CS254535B1

CS254535B1 - Method of photometric determination of lead in materials for production of single crystals

Info

Publication number: CS254535B1
Application number: CS863001A
Authority: CS
Inventors: Josef Novak
Original assignee: Josef Novak
Priority date: 1986-04-25
Filing date: 1986-04-25
Publication date: 1988-01-15
Also published as: CS300186A1

Abstract

Způsob fotometrického stanovení kovového olova v materiálech pro výrobu monokrystalů na bázi chloridu olovnatého za použití 2,2'- -dipyridylu nebo 1,10-fenantrolinu ve vodném prostředí přičemž se na zkoumanou látku působí v inertní plynné atmosféře za teploty v rozmezí 85 až 95 °C a v prostředí koncentrované nebo zředěné kyseliny chlorovodíkové železitou solí jako je chlorid, načež obsah želaznatých iontů vytvořených interakcí železitých iontů na zkoumanou látku se vyhodnotí fotometricky.A method for the photometric determination of metallic lead in materials for the production of single crystals based on lead chloride using 2,2'- -dipyridyl or 1,10-phenanthroline in an aqueous medium, whereby the substance under investigation is treated in an inert gas atmosphere at a temperature in the range of 85 to 95 °C and in an environment of concentrated or diluted hydrochloric acid with a ferric salt such as chloride, after which the content of ferrous ions formed by the interaction of ferric ions on the substance under investigation is evaluated photometrically.

Description

Vynález se týká způsobu fotometrického stanoveni kovového olova v materiálech pro výrobu monokrystalů. Přesněji řečeno předmětem vynálezu je způsob stanoveni kovového olova v chloridu olovnatém, jeho monokrystalech nebo technických prvcích z nich zhotovených.The invention relates to a method for the photometric determination of metallic lead in single crystal materials. More specifically, the invention relates to a method for the determination of metallic lead in lead chloride, its single crystals or the technical elements made therefrom.

V současné světové technice je chlorid olovnatý ve formě monokrystalů považován za perspektivní látku k zhotoveni optických prvků. Jako sloučenina je tepelně málo stabilní, již nad 55 °C dochází k váhovému úbytku, do 200 °C je tepelný rozklad pomalý, při vyšších teplotách pak rychle vzrůstá. K rozkladu dochází za nerovnovážných podmínek, tedy tehdy, je-li vznikající halogen z povrchu odstraňován bud ve vakuu nebo jiném nerovnovážném prostředí. Rozsah rozkladu je přímo závislý na okolní plynné atmosféře, vlhkosti, stupni znečištění nebo na kvalitě dopujícího prvku. Rovněž záření krátkých vlnových délek při dopadu na chlorid olovnatý vede ke vzniku nestechiometrického chloridu olovnatého za uvolnění plynného chloru z povrchu. Termický i fotolytický rozklad se projevuje tmavnutím, při vyšších koncentracích kovového olova dokonce zčernáním vzorku. Z fázového diagramu olovo-chlorid olovnatý je zřejmé, že se olovo rozpouští v chloridu olovnatém až do koncentrace 10 % hmot., ale nevytváří s ním sloučeniny. (De Vries K.J., van Santen J.H.: Physica 30 (1964) 2 051; Verwey J.F.: J. Phys. Chem. Solids 31 (1970) 163; Tennant W.C.: J. Phys. Chem. 70 (1966) 3 523).In the current world technology, lead chloride in the form of single crystals is considered as a prospective substance for the production of optical elements. As a compound, it is thermally poorly stable, weight loss is above 55 ° C, thermal decomposition is slow to 200 ° C, and rapidly increases at higher temperatures. Decomposition occurs under non-equilibrium conditions, that is, when the halogen formed is removed from the surface either under vacuum or in another non-equilibrium environment. The extent of decomposition depends directly on the surrounding gaseous atmosphere, humidity, degree of contamination or the quality of the doping element. Also, radiation of short wavelengths upon impact on lead chloride leads to the formation of non-stoichiometric lead chloride, releasing chlorine gas from the surface. Thermal and photolytic decomposition is manifested by darkening, at higher concentrations of metallic lead even blackening of the sample. The lead-lead chloride phase diagram shows that lead dissolves in lead chloride up to a concentration of 10% by weight, but does not form compounds with it. (De Vries, K. J., van Santen, J. H., Physica 30 (1964) 2051; Verwey, J. F., J. Phys. Chem. Solids 31 (1970) 163; Tennant, W. C., J. Phys. Chem. 70 (1966) 3,523).

Při posuzování chemického chování chloridu olovnatého je z hlediska pěstováni krystalů důležité znát stupeň narušení stechiometrie například hydrolýzou, to jest vědět obsah kyslíkových nebo hydroxylových aniontů ve výchozím materiálu, ale je nutné u krystalů zhotovovaných pro optické účely znát i stupeň valenčniho narušení, který vede ke snížení optické propustnosti materiálu, dále k jeho změnám v elektrických vlastnostech apod. Příprava optických vzorků z bulkových krystalů je velmi náročná, navíc krystaly musí být dokonale transparentní, protože zkalení působí rozptyl v UV nebo ve viditelné oblasti spektra.When assessing the chemical behavior of lead chloride, it is important to know the degree of disturbance of stoichiometry, for example by hydrolysis, that is to say the content of oxygen or hydroxyl anions in the starting material, but it is necessary to know the degree of valence distortion optical permeability of the material, as well as its changes in electrical properties, etc. The preparation of optical samples from lumpy crystals is very demanding, moreover, the crystals must be perfectly transparent, because opacification causes scattering in the UV or visible region of the spectrum.

Okázalo se proto vhodné a účelné, aby byl vyřešen kvantitativní chemický postup umožňující rychlým a jednoduchým analytickým chemickým způsobem stanovit stupeň valenční změny vzniklé v procesu zahřívání taveniny při přípravě krystal chloridu olovnatého nebo stanovit stupeň narušení materiálu v důsledku fotolýzy. Uvedený cíl je dosažen tímto vynálezem, jehož předmětem je způsob fotometrického stanovení kovového olova v chloridu olovnatém za použití 2,2¹-dipyridylu nebo 1,10-fenantrolinu ve vodném prostředí nebo po extrakci iontového asooiátu železnatých iontů s 1,10-fenantrolinem a chloristanem do směsi nitrobenzen-chloroform.It has therefore been found appropriate and expedient to solve a quantitative chemical procedure allowing a rapid and simple analytical chemical method to determine the degree of valence change produced by the melt heating process in the production of lead chloride crystal or to determine the degree of material degradation due to photolysis. This object is achieved by the present invention, which is concerned with a method for the photometric determination of metallic lead in lead chloride using 2,2 ^1- dipyridyl or 1,10-phenanthroline in an aqueous medium or after extraction of ferric ion ionate with 1,10-phenanthroline and perchlorate into the nitrobenzene-chloroform mixture.

Podstatou vynálezu je pracovní postup, při kterém se na zkoumanou látku působí v inertní atmosféře, za teploty 85-95 °C a v prostředí koncentrované nebo zředěné kyseliny chlorovodíkové železitou solí jako je chlorid, načež obsah železnatých iontů vytvořených interakcí železitých iontů na zkoumanou látku se vyhodnotí fotometricky.The present invention is based on a process in which the test substance is treated in an inert atmosphere at 85-95 ° C and in an environment of concentrated or diluted hydrochloric acid with a ferric salt such as chloride, and the content of ferrous ions formed by the interaction of evaluated photometrically.

Výhodou tohoto řešení, kterým je možno stanovit obsah kovového olova v chloridu olovnatém »3 při jeho obsahu vyšším než 1.10 hmot. procent, je možnost použití pro práškové nebo krystalinické materiály. Další výhodou je časová nenáročnost, nebot doba stanovení trvá nejvýše 30 minut. Při tomto postupu se pracuje s malými množstvími vzorku pohybujícími se mezi 20-150 mg, nejsou proto zapotřebí nákladná zařízení ani nedostupné chemikálie.The advantage of this solution, which can determine the metal lead content in lead chloride »3 at a content of more than 1.10 wt. percent, is the possibility of use for powder or crystalline materials. Another advantage is the undemanding time, since the determination time is at most 30 minutes. This procedure uses small amounts of sample ranging from 20-150 mg, so no expensive equipment or unavailable chemicals are required.

Výhody tohoto řešení jsou zřejmé z následujících příkladů provedení, které objasňují podstatu vynálezu, aniž by ho jakýmkoli způsobem omezovaly.The advantages of this solution are apparent from the following examples which illustrate the invention without limiting it in any way.

Příklad 1Example 1

Stanovení stop kovového olova v chloridu olovnatémDetermination of lead metal traces in lead chloride

Do suché odměrné baňky na 50 ml se odváží 100 mg zkoumaného materiálu. Z baňky se vzduch vytěsní dusíkem, přidá se 1 ml roztoku chloridu železitého FeCl^ (1 ml = 0,5 mg) a 5 ml koncentrované kyseliny chlorovodíkové. Obsah baňky se za nepřerušeného přívodu dusíku nad hladinu zahřeje do rozpuštění vzorku. Pak se baňka ochladí, zazátkuje a vloží do obalu nepropustného pro světlo. K roztoku v baňce se přidá 5 ml 0,1 % vodného roztoku 2,2'-dipyridylu, 15 ml tlu3 mivého roztoku (obsahujícího 10 % vínanu sodného a 20 % octanu sodného) a 4 ml amoniaku zřed. 1 + 1. Hodnota pH roztoku má být v rozmezí 4,5 až 6, načež se baňka doplní vodou po značku. Roztok se proměřuje v kyvetáoh 5 cm při vlnové délce 530 nm. Cejchovní křivka se sestrojí na bázi 0 až 150 jug železnaté soli jako je síran, které se rozdělí do 4 odměrných baněk na 50 ml, přidá se 5 ml konc. kyseliny chlorovodíkové, 5 ml 0,1% vodného roztoku 2,2'-dipyridylu, načež se postupuje stejně jako je uvedeno výše. Obsah přítomného kovového olova ve vzor2+ ku se vypočte z nalezeného množství Fe v analyzovaném vzorku přepočtem na váhová % kovového olova.Weigh 100 mg of the material to be examined into a 50 ml dry volumetric flask. From the flask the air is displaced with nitrogen, 1 ml of FeCl 3 solution (1 ml = 0.5 mg) and 5 ml of concentrated hydrochloric acid are added. The contents of the flask are heated until the nitrogen is supplied above the surface until the sample is dissolved. The flask is then cooled, stoppered and placed in a light impermeable package. 5 ml of a 0.1% aqueous solution of 2,2'-dipyridyl, 15 ml of a buffer solution (containing 10% sodium tartrate and 20% sodium acetate) and 4 ml of dilute ammonia are added to the flask solution. The pH of the solution should be between 4.5 and 6, then the flask is made up to the mark with water. The solution is measured in a 5 cm cell at 530 nm. The calibration curve is constructed on the basis of 0 to 150 µg of a ferrous salt such as sulfate, which is divided into 4 50 ml volumetric flasks, and 5 ml conc. hydrochloric acid, 5 ml of a 0.1% aqueous solution of 2,2 ' -dipyridyl, then proceed as above. The content of metallic lead present in the sample is calculated from the amount of Fe found in the analyzed sample by recalculation to the weight% of metallic lead.

Příklad 2Example 2

Stanovení kovového olova extrakčním postupem.Determination of metallic lead by extraction procedure

Postupuje se shodně jako v příkladu 1, namísto dipyridylu se použije roztok 1,10-fenenthrolinu 0,1 % vodný. Po přídavku tlumivého roztoku a úpravě pH se roztok z baňky kvantitativně převede do dělicí nálevky na 100 ml, do které se přidá 1 ml nasyceného ohloristanu alkalického kovu nebo amonia a 15 ml směsi nitrobenzenchloroform v poměru 1+5. Dělicí baňka se uzavře a roztok se po dobu 1 minuty extrahuje. Filtrací přes vatu se organická fáze zbaví vody a fotometricky proměřuje za analogických podmínek jako v příkladu 1.The procedure was the same as in Example 1, instead of dipyridyl, a solution of 1,10-phenenthroline 0.1% aqueous was used. After addition of buffer and pH adjustment, transfer the solution from the flask quantitatively to a 100 ml separatory funnel, to which 1 ml of saturated alkali metal or ammonium perchlorate and 15 ml of 1: 5 nitrobenzene chloroform are added. The flask was sealed and the solution was extracted for 1 minute. By filtration through cotton wool, the organic phase is dehydrated and measured photometrically under analogous conditions to Example 1.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for the photometric determination of metallic lead in lead chloride monocrystal materials using 2,2 ^1- dipyridyl or 1,10-phenanthroline in an aqueous medium, characterized in that the test substance is treated in an inert gas atmosphere at a temperature between 85 and 95 ° C and concentrated or dilute hydrochloric acid with ferric salts such as chloride, whereupon the content of ferrous ions formed by the interaction of ferric ions with the test substance is evaluated photometrically.