ГОСТ 12697.6-77

ГОСТ 12697.6−77 알루미늄. 규소의 정량법 (수정 N 1, 2, 3 포함)

ГОСТ 12697.6−77

그룹 В59

국가상호표준

알루미늄

규소의 정량법

Aluminium. Method for determination of silicon

МКС 77.120.10
ОКСТУ 1709

시행일 1979−01−01

소련 각료평의회 국가표준위원회 결정 1977.09.27 N 2315에 따라 시행일이 1979.01.01로 정해짐

유효기간 제한은 국가간 표준화·계측·인증 이사회 프로토콜 N‑3‑93에 의해 해제됨 (ИУС 5−6‑93)

대체: ГОСТ 12702–67 2장 일부

수정 N 1, 2, 3(1980년 12월, 1985년 11월, 1988년 5월에 승인) 포함 판(ИУС 3−81, 2−86, 8−88).


본 표준은 알루미늄 중 규소를 검출·정량하는 광도법을 규정한다 (규소 질량분율 0.0005~1.0%).

본 방법은 암모늄 몰리브데이트와 규소가 착화합물을 형성한 뒤 아스코르브산으로 해당 착화합물을 환원시켜 착색시킨 것을 근거로 한다.

착색된 용액은 분광광도계에서 nm에서, 또는 광전색도계에서 nm에서 측정한다.

(수정된 문장, 수정 N 1, 3).

1. 일반 요구사항

1.1. 분석 방법에 대한 일반 요구사항 — ГОСТ 12697.1−77 및 ГОСТ 25086–87에 따름.

(수정된 문장, 수정 N 2, 3).

2. 기기, 시약 및 용액

광전색도계형: ФЭК‑56М, ФЭК‑60, КФК 또는 유사형; 분광광도계형: СФ‑16, СФ‑26 또는 유사형.

실험실용 전자저울: ГОСТ 24104–88* 2급 정밀도, 측정오차 0.0002 g.
__________________
* 2002년 7월 1일부터 ГОСТ 24104–2001** 시행(이하 동일).

** 러시아 연방에서는 ГОСТ Р 53228−2008가 적용됨. — 데이터베이스 제작자 주.

실험실용 저울: ГОСТ 24104–88, 측정오차 0.01 g.

실험용 자동변압기(LATR).

온도조절기 부착 전기로(무펠)로 가열 온도 1000 °C 유지 가능.

알루미늄 표준품: A999 등급, ГОСТ 11069–2001에 따름.

질량분율 2% 알루미늄 용액 준비: 알루미늄 봉을 염산(희석 1:2)에서 끓여 세정한 뒤, 전기화학적으로 2.5 mol/dm 질산에 용해한다(방법은 항 3.1에 기술). 2.5 mol/dm 질산 용액의 사용량은 알루미늄 1 g 당 45 cm로 계산한다. 약 10 g의 알루미늄을 용해한다.

얻은 용액을 끓여 질산성 산화질소를 제거하고 과망간산칼륨으로 산화시킨 뒤 부피500 cm 정량플라스크로 옮기고 물로 정용한 후 혼합한다.

암모늄 몰리브데이트(аммоний молибденовокислый) — ГОСТ 3765–78, 5% 및 10.6% 질량분율 용액. 10.6% 용액 조제: 암모늄 몰리브데이트 53 g을 폴리에틸렌 컵에 넣고 물 250 cm 및 30 cm의 8 mol/dm 수산화나트륨 용액을 넣고 교반하며(필요시 40−50 °C로 약간 가열) 완전 용해시킨다. 냉각 후 물로 약 350 cm까지 희석한다. pH 미터로 pH를 검사하여 필요시 8 mol/dm 수산화나트륨 용액을 한 방울씩 더해 pH 7±0.1로 조정한다. 용액을 400 cm까지 희석하고 중간 정도의 여과지로 걸러 500 cm 정량플라스크에 옮겨 눈금까지 채운 후 혼합한다. 용액은 폴리에틸렌 용기에 보관한다.

증류수(2회 증류). 두 번째 증류는 석영 용기에서 실시. 고순도 알루미늄 분석에 사용하며, 물은 폴리에틸렌 또는 석영 용기에 보관한다.

과망간산칼륨(марганцовокислый калий) — ГОСТ 20490–75, 0.02% 질량분율 용액.

아스코르브산 — 신선히 조제한 2% 질량분율 용액.

초순수 질산(кислота азотная особой чистоты) — ГОСТ 11125–84, 5 및 2.5 mol/dm 용액.

염산 — ГОСТ 3118–77, 희석 1:2.

황산 — ГОСТ 4204–77, 8.85, 4.2 및 0.07 mol/dm 용액.

수산화나트륨 — ГОСТ 4328–77, 20% 질량분율 및 0.5 mol/dm 용액. 수산화나트륨 용액은 폴리에틸렌 용기에 제조·보관한다.

메틸오렌지, 0.1% 질량분율 용액.

페놀프탈레인, 1% 알코올 용액.

정제 에틸알코올 — ГОСТ 18300–87.

무수 탄산나트륨 — ГОСТ 83–79.

배경용액(раствор‑фон) 조제: 폴리에틸렌 용기에 수산화나트륨 25 g을 물에 용해한다. 냉각된 용액을 폴리에틸렌 막대로 저어 400 cm 용량의 비커에 붓는데, 이 비커에는 84 cm의 4 mol/dm 황산 용액과 100 cm의 물이 포함되어 있다. 얻은 용액을 500 cm 정량플라스크로 여과하고 눈금까지 물로 희석하여 혼합한다.

이산화규소(크레믈ия диоксид) — ГОСТ 9428–73.

규소 표준용액들.

용액 A: 조제법 — 미세 분쇄하고 1000 °C에서 미리 가열한 이산화규소 0.2140 g을 탄산나트륨 5 g과 백금 도가니에서 용융하여 투명한 용융물을 얻는다.

용융물을 백금 도가니에서 가열하여 물에 용해시킨다.

용액을 냉각시켜 1000 cm 정량플라스크로 옮기고 눈금까지 물로 희석, 혼합한다.

용액은 폴리에틸렌 용기에 보관한다.

용액 A의 1 cm는 규소(Si) 0.1 mg를 포함한다.

용액 B: 사용 직전에 조제 — 피펫으로 용액 A 25 cm를 취해 250 cm 정량플라스크에 넣고 물로 눈금까지 채워 혼합한다.

용액 B의 1 cm는 규소(Si) 0.01 mg를 포함한다.

용액 C: 사용 직전에 조제 — 피펫으로 용액 A 25 cm를 취해 500 cm 정량플라스크에 넣고 물로 눈금까지 채워 혼합한다.

용액 C의 1 cm는 규소(Si) 0.005 mg를 포함한다.

알칼리성 용액은 규소가 용출되지 않는 용기(폴리에틸렌, 은 등)에서 제조·보관한다.

아황산나트륨(메타비스설파이트).

1‑아미노‑2‑나프톨‑4‑술폰산(1‑amino‑2‑naphthol‑4‑sulfonic acid), 0.16% 용액: 아황산나트륨 0.8 g을 물 10 cm에 용해시키고 1‑아미노‑2‑나프톨‑4‑술폰산 0.16 g과 메타비스설파이트 나트륨 10 g이 포함된 용액 50 cm을 더해 혼합한다. 혼합 후 용액을 100 cm 정량플라스크로 여과하고 여과지를 물로 씻은 다음 눈금까지 채워 혼합한다. 이 용액은 사용 직전에 조제한다.

n‑부틸알코올 — ГОСТ 5208–81, 117 °에서 증류한 것.

무수 황산나트륨 — ГОСТ 4166–76.

과산화수소 — ГОСТ 10929–76, 6% 질량분율 용액.

(수정된 문장, 수정 N 1, 3).

3. 분석의 수행

3.1. 알루미늄 시료 약 0.2 g을 니켈, 은 또는 백금 컵에 넣고 20% 질량분율 수산화나트륨 용액 5 cm 및 물 20 cm를 가한다.

컵에 뚜껑을 덮고 가열하여 시료를 용해시킨다. 그 다음 뚜껑과 컵 벽을 물로 씻어 용액을 150 cm 용량 비커(이 비커에는 2 mol/dm 황산 용액이 들어있음)로 옮기는데, 황산은 0.2 g 알루미늄을 황산염으로 전환시키기 위한 양(5.6 cm), 총 부피 100 cm에서 산도 0.07 mol/dm를 만들기 위한 양(3.5 cm), 및 수산화나트륨을 중화하기 위한 양을 고려하여 넣는다. 수산화나트륨 중화에 필요한 산의 양은 5 cm 수산화나트륨 용액을 메틸오렌지 존재하에서 2 mol/dm 황산 용액으로 적정하여 결정한다.

용액을 폴리에틸렌 막대로 비커의 산이 든 곳으로 옮기되 용액이 비커 벽에 튀지 않도록 주의한다. 비커 내용물을 가열하여 수산화알루미늄이 완전히 용해되게 한다. 그 다음 소량씩 과망간산칼륨 용액을 넣어 옅은 분홍색이 될 때까지 가한다. 용액을 탈색될 때까지 가열한 후 냉각시키고 100 cm 정량플라스크로 옮겨 눈금까지 물로 희석하고 혼합한다.

피펫으로 분석할 양에 따라 5~25 cm를 정량플라스크 100 cm에 취해 50 cm까지 희석한다(총 부피 50 cm). 0.07 mol/dm 황산 용액을 사용한다. 그런 다음 5% 질량분율 암모늄 몰리브데이트 용액 5 cm를 가하고 혼합하여 10분 동안 방치한다. 이어서 25 cm의 4 mol/dm 황산 용액을 가하면서 플라스크의 입구를 씻어주고 혼합한 뒤 3분 후에 5 cm의 아스코르브산 용액을 가한다. 용액을 눈금까지 물로 희석하고 혼합한다.

20분 후 광전색도계나 분광광도계로 용액의 흡광도를 측정한다(흡수최대 파장은 810 nm임). 비교용액은 물이다.

동시에 대조실험을 수행한다. 대조실험은 100 cm 용량 비커에 분석용 용액보다 황산(2 mol/dm)을 5.6 cm 적게 넣고 조심스럽게 5 cm의 수산화나트륨 용액을 더한다. 그 용액을 100 cm 정량플라스크로 옮겨 눈금까지 물로 희석한다. 대조용 용액에서 분석용 용액과 동일한 분취부를 취해 100 cm 정량플라스크에 넣고 위와 동일하게 분석을 진행한다.

규소의 질량은 교정곡선 1로부터 구하되 대조실험에 의한 보정값을 고려한다.

(수정된 문장, 수정 N 3).

3.2. 고순도 알루미늄의 규소를 정량할 때에는 전기화학적 용해법 또는 추출법을 적용한다.

(수정된 문장, 수정 N 1).

3.2.1. 전기화학적 용해를 이용한 방법.

두 개의 봉 모양으로 된 알루미늄 시료는 희석 1:1 염산에서 10분간 끓여 세정한다. 그 후 물로 씻고 105−110 °C에서 건조한 뒤 냉각 후 무게를 측정한다.

석영 비커(100−200 cm)에 45 cm의 2.5 mol/dm 질산 용액을 넣는다. 봉을 고순도 알루미늄 또는 티타늄으로 된 홀더에 고정하고 이를 LATR의 단자에 연결하여 봉을 산에 담근다. LATR를 전원에 연결해 10−20 V 범위 전압으로 15분간 용해한다. 이 시간 동안 약 1 g의 알루미늄이 용해된다. 셀레늄 정류기를 이용하고 Fisher 전극을 적용하여 용해하는 것도 허용된다.

그 후 LATR를 끄고 봉을 분리하여 물로 씻고 건조·측정하여 용해된 알루미늄의 질량을 초기·최종 질량 차로 계산한다. 용해된 알루미늄의 질량은 최소 1 g 이상이어야 하며, 그렇지 않으면 계속 용해시킨다. 용액은 질소산화물을 제거하기 위해 15분간 끓인다. 과망간산칼륨 용액을 가하여 연분홍색이 되게 한 뒤 가열하여 탈색시킨다. 냉각 후 100 cm 정량플라스크로 옮기고 눈금까지 물로 채운 후 혼합한다.

분취부를 취해 약 0.5 g 알루미늄에 해당하는 용액을 100 cm 정량플라스크에 넣는다. 부족한 양의 5 mol/dm 질산 용액을 가하여 알루미늄을 완전히 질산염 형태로 전환시키고, 부피 50 cm에서 산도 0.14 mol/dm가 되게 한다. 부족한 질산 양의 결정은 다음과 같이 한다: 5 cm를 피펫으로 취해 콘(원뿔) 플라스크에 넣고 물로 희석하여 끓인 후 0.5 mol/dm 수산화나트륨 용액으로 페놀프탈레인이 연분홍색이 될 때까지 적정한다. 이를 통해 분취부에 필요한 총 산량을 계산한다. 적정으로 얻은 총 산량은 알루미늄을 질산염으로 전환하는 데 요구되는 산량보다 작아야 한다(참고: 1 g 알루미늄을 질산염으로 전환하려면 22.25 cm의 5 mol/dm 질산 용액이 필요함).

필요한 질산을 추가한 후(용액 부피는 약 50 cm가 되도록) 5% 암모늄 몰리브데이트 용액 5 cm를 가하고 혼합하여 10분간 둔다. 이어서 30 cm의 4 mol/dm 황산 용액을 가하면서 플라스크 경부를 씻고 혼합한 뒤 3분 후 교반하면서 5 cm의 아스코르브산 용액을 가한다. 용액을 정용하고 혼합한 뒤 흡광도를 항 3.1과 같이 측정한다.

동시에 대조실험을 수행한다. 이 경우 100 cm 정량플라스크에 물 48 cm, 1.45 cm의 5 mol/dm 질산 용액, 그리고 5 cm의 5% 암모늄 몰리브데이트 용액을 넣고 항 3.1과 같이 분석을 수행한다.

규소의 질량은 교정곡선 2로부터 구하되 대조실험 보정을 적용한다.

3.2.2. 추출법

0.5 g 시료를 백금, 니켈, 은 또는 테플론 컵(뚜껑 포함)에 넣고 10 cm의 수산화나트륨 용액을 가한 뒤 용해시킨다. 용해 후 뚜껑을 씻고 용액을 약간 냉각한 뒤 1 cm의 과산화수소 용액을 가하고 조심스럽게 걸쭉한 상태가 될 때까지 감압 없이 증발(또는 농축)시킨다. 냉각 후 30~40 cm의 물을 더하고 다시 끓이지 않고 가열하여 염이 완전히 용해되게 한다. 용액을 냉각하여 250 cm 용량 비커(20 cm의 4 mol/dm 황산 용액을 포함)에 옮기고 컵을 뜨거운 물로 여러 번 씻는다. 용액을 가열하여 염이 용해되게 한 후 물로 80 cm까지 희석하고 냉각시킨다.

용액을 100 cm 표시에 표기된 250 cm 분액깔때기에 옮겨 물로 100 cm까지 희석한다. 그 다음 10.6% 암모늄 몰리브데이트 용액 5 cm를 가하고 혼합하여 10분 둔다. 이어서 20 cm의 8.85 mol/dm 황산 용액을 가하고 즉시 5 cm의 아스코르브산 용액 또는 5 cm의 아미노나프톨술폰산 용액을 가한다. 다시 혼합하고 30분간 둔다.

30분 경과 후 부틸 알코올 25 cm를 가하고 1분간 흔든다. 층분리가 일어나면 유기층을 건조 용기(무수황산나트륨 20 g 포함)에 옮겨 넣고 때때로 흔들어준다. 20분 후 유기층의 흡광도를 분광광도계 또는 광전색도계로 측정한다(흡수최대 파장은 810 nm). 비교용액은 부틸알코올이다.

분석과 동시에 같은 조건에서 대조용액을 조제하되 차이는 황산 용액의 양을 20 cm 대신 13 cm의 4 mol/dm 황산 용액을 사용하는 것이다.

규소의 질량은 교정곡선 3으로부터 구하되 대조실험 보정을 적용한다.

3.2.1, 3.2.2. (수정된 문장, 수정 N 1, 3).

3.3. 교정곡선 작성

3.3.1. 곡선 1

100 cm 정량플라스크들에 각각 배경용액 10 cm를 취하고 마이크로뷰렛으로 표준용액 B를 0; 1; 2; 4; 6; 8; 12 cm 첨가한다(각 값은 규소 0; 0.010; 0.020; 0.040; 0.060; 0.080; 0.12 mg에 해당).

용액을 50 cm까지 물로 희석하고 0.07 mol/dm 황산 용액을 가한 다음 5% 암모늄 몰리브데이트 용액 5 cm를 가하고 항 3.1에 따라 처리한다. 비교용액은 규소를 첨가하지 않은 용액이다.

얻은 흡광도 값과 알려진 규소량으로부터 교정곡선 1을 작성한다.

3.3.2. 곡선 2

100 cm 정량플라스크에 각각 25 cm의 알루미늄 용액(약 0.5 g 알루미늄에 해당)을 넣고 마이크로뷰렛으로 표준용액 C를 0; 1; 2; 4; 6; 8; 10 cm 첨가한다(0; 0.005; 0.010; 0.020; 0.030; 0.040; 0.050 mg 규소에 해당).

부족한 양의 5 mol/dm 질산 용액을 항 3.2에 따라 계산·첨가한다.

용액을 50 cm까지 물로 희석하고 5% 암모늄 몰리브데이트 용액 5 cm를 가한 뒤 항 3.1에 따라 분석한다. 비교용액은 규소를 첨가하지 않은 용액이다.

얻은 흡광도 값과 알려진 규소량으로부터 교정곡선 2를 작성한다.

3.3.3. 곡선 3

교정곡선 작성용으로 250 cm 용량의 분액깔때기 7개(각 분액깔때기는 100 cm 표식)가 필요하다. 각 깔때기에 25 cm의 알루미늄 용액을 넣고 표준용액 C를 순서대로 1.0; 2.5; 5.0; 7.5; 10.0; 12.5 cm 첨가한다. 이는 규소 0.002; 0.005; 0.010; 0.015; 0.020; 0.025 mg에 해당한다. 일곱 번째 깔때기에는 용액 C를 첨가하지 않는다. 용액을 물로 100 cm까지 희석한 뒤 항 3.2.2.와 같이 분석을 계속한다.

비교용액은 규소를 첨가하지 않은 용액이다.

얻은 흡광도 값과 알려진 규소량으로부터 교정곡선을 작성한다.

3.3.1−3.3.3. (수정된 문장, 수정 N 1, 3).

4. 결과 처리

4.1. 규소의 질량분율(wSi, %)은 다음 식으로 계산한다:

,

여기서

mSi — 교정곡선으로부터 구한 규소 질량, mg;

V — 용액의 총부피, cm;

v — 분석에 사용한 분취부의 부피, cm;

m — 알루미늄 시료의 질량, g.

(수정된 문장, 수정 N 1).

4.2. 병행분석 결과의 허용되는 편차는 아래 표에 기재된 값을 초과해서는 안 된다.

(수정된 문장, 수정 N 1, 3).