钢中磷的光电比色测定法

本文为中国科学院化工冶金研究所关于钢中磷的光电比色测定法的研究论文。绪言指出，抗坏血酸（C₆H₈O₆）用作还原磷钼酸为钼蓝的试剂后，近年来一些分析工作者制定了适用于各种样品的操作方案。Fogg提出了加高温至沸腾的直接快速显色法，但Fe³⁺有影响（>0.02g）；蔡显丰的两步显色方案（在合适酸度下进行黄色磷钼酸的发色，再用C₆H₈O₆还原为钼蓝），用半微量法测定了钢中少量磷，并指出其中Fe³⁺的干扰用过量还原剂消除；王毓岳的用酒精加快钼蓝发色的直接显色法，已运用于石灰石、铁矿中测定磷，并指出一定量的铁无干扰（100mg Fe³⁺对于<100μg P）。依上所述，不同方案运用于不同分析样品，铁的影响作用有所不同。为了寻求更合适的钢中磷测定快速方法，并了解用C₆H₈O₆作还原剂时Fe³⁺在其中的作用，在上述基础上并参照戴莫夫一书所提及的方法原则，拟定了快速测定方案：利用钢中所含铁元素，溶样后用C₆H₈O₆将Fe³⁺还原为Fe²⁺，用沸腾水浴加热直接发色。试验结果表明，<150γ的含磷量与消光值的关系符合Lambert-Beer定律，结果重现性好，由样品溶液开始在五分钟内可完成测定，应用于测定钢中磷量能得到满意结果。

实验部分列出仪器与试剂：Dr. B. Lange IV型光电比色计；硝酸（1:3）、高硫酸铵（15%）、钼酸铵（5%）、抗坏血酸（5%，用时配制）、硫酸（1:5）、硫酸高铁铵溶液（相当于0.01g Fe/ml）、磷标准溶液（含磷量0.1mg P/ml，需用重量法标定）。条件试验确定基础操作手续：在100ml容量瓶中置约45γ磷及0.1g铁，加8ml 1:5 H₂SO₄及4ml 5% C₆H₈O₆，用水稀至约80ml，再加5ml 5%（NH₄）₂MoO₄，于沸水浴中加热30秒，流水下冷却后用水稀释至刻度；选择34.60mm厚比色槽、黄橙色滤光片，以水作空白进行比色。条件试验包括：钼蓝发色时间的影响，确定沸水浴加热30秒合宜；钼蓝显色时溶液酸度的影响，确定0.3—0.8N（H₂SO₄）为合适酸度范围，酸度小于0.3N时过量钼酸铵被还原产生钼蓝使结果偏高，大于0.8N时钼蓝发色受阻碍使结果偏低；抗坏血酸与钼酸铵试剂用量之影响，确定C₆H₈O₆合适用量≥0.2g/100ml，钼酸铵用量0.16—0.30g/100ml时能得到稳定消光值。干扰试验表明：Si含量大于9.3mg/l时误差增大至5.6%，普通钢中硅含量均很少>0.9%，故硅影响不大；Ti、V含量高至6.0mg/l、7.2mg/l时均不发生干扰。HNO₃高至0.2N时对测定仍无影响；但（NH₄）₂S₂O₈少量存在时（100ml溶液中含0.075g），消光值显著降低，因此用（NH₄）₂S₂O₈作补充氧化后，过剩氧化剂必须完全破坏。分析方法操作过程：秤取钢样0.5g于300ml三角瓶中，加25ml 1:3 HNO₃加热溶解并除去大部分氮氧化物，待试样全溶后添加10ml 15%（NH₄）₂S₂O₈溶液并继续煮沸约2分钟以除去过剩的（NH₄）₂S₂O₈，取下冷却，移入100ml容量瓶用水稀释至刻度摇匀；吸取试样溶液20ml于100ml容量瓶中，加入7ml 1:5 H₂SO₄及5ml 5% C₆H₈O₆，用水稀释至约80ml，摇匀，慢慢滴加5ml 5%（NH₄）₂MoO₄溶液，于沸水浴中加热30秒，取出流水冷却至室温，用水稀释至刻度摇匀，用34.60mm厚度比色槽、黄橙色滤光片，以蒸馏水作空白进行比色。标准曲线表明<150γ含磷量与消光值关系符合Lambert-Beer定律。分析结果用标准钢样验证，分析误差均在10%之内，方法准确。结论指出：钢分解后试样溶液中所存在铁离子，当用C₆H₈O₆将Fe³⁺还原至Fe²⁺时，采用沸腾水浴加热方法可达到钼蓝快速显色；钼蓝显色合适酸度范围应控制于0.3—0.8N之间；本方法适用于钢中磷的测定，少量硅、钛、钒不干扰。文末列有参考文献。本次仅见前6页，后续内容待补。