ГОСТ 12697.7-77

ГОСТ 12697.7−77 알루미늄. 철의 정량법(수정 N 1, 2, 3, 4 포함)

ГОСТ 12697.7−77

그룹 B59

국가간 표준

알루미늄

철의 측정 방법

Aluminium. Methods for determination of iron

МКС 77.120.10
ОКСТУ 1709

시행일 1979−01−01

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

유효기간 제한은 국가간 표준화·계량·인증 위원회 의사록 N 3−93에 따라 해제됨 (ИУС 5−6-93)

대체: ГОСТ 12703–67 (2절 일부)

판: 개정 N 1, 2, 3, 4(승인: 1980년 12월, 1985년 11월, 1987년 5월, 1988년 5월) (ИУС 3−81, 2−86, 8−87, 8−88).


본 표준은 알루미늄 중 철의 측정 방법을 규정한다: 광도법(질량분율 철 0.0004~1.0%); 원자흡광법(질량분율 철 0.005~1.0%).

(수정된 서문, 수정 N 3, 4).

1. 일반 요구사항

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

(수정된 서문, 수정 N 2, 4).

A. 광도법(포토메트릭)에 의한 철의 측정

방법의 요점은 시료를 전기화학적 방법 또는 염산으로 용해하고, 삼가철(Fe3+)을 히드록실아민으로 환원하여 이가철(Fe2+)이 오르토페난트롤린과 형성하는 주황색 착물의 흡광도를 파장 510 nm에서 측정하는 데 있다.

(수정된 서문, 수정 N 3).

2. 기기, 시약 및 용액

포토일렉트로컬로리미터 유형 ФЭК-56М, ФЭК-60, КФК 또는 분광광도계 유형 СФ-16, СФ-26 또는 동등 기기.

실험실 저울 — ГОСТ 24104–88* 2급 정밀도, 측량 오차 0.0002 g.
__________________
* 2002년 7월 1일부터 ГОСТ 24104–2001** 시행됨.

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

실험용 가변 변압기(ЛАТР) типа ЛАТР-1М 또는 셀레늄 정류기(피셔 전극 사용 가능).

염산 — ГОСТ 3118–77, 희석비 1:1, 1:4, 1:2.

특급 염산 — ГОСТ 14261–77, 4 몰/дм 용액.

콩고 지시지(지시지용지).

암모니아 — ГОСТ 3760–79, 희석 1:4.

히드록실아민 염산염(히드록실아민 염산형) — ГОСТ 5456–79, 사용 직전 제조한 10% 질량분율 용액.

고순도 알루미늄 분석 시에는 히드록실아민을 재결정하여 사용한다. 이때 가열하여 포화시킨 히드록실아민 용액에 용매의 2배량의 에틸 알코올을 가하여 생성된 결정체를 무회분 여과지 사이에 놓고 공기 중에서 건조한다.

아세트산나트륨 — ГОСТ 199–78 및 2 몰/дм 용액.

에틸 알코올(정류품) — ГОСТ 18300–87.

오르토페난트롤린: 0.25% 질량분율 용액은 약한 가열 하에서 0.25 g의 시약을 100 cm의 물에 용해하여 준비한다.

카보닐법으로 제조한 금속 철(철선 등).

표준 철 용액들.

용액 A: 다음과 같이 준비한다 — 0.2 g의 철을 10 cm의 1:1로 희석한 염산에 용해시키고 이를 1000 cm용량의 표준플라스크로 옮겨 물로 정용한다. 또는 미리 500−600 °C에서 소성한 산화철 0.2860 g을 50 cm의 1:1 염산 용액에 가열하여 녹이고 표준플라스크 1000 cm로 옮겨 물로 정용한다.

1 cm의 용액 A는 0.2 mg의 철(Fe)을 함유한다.

용액 B: 사용 직전에 다음과 같이 준비한다 — 피펫으로 용액 A 25 cm를 100 cm용량의 표준플라스크로 옮겨 물로 정용하고 혼합한다.

1 cm의 용액 B는 0.05 mg의 철을 함유한다.

용액 C: 사용 직전에 다음과 같이 준비한다 — 피펫으로 용액 A 25 cm를 1000 cm용량의 표준플라스크로 옮겨 물로 정용하고 혼합한다.

1 cm의 용액 C는 0.005 mg의 철을 함유한다.

아세트산 — ГОСТ 61–75.

아세트산 완충(아세테이트) 용액은 다음과 같이 준비한다: 아세트산나트륨 272 g을 500 cm의 물에 용해시키고 아세트산 240 cm를 가한 뒤 물로 1000 cm로 정용한다.

염화니켈 — ГОСТ 4038–79, 0.2% 질량분율 용액.

금속 수은 — ГОСТ 4658–73.

과산화수소 — ГОСТ 10929–76.

산화철(철 산화물).

(수정된 서문, 수정 N 1, 3, 4).

3. 분석 절차

3.1. 규소(Si) 질량분율이 0.5% 이하일 경우, 0.5−1 g의 알루미늄 시료를 250 cm 용기의 비커에 넣고 1:1로 희석한 염산 30 cm와 과산화수소 용액 1 cm를 가하고 시계 유리로 덮는다.

격한 반응이 끝난 후 가열하여 전량 용해시킨 다음 시계 유리와 용기 벽을 물로 씻어 회수한다. 냉각 후 용액을 250 cm용량의 표준플라스크로 옮겨 물로 정용하고 혼합한다.

용액이 탁한 경우 무회분 여과지(‘블루 리본’)로 여과한다. 여과 초반의 여과액은 버리고 건조한 플라스크에 받는다.

가정한 철 함량에 따라 5−50 cm의 용액을 피펫으로 취하여 100 cm용량의 표준플라스크에 옮긴다.

물을 넣어 50 cm로 희석하고 히드록실아민 용액 3 cm를 가하고 지시지로 pH를 확인한다. 필요시 암모니아 용액(1:5로 희석) 또는 염산 용액(1:4로 희석)을 사용하여 pH를 3.0−3.5 사이로 조정한다. 그 다음 완충용액 10 cm, 오르토페난트롤린 용액 5 cm를 넣고 눈금까지 물을 채워 혼합한다.

20분 후 스펙트로포토미터 또는 포토일렉트로컬로리미터로 분석 용액의 흡광도를 측정한다. 흡수 최대는 파장 510 nm에 해당한다.

비교 용액은 물이다.

동시에 대조실험을 수행한다. 이 경우 염산 30 cm(1:1로 희석)와 과산화수소 1 cm를 증발시켜 3−5 cm부피로 줄인 뒤 물로 희석하여 250 cm용량의 표준플라스크로 옮기고 눈금까지 물을 채운다. 그 용액에서 시료 용액과 동일한 분획을 취하여 100 cm용량의 표준플라스크에 옮겨 위에 기재한 대로 분석을 수행한다.

철의 질량은 검량곡선에 따른 분석 용액의 흡광도 값으로부터 구하고, 대조실험의 보정을 반영한다.

(수정된 서문, 수정 N 1, 3, 4).

3.2. 고순도 알루미늄을 염산으로 용해할 때는 전기화학적 용해법 또는 촉매 존재 하에서의 용해법을 적용한다.

(수정된 서문, 수정 N 1).

3.2.1. 두 개의 봉 형태로 제조된 알루미늄 시료는 1:1로 희석한 염산에서 10분간 끓여 표면을 세척한다. 그 뒤 물로 씻고 100 °C에서 건조한 후 냉각하여 질량을 측정한다.

퀘츠(석영) 비커(150 cm용량)에 특급 염산(4 mol/дм) 30 cm를 붓는다.

봉을 알루미늄 고순도 또는 티타늄으로 된 홀더에 고정하고 이를 ЛАТР의 단자에 연결한다. 봉을 산 용액에 담그고 ЛАТР를 작동시켜 10−20 V 범위에서 15분간 용해한다. 셀레늄 정류기를 사용하고 피셔 전극을 적용해도 무방하다.

이 동안 약 1 g의 알루미늄이 용해된다. 그 후 ЛАТР를 끄고 봉을 분리하여 물로 씻고 100 °C에서 건조하여 다시 무게를 잰다.

용출된 알루미늄의 질량 차로부터 용해된 알루미늄 양을 계산한다. 용액을 증발하여 습염을 얻는다.

잔류물을 10 cm의 물에 가열하여 투명한 용액이 될 때까지 녹인다. 용액을 냉각한 뒤 25 cm용량의 표준플라스크로 옮긴다. 이후 히드록실아민 용액 2 cm, 아세트산나트륨 용액 3 cm와 오르토페난트롤린 용액 3 cm를 더한 뒤 눈금까지 물을 채워 혼합한다.

흡광도 측정은 3.1항에 기재된 바와 같이 수행한다.

동시에 대조실험을 수행한다. 이 경우 150 cm용량의 석영 비커에 특급 염산 30 cm를 넣고 0.5 cm로 증발시킨 뒤 소량의 물로 희석하여 25 cm용량의 표준플라스크에 옮긴다. 그 후 위와 같이 분석을 수행한다.

철의 질량은 검량곡선으로부터 구하고 대조실험의 보정을 반영한다.

(수정된 서문, 수정 N 1, 3, 4).

3.2.2. 촉매 존재 하에서의 알루미늄 시료 용해는 다음과 같이 수행한다: 1 g의 시료(먼저 1:4 염산에 담가 세척한 칩 형태)를 250 cm용기 비커에 넣고 시계 유리로 덮어 15 cm의 1:1 염산 용액을 가하되 염화니켈 용액 1 cm를 첨가하거나 수은 1방울을 넣어 촉매로 사용한다. 시료가 용해된 후 용액을 7−8 cm까지 증발시키고 물로 50−60 cm로 희석하여 100 cm표준플라스크로 옮긴 다음 3.1항에 따라 분석을 수행한다.

(추가 조항, 수정 N 1).

3.3. 검량곡선 작성

3.3.1. 검량곡선 1

100 cm용량의 표준플라스크에 마이크로뷰렛로 용액 B를 0; 0.5; 1; 2; 3; 4; 5 cm씩 넣는다. 이는 0; 0.025; 0.05; 0.10; 0.15; 0.20; 0.25; 0.30 mg의 철에 해당한다. 각 플라스크에 2 cm의 특급 염산(4 mol/дм)을 넣고 물로 50 cm까지 희석한다. 히드록실아민 용액 3 cm를 더하고 지시지로 pH를 확인하여 필요시 암모니아(1:5 희석)로 pH를 3.0−3.5로 맞춘다. 이어서 완충용액 10 cm와 오르토페난트롤린 용액 5 cm를 첨가하고 3.1항에 따라 분석을 수행한다. 비교 용액은 철이 첨가되지 않은 용액이다. 얻은 흡광도 값과 알려진 철 질량으로 검량곡선 1을 작성한다.

(수정된 서문, 수정 N 1).

3.3.2. 검량곡선 2

25 cm용량의 표준플라스크에 마이크로뷰렛로 용액 C를 0; 0.5; 1; 2; 3; 4 cm씩 넣는다. 이는 0; 0.0025; 0.005; 0.010; 0.015; 0.020 mg의 철에 해당한다.

각 플라스크에 특급 염산 0.3 cm를 더하고 물로 10 cm까지 희석한다. 히드록실아민 용액 2 cm와 아세트산나트륨 3 cm 및 오르토페난트롤린 용액 3 cm를 첨가하고 눈금까지 물을 채운 뒤 3.1항에 따라 분석을 진행한다.

비교 용액은 철이 첨가되지 않은 용액이다.

얻은 흡광도 값과 알려진 철 질량으로 검량곡선 2를 작성한다.

4. 결과 처리

4.1. 철의 질량분율(wFe, %)는 다음 식으로 계산한다

,

여기서 — 검량곡선으로부터 구한 철의 질량, mg;

— 전체 용액 부피, cm;

— 취한 분획(알리쿼트) 용액의 부피, cm;

— 시료 질량, g.

4.2. 병행 측정 결과의 허용 최대 편차는 표 1에 제시된 값을 초과해서는 안 된다.

표 1

(수정된 서문, 수정 N 1, 3, 4).

B. 원자흡광법

방법의 요점은 시료를 염산과 과산화수소 존재하에서 용해한 뒤, 아세틸렌-공기 불꽃에서 파장 248.3 nm에서 철의 원자흡광을 측정하는 데 있다.

5. 기기, 시약 및 용액

철용 방사원(source)과 모든 부속 장치를 갖춘 원자흡광 분광광도계.

염산 — ГОСТ 3118–77, 1:1 용액.

아세틸렌(산업용) — ГОСТ 5457–75.

과산화수소 — ГОСТ 10929–76.

아세톤 — ГОСТ 2603–79.

염화니켈 — ГОСТ 4038–79, 2 g/дм 용액.

철 함량이 0.001% 이하인 알루미늄 시료(칩 형태). 필요시 사용 전에 아세톤으로 세척하고 100 °C의 건조기에서 2−3분간 건조한 뒤 서늘한 에시케이터에서 냉각한다.

알루미늄 용액 20 g/дм: 10 g의 알루미늄을 600 cm비커에 넣고 300 cm의 염산 용액을 더해 가열하여 용해시키며 염화니켈 용액 1 cm를 한 방울씩 첨가한다. 용액을 냉각하여 500 cm표준플라스크로 옮기고 물로 정용하여 혼합한다.

금속 철(철선 형태).

표준 철 용액들.

용액 A: 0.1000 g의 철을 400 cm용 비커에 넣고 물 25 cm와 염산 50 cm를 넣고 시계 유리로 덮어 가열하며 소량씩 과산화수소 용액 0.5 cm를 점방울로 첨가한다. 용해 후 과산화수소의 과량을 완전히 제거하기 위해 끓여 제거하고 용액을 냉각한 뒤 시계 유리와 비커 벽을 물로 씻어 내용물을 1000 cm표준플라스크로 옮겨 눈금까지 물을 채운다.

1 cm의 용액 A는 0.1 mg의 철을 포함한다.

용액 B: 용액 A 25 cm를 250 cm플라스크로 옮기고 염산 용액 10 cm를 가한 뒤 물로 정용한다. 이 용액은 사용 직전에 준비한다.

1 cm의 용액 B는 0.01 mg의 철을 포함한다.

6. 분석 절차

6.1. 1.0 g의 시료를 250 cm용 비커에 넣고 부분적으로 30 cm의 염산 용액을 가한다. 용해 가속을 위해 염화니켈 용액 0.5 cm를 필요시 첨가한다. 비커를 시계 유리로 덮는다. 급격한 반응이 끝나면 용액을 조심스럽게 가열하고 과산화수소 용액을 몇 방울 추가한다. 용해가 끝난 후 과량의 과산화수소는 끓여 제거하고 시계 유리 및 비커 벽을 물로 씻는다.

용액이 투명하지 않으면 조밀한 여과지로 여과하여 250 cm용 비커에 받는다. 여과지 위의 침전물은 뜨거운 물로 6−8회 세척하여 세척수를 같은 비커에 모은다.

필요하면 얻은 용액을 증발하여 냉각한 뒤 100 cm표준플라스크로 옮겨 물로 정용한다.

예상되는 철 함량에 따라 표 2에 따라 분획(알리쿼트) 용액을 취하여 100 cm용 표준플라스크에 옮기고 염산 용액 10 cm를 넣은 뒤 눈금까지 물을 채워 혼합한다.

표 2

시료 용액, 대조용액 및 검량곡선 작성을 위한 용액들에서 철의 원자 흡광을 파장 248.3 nm, 아세틸렌-공기 불꽃에서 측정한다.

시료 용액과 대조용액의 철 농도는 검량곡선으로부터 판정한다.

6.2. 대조실험용 용액은 6.1항에 따라 준비하되 시료 대신 철 함량이 0.001% 이하인 알루미늄을 사용한다.

6.3. 검량곡선 작성.

6.3.1. 철의 질량분율이 0.005 ~ 0.05%인 경우.

100 cm용량의 7개 표준플라스크에 각 50 cm의 알루미늄 용액을 취하고 그 중 6개에는 표준용액 B 5.0 cm와 표준용액 A를 각각 1.0; 2.0; 3.0; 4.0; 5.0 cm씩 가한다. 이는 각각 0.05; 0.10; 0.20; 0.30; 0.40; 0.50 mg의 철에 해당한다.

6.3.2. 철의 질량분율이 0.05 초과 ~ 0.5%인 경우.

100 cm용량의 7개 표준플라스크에 각 5 cm의 알루미늄 용액과 10 cm의 염산 용액을 취한 다음 6개에는 표준용액 A를 0.5; 1.0; 2.0; 3.0; 4.0; 5.0 cm씩 가한다. 이는 각각 0.05; 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5 mg의 철에 해당한다.

6.3.3. 철의 질량분율이 0.5% 초과인 경우.

100 cm용량의 4개 표준플라스크에 각 2.5 cm의 알루미늄 용액과 10 cm의 염산 용액을 취한 다음 3개에는 표준용액 A를 2.0; 4.0; 6.0 cm씩 가한다. 이는 각각 0.2; 0.4; 0.6 mg의 철에 해당한다.

그 다음 플라스크의 용액들을 눈금까지 물로 채우고 혼합한 뒤 6.1항에 따라 철의 원자흡광을 측정한다.

표준이 들어 있는 용액들의 원자흡광값에서 표준이 없는 용액의 원자흡광값을 빼고, 얻은 흡광값과 대응하는 철 함량으로 검량곡선을 작성한다.

7. 결과 처리

7.1. 철의 질량분율(wFe, %)는 다음 식으로 계산한다

,

여기서

— 검량곡선으로부터 구한 시료 용액 중 철의 질량, mg;

— 대조실험 용액에서 검량곡선으로부터 구한 철의 질량, mg;

— 시료 용액 부피, cm;

— 취한 분획 부피, cm;

— 시료의 질량 또는 분획에 해당하는 시료 질량, g.

7.2. 병행 측정 결과의 편차는 표 1에 기재된 값을 초과해서는 안 된다.

방법 B. (추가 항목, 수정 N 3).