Шпаргалка по "Химии"

    Измельчение вещества проводят в несколько стадий. Первичную пробу, весящую до 100 к  грубо измельчают в специальных  Ступка Абиха, мельницах различного типа. Лабораторную пробу, весящую от 25 до 100 г, измельчают в ступках.

    Измельченный  образец просеивают через сита с различным диаметром отверстий. Для исключения загрязнения образца металлом особо чистые вещества просеивают через капроновые сита.

    Пробу однородного вещества, например металла  или сплава, берут, высверливая стружку  в определенном порядке. Можно представить «чушку» металла или сплавас высверленными отверстиями (рис. XI-3), а рядом поставить банку со стружкой образца и банку со стружкой стандартного образца стали, сплава.

           Среднюю пробу неоднородного  вещества берут методом квартования.

34. Методы переведения  их в раствор

35. Стандартные методы  определение углерода, серы в металлах  и сплавах

    Присутствие углерода в сплавах отражается на свойствах металлов. С увеличением  содержания углерода понижается температура  плавления металла, расплавленный металл отличается текучестью, хорошо заполняет форму при получении отливок. При содержании углерода более 2% повышаются прочность и твердость металла, но понижается пластичность, он не поддается ковке и прокату. Углерод в виде графита делает сплав мягким и удобным для механической обработки, но уменьшает прочность и повышает коррозийность металла.

    Углерод в сплавах может находиться в  следующих четырех формах: в виде свободного (элементарного) углерода —  графита и аморфного углерода; в связанном состоянии в форме карбидов различных элементов — карбида железа Fe3C, карбида марганца МпС, карбидов хрома Сг3С2, Сг5С2, Сг4С и Сг7С3, карбидов вольфрама WC, W2C, W2C-3 Сг3С и др; в виде твердого раствора; в газообразной форме — в виде окислов углерода и углеводородов. Обычно углерод во всех этих формах определяют одновременно и находят общее содержание его. Общее

    Содержание  углерода определяют методом сжигания навески анализируемого металла или сплава в атмосфере кислорода в трубчатых печах при температуре 1250—1400°. При сжигании навески весь углерод окисляется в двуокись углерода С02: свободный углерод С + О2= СО2

    Определение общего содержания углерода газообъемным методом. Общее содержание углерода газообъемным методом в ферросплавах определяют на установке. Для определения углерода может быть применена трубчатая печь.

    Содержание  серы в сплаве может повыситься в процессе плавки за счет перехода ее ' в сплав из флюсов, топлива и печных газов. Сера находится в сплавах в виде сульфидов: MnS, FeS, CaS, A12S3, CrS и др., а также входит I в состав органического соединения — сернистого метила (CH3)2S. Сернистое железо, растворенное в жидкой стали, при затвердевании сосредоточивается по границам зерен феррита, а это приводит к нару- ; шению связи между зернами железа, что в свою очередь является при чиной хрупкости металла в нагретом состоянии. Это свойство называется красноломкостью. Увеличение содержания серы делает металл малоподвижным, плохо заполняющим форму для отливки. Внутри от- ; I ливок образуются пузырьки и раковины. Сера повышает способность к коррозии, понижает кислотоупорность.

    Содержание  серы в чугунах колеблется в пределах 0,02—0,08%. В сталях серы обычно содержится не более 0,03—0,04%. Автоматные стали содержат повышенное количество серы до 0,2 и  даже 0,35%, что способствует лучшей обработке  поверхности сплава на станках- автоматах. Для определения серы существует несколько методов.

    Методы  отгонки. Пробу растворяют в специальной колбе в соляной \ кислоте, а выделяющийся при этом сероводород количественно поглощают аммиачным раствором хлористого кадмия или сернокислого цин- ка. Сульфид кадмия или цинка растворяют в соляной кислоте, а выделившийся сероводород тотчас же титруют раствором иодид-иодата ; в присутствии крахмала. При этом происходят следующие реакции:

    

    

    Титрование  проводят до появления синей окраски. Метод дает заниженные результаты вследствие того, что в процессе растворения  навески в соляной кислоте  частично образуется летучий продукт (CH3)2S. Метод не применим к определению серы в легированных сталях и чугунах.

    Фотоколориметрический метод. Наиболее точным для определения малых количеств (1-Ю-4—1-10_4%)серы является-..фотоколориметрический метод с применением сернокислого диметил-я-фениленди амина. В этом случае навеску металла растворяют в ортофосфорной кислоте в присутствии металлического хрома для восстановления сульфат- : иона в сульфид-ион. Ортофосфорная кислота исключает образование (CH3)2S и обеспечивает вместе с хромом количественное выделение серы в виде сероводорода. После отгонки и поглощения H2S раствором щелочи определение заканчивают фотометрическим методом по измерению интенсивности окраски метиленовой сини, образовавшейся в результате взаимодействия сероводорода с трехвалентным железом и сернокислым или солянокислым диметил-л-фенилендиамином. Образование метиленовой сини может быть выражено следующим уравнением:

    

    

    Метод применим к определению серы в  ряде металлов, чугунов, сталей и ферросплавов. Определению серы мешает вольфрам и  избыток фосфат-ионов.

    Весовой метод. Определение серы в рудах, концентратах, огнеупорах и шлаках часто производят весовым методом. Для этого навеску вещества растворяют в азотной кислоте, в царской водке или в смеси соляной кислоты и брома. При этом сульфид-ион окисляется до серной кислоты:

    

    

    Если  же навеска в указанных кислотах частично или полностью не растворима, то ее сплавляют с окислительным  плавнем, обычно с перекисью натрия. В процессе сплавления сера окисляется в серную кислоту, которая образует одновременно растворимую натриевую соль:

    

    

    В растворе, полученном после разложения навески кислотой или после выщелачивания  плава и соответствующей его  обработки, осаждают серу в виде сернокислого бария. Содержание серы определяют по массе BaS04. Недостатком метода является большая его продолжительность.

    Иодометрический метод. Этот метод является основным экспрессным, маркировочным и арбитражным способом определения серы в сталях, сплавах, металлах, рудах и многих других материалах. Сущность его заключается в том, что при сжигании навески металла в струе кислорода при температуре 1300—1400° происходит сгорание серы с образованием двуокиси серы:

    

    Двуокись  серы поглощается водой, образуя  сернистую кислоту, которую определяют титрованием иодом по уравнению

    

    По  количеству израсходованного на титрование иода определяют количество серы. Часто  титрование сернистой кислоты производят иодатом калия. Это удобно тем, что  титр раствора иодата калия более  устойчив, чем титр раствора иода. В этом случае образующуюся S02 поглощают раствором KI, содержащим HCI, и титруют затем раствором КЮ3 до появления синей окраски:

    

    

    Индикатором в этом методе служит крахмал. Имеются  и другие варианты определения серы объемным иодометрическим методом.

36. Методы анализа  сплавов на основе  железа, меди, аллюминия

37. Определение фосфора  в сталях фотоколориметрическим методом по градуировочному графику

    Фосфор  в большинстве случаев вредно влияет на качество сплавов, придавая им при низких температурах хрупкость. В некоторых случаях фосфор оказывает полезное влияние, например, в литейных чугунах он повышает текучесть металла, а в автоматной стали улучшает обрабатываемость ее резанием.

    В сплавах фосфор обычно содержится в  виде фосфидов железа Fe2P, Fe3P, а также  образует с железом твердый раствор. Содержание фосфора в чугунах  колеблется от 0,1 до 0,5% и выше, в стали — от 0,01 до 0,04%

    Основными методами определения фосфора являются весовой, объемный и колориметрический.

    Фотоколориметрический метод определения  фосфора. Метод основан на измерении светопоглощения синей окраски раствора фосфорно- молибденовой гетерополикислоты. Световой поток, проходя через окрашенный раствор и попадая на фотоэлемент, возбуждает в нем элект- трический ток. Сила фотоэлектрического тока пропорциональна интенсивности светового потока, который в свою очередь зависит от концентрации окрашенного вещества в растворе.

    Фосфорная кислота с молибдатом аммония  в кислой среде образует комплексную  фосфорномолибденовую гетерополикислоту (а-форма), окрашивающую раствор в  лимонно-желтый цвет:

     

    При действии на а-форму соответствующими восстановителями при рН ~ 1,5 образуется комплексное соединение синего цвета, содержащее низшие окислы молибдена (Р-форма):

     

    Р-Форма  представляет собой достаточно устойчивое соединение, при помощи которого можно определять небольшие количества фосфора. Следует помнить, что при восстановлении в растворе находятся ионы шестивалентного молибдена, входящие и не входящие в состав комплекса. Естественно, что восстановлению должны подвергаться только координированные ионы шестивалентного молибдена, связанные с ионом фосфора, так как ими определяется концентрация фосфора в растворе. Возникновение синей окраски за счет восстановления реактива (NH4)2Mo04 приведет к завышенным результатам определения фосфора. Но шестивалентный молибден, не связанный в комплекс, восстанавливается с большим трудом, чем входящий в состав комплекса. Поэтому восстановитель должен быть не очень сильным, чтобы не восстанавливать ионы Мо04а- в (NH4)2Mo04, и не слишком слабым, чтобы восстановить молибден, входящий в состав комплекса. Такими восстановителями являются SnCl2, FeS04, РЬС204, Na2S03, NaHS03, гидразин, гидрохинон, метол, аскорбиновая кислота и др.

    Важным  условием получения воспроизводимых  результатов является соблюдение определенной кислотности раствора, количества и последовательности прибавления реактивов. Интенсивность окраски полученного раствора измеряют на фотоколориметре ФЭК-М и др.

    Построение  калибровочной кривой. Навеску стандартного образца, содержащего фосфор в количестве, близком к содержанию в исследуемых образцах (в пределах 1 г), взвешивают с точностью до 0,0002 г, растворяют в 20 мл азотной кислоты (1:1). К полученному раствору приливают 5 мл 4%-ного раствора КМп04 и кипятят до образования осадка Мп02, добавляют 2 мл 20%-ного раствора сульфита натрия и кипятят до удаления окислов азота. Раствор охлаждают, количественно переносят в мерную колбу емкостью 100 мл, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают.

    В колбы емкостью 100 мл вливают из бюретки 6, 7, 8, 9,

    10,11,12, 13 мл полученного стандартного раствора, 10 мл воды, нейтрализуют аммиаком (1 : 1) до появления осадка и прибавляют из бюретки по каплям соляную кислоту (1 : 2) до растворения его, прибавляют еще 2 мл НС1. Во все колбы, кроме последней, добавляют 4 мл 5%-ного раствора молибдата аммония и перемешивают. Раствор в последней колбе служит раствором сравнения.

    Полученные  растворы количественно переводят  в мерные колбы емкостью 50 мл, доводят водой до метки, перемешивают и фотомет- рируют на фотоколориметре с зеленым светофильтром. По данным измерений строят график зависимости оптической плотности D от концентрации фосфора с, откладывая на оси ординат оптическую плотность D, а на оси абсцисс — их соответствующую концентрацию с (рис. 114), вычисленную по формуле

    

    

    где g— навеска стандартного образца, г; хр — содержание фосфора в образце, %; v — количество миллилитров стандартного раствора.

38. Влияние легирующих  добавок на свойства  сталей

    Введение в сталь других металлов для изменения физических, механических и химических свойств сплавов называется легированием. Если количество добавленных элементов не превышает 5%, сталь принято считать низколегированной; от 5 до 10% — среднелегированной, 10% и более — высоколегированной. Так, к высоколегированным относится марганцовая сталь, содержащая 12—15% марганца. Эта сталь отличается большой твердостью, высоким сопротивлением к ударам и изнашиванию. Применяют ее для изготовления дробильных машин, железнодорожных рельсов и т. п. Около 90% всего добываемого молибдена расходуется на производство легированных сталей. Введение молибдена в сталь увеличивает ее упругость, жаростойкость, придает антикоррозийные свойства. Кобальт, входящий в состав сплавов, придает им большую твердость и применяется для изготовления режущего инструмента.

    Стали по своему общему назначению разделяются  на конструкционные, инструментальные, магнитные, жаро- и коррозионностойкие. Имеется около 200 марок конструкционной стали, предназначаемых для изготовления деталей машин и механизмов, котлов, мостовых конструкций и сооружений. Инструментальная сталь предназначается для изготовления режущего инструмента (резцы, сверла, слесарно- механический инструмент, штампы, хирургический инструмент и т. п.). Используется около 80 различных видов инструментальной стали. Магнитные стали применяются для изготовления электромоторов, якорей, роторов, трансформаторов, радиоаппаратуры и т. п. В промышленности используется около 150 различных марок магнитной стали.