분간 흔든 후 층이 분리되면 유기층은 제거한다(유기층 제거). 수상층을 50 см³ 계량 플라스크에 옮기고 요오드 포화용액을 한 방울씩 넣어 소거되지 않는 요오드 색이 나타날 때까지 처리한다. 5분 후 혼합하면서 아스코르브산 용액을 한 방울씩 넣어 요오드 색이 사라질 때까지 환원한다. 만약 사염화탄소의 방울이 분홍색으로 착색되어 있으면 아스코르브산 용액을 추가로 3방울 넣고 탈색될 때까지 흔든다. 이어 몰리브덴산암모늄 용액 10 см³, 아스코르브산 용액 5 см³, 타르타르산안티모니칼륨 용액 1 см³를 넣고 물로 눈금까지 채워 혼합한다. 5.3.6 대조실험용 용액은 5.3.1–5.3.5에 따라 분석 중 사용하는 모든 시약을 포함하여 준비한다. 5.3.7 시료용액과 대조실험용 용액의 흡광도를 40분 후 파장 800 nm, 두께 50 mm 큐벳에서 측정한다. 비교용액은 물이다. 5.3.8 비소의 질량은 흡광도에서 대조흡광도를 뺀 값을 교정 곡선에서 읽어 결정한다. 5.3.9 교정 곡선 작성 50 см³ 용량의 여섯 개 계량 플라스크 중 다섯 개에 표준 용액 B를 각각 2.0; 5.0; 10.0; 15.0; 20.0 см³ 취한다(이는 각각 0.000004; 0.00001; 0.00002; 0.00003; 0.00004 g의 비소에 해당). 이후 5.3.5 및 5.3.7에 따라 처리한다. 비교용액은 비소가 첨가되지 않은 용액을 사용한다. 얻어진 흡광도 값과 해당 비소 질량으로 교정 곡선을 작성한다. 5.4 결과 처리 5.4.1 비소의 질량분율 w, %는 다음 식으로 계산한다: w = (m / m₀) × 100% (식 (2)) 여기서 m — 교정 곡선에서 구한 시료 용액 중의 비소 질량( g ), m₀ — 시료 시편의 질량( g ). 5.4.2 결과들 간의 편차는 표 3에 표시된 값을 초과해서는 안 된다. 표 3 (단위: %) - 비소 질량분율 0.0020–0.0050 포함: 병행 측정 결과의 절대 허용 편차 0.0005; 분석 결과의 절대 허용 편차 0.0007 - 0.005–0.010: 병행 0.001; 분석 0.002 - 0.010–0.020: 병행 0.003; 분석 0.004 - 0.020–0.040: 병행 0.004; 분석 0.005 (원문에 사용된 ГОСТ 표기와 시약명은 그대로 유지하였으며, 화학물질 명칭은 일반적으로 통용되는 한국어명으로 번역했습니다.)