2. Ход качественного анализа

Образец растворили в H₂SO₄ (1:5). Для как можно более полного перехода в раствор карбидов, наличие которых возможно в данном объекте, добавили HNO₃. После отделения жидкости от небольшого количества нерастворенных компонентов объекта, с раствором и осадком провели качественный анализ, результаты которого занесены в табл.1 [1]

Нерастворившийся в кислотах осадок представляет собой смесь графита, кремния, карбидов металлов, так же в нем возможно наличие вольфрама в виде вольфрамовой кислоты. Из-за сложности методик определения этих компонентов возможным является лишь обнаружение вольфрама в осадке.

Таблица №1

№	Объект	Реагент	Наблюдения	Выводы	Предполагаемый состав
					Раствор	Осадок
1	Образец	H2SO4 (1:5), нагрев, последующее добавление HNO3 конц.	Раствор приобрел темно-зеленую окраску, образовался осадок темного цвета	Возможно присутствие Cr	Fe3+, Cr3+,Ni2+,Co2+, Al3+,Mn2+, Ti4+,Cu2+ MoO42-, VO43-	Si,C, MenCm, WO3*nH2O
2	Раствор 1	2М NaOH, 3% H2O2	Желтый раствор, бурый осадок	Возможно присутствие Cr, Fe	[Al(OH)4-], CrO4-, MoO42-, VO43-	Fe(OH)3, Ni(OH)2, Co(OH)2, Cu(OH)2, TiO2*nH2O, MnO(OH)2
3	Осадок 1	Zn,HCl	Отсутствие синего окрашивания	Нет W
4	Раствор 2	H2O2,2M HCl, Et2O	Слой Et2O окрашивается в фиолетовый цвет, при полной экстракции водная фаза становится бесцветной	Есть Cr
5	Раствор 2	Алюминон	Не образуется лак	Нет Al
6	Раствор 2	NH4SCN, SnCl2	Отсутствие красного окрашивания	Нет Mo
7	Раствор 2	H2O2, Et2O	Слой Et2O окрашивается в фиолетовый цвет, при полной экстракции водная фаза становится бесцветной	Нет V
8	Осадок 2	2M HNO3	Желтый раствор	Возможно присутствие Fe	Fe3+,,Ni2+,Co2+, Al3+,Mn2+, Ti4+,Cu2+
9	Раствор 3	H2O2,H3PO4	Отсутствие желтого окрашивания	Нет Ti
10	Раствор 3	NaBiO3	Отсутствие фиолетового окрашивания	Нет Mn
11	Раствор 3	NH4SCN	Красное окрашивание	Есть Fe
12	Раствор 3	Диметилгли-оксим	Отсутствие красного окрашивания	Нет Ni
13	Раствор 3	NH3 конц.	Отсутствие фиолетового окрашивания	Нет Cu
14	Раствор 3	NH4SCN,NaF	Отсутствие синего окрашивания	Нет Со

1. Выводы

• Данный объект является феррохромовым сплавом, основные компоненты – хром и железо.

• В качестве примесей возможно наличие кремния, углерода и карбидов металлов

3. Количественный анализ объекта

   1. Методы определения хрома

      1. Титрометрические методы

Персульфатно-серебряный метод [1,2].

Метод заключается в окислении ионов трехвалентного хрома до хромат-ионов, с последующим титрованием образовавшегося хромата как методами прямого, так и обратного титрования. Ионы Cr³⁺ окисляют пероксодисульфатом аммония в присутствии ионов Ag⁺ (катализатор) по реакции: 2Cr³⁺+3S₂O₈^2-+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-+14H⁺. Избыток окислителя удаляют кипячением раствора. Образовавшиеся хромат-ионы можно титровать как солью Мора в присутствии дифениламина (прямое титрование), так и методом обратного титрования, добавляя заведомо известное количество соли Мора к тируемому раствору и оттитровывая ее избыток стандартным раствором дихромата калия или перманганата калия.

Достоинства метода: относительно прост в реализации, достаточно точен.

Недостатки метода: требуется контроль полноты удаления окислителя и полноты окисления хрома, в случает присутствия в сплаве ванадия возможно его окисление пероксодисульфатом аммония, что влияет на последующие результаты титрования.

Иодометрический метод [2].

В данном методе содержание хрома определяют способом заместительного титрования, основанном на реакции Cr₂O₇+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O. Выделившийся йод титруют раствором тиосульфата натрия. Как и в первом методе, перед началом титрования требуется окисление Cr³⁺. Для окисления навеску сплава сплавляют с пероксидом натрия. Образовавшуюся смесь выщелачивают из тигля в раствор. В ходе окисления образуется щелочная среда, в которой железо, мешающее иодометрии, переходит в гидроксид, отделяемый от основного раствора фильтрованием.

Достоинства метода: метод является достаточно точным.

Недостатки метода: сплавление, использование в качестве окислителя Na₂O₂- дорого и реационноспособного вещества, при неполном разложении Na₂O₂ возможно образование перекисных соединений хрома, склонных к быстрому разложению и занижающих результаты иодометрического титрования. В качестве реагента-окислителя возможно использование (NH₄)₂S₂O₈. Но в этом случае потребуются дополнительные действия для удаления ионов Fe³⁺

Комплексонометрическое титрование [1,3,4]

Вследствие высокой химической инертности аквакомплексов хрома, образование комплексов Cr³⁺ с ЭДТА протекает чрезвычайно медленно, что позволяет использовать лишь обратное комплексонометрическое титрование для определения содержания этого эелемента. Данный метод основан на взаимодействии избытка ЭДТА c Cr³⁺ по реакции Y^4-+Cr³⁺=CrY^-. Реакцию проводят при pH 1-2, часто необходимо кипячение. Избыток ЭДТА титруют ионами различных металлов (Bi³⁺,Fe³⁺,Cu²⁺,Ni²⁺,Pb²⁺,Zn²⁺) в соответствующем интервале pH. Например, при титровании железа и хрома при совместном присутствии вначале оттировывают суммарное содержание Fe³⁺ и Cr³⁺ при pH 2, а затем титруют только Fe³⁺ при pH 5 c использованием ацетатного буфера.

Достоинства метода: т.к. комплексы хрома с ЭДТА устойчивы лишь при низких значениях pH, возможно селективное титрование хрома.

Недостатки метода: низкая скорость реакции комплексообразования, необходимость использовать обратное титрование.

Титрование раствором SnCl₂ [4]

Суть данного метода заключается в титровании раствора дихромат-ионов хлоридом олова(II) в атмосфере CO₂. Перед началом титрования требуется провести предварительное окисление пробы.

Достоинства метода: реакция, лежащая в основе титрования, протекает быстро и количественно.

Недостатки метода: необходимость использования атмосферы CO₂.

Титрование раствором Н₂O₂ [4]

Суть метода состоит в обратном титровании дихромат-ионов пероксидом водорода в сернокислой среде. Избыток H₂O₂ титруют перманганатом калия. Требуется предварительное окисление пробы.