Способ определения свободного кремния в карбиде кремния @ - формы

 

Использование: спектрофотометрический анализ и определение непрореагиро2 , ч j , , вавшего свободного кремния при синтезе /3-формы карбида кремния из сажи и элементного кремния. Сущность изобретения: берут две одинаковых навески пробы. Первую из них обрабатывают раствором, содержащим серную кислоту и бихромат калия, а вторую - раствором, содержащим серную кислоту и бихромат калия в тех же концентрациях и дополнительно фтороводородную кислоту. Затем косвенным путем спектрофотометрически определяют свободный кремний в пробе по разности убыли концентрации хрома (VI) во втором и в первом растворах 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

БЫ 1781585 А1 (si)s G 01 N 1/00, 31/00

ГОСУДАР СТВ Е ННО Е ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к

Lggа Я а узт r .1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ I

Изобретение относится к области спек- ровавшей при синтезе карбида кремния сатрофотометрического анализа и может быть же. использовано для определения непрореаги- .. Целью изобретгения является повышеровавшегосвободного кремния при синтезе ние правильности определения.

P - формы карбида кремния из сажи и зле-:- Цель достигается тем, что в способе опментного кремния.,::... ределения свободного кремния в карбиде

Наиболее близким техническим - реше-. кремния Р-формы, включающем частичное нием является косвенное определение сво- растворение навески измельченной пробы, бодного кремния по водороду (1). к . согласно изобретению берут две одинэко Способ состоит в нагревании навески вые навески пробы, первую из них обрабапробыс25 (,-нымрастворомгидроксидана- тывают раствором с х моль/л серной трия в герметичном сосуде в течение 90 ми- кислоты (где x — не менее 10 моль/л и не нут . и последующем переводе более 15 моль/л)и Ск сг р, миллизквиваленвыделившегося в результате реакции зле- тами бикромата калия ггде Ск с, ат не мементногокремниясгидроксидомнатрияво- нее Cc + 1,3 Cst и не более Сс + 4 Csi, дорода в детектор по теплопроводности здесь Csl — количество миллизквивалентов после отделения паров воды. свободного кремния в навеске пробы и Cc—

Недостаток способа состоит в неконт- калачество миллиэквивалейтов органичеролируемых отрицательных погрешностях ских восстановителей бихромата калия в Ваанализа вследствие взаимодействия обра- веске пробы);:-:- а" вторую навеску зовавшегося водорода иин стату насценди", обрабатываюттемжерастворомсдобавкой с органическими кислородсодержащимисо- Y моль/л фтороводородной кислоты (где Yединениями, содержащимися внепрореаги- не менее 2 моль/л и не более 4 моль/л), 1 (21) 4899690/04 (22) 08.01.91 (46) 15.12.92. Бюл. М 46 .(71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности (72) Л.Д.Берлинер и Б,Я.Каплан (56) Rottmann J., Jungen И.//Z, Chat, Chem.

1987, В, 327, N5,,6,,s, 478. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОБОДЙОГО КРЕМНИЯ В КАРБИДЕ КРЕМНИЯ

ФОРМЪ| (57) Использование; спектрофотометкрйческий анализ и определение непрореагировит

2 вавшего свободного кремния при синтезе

Р-формы карбида кремния из сажи и элементного кремния. Сущность изобретения; берут две одинаковйх навески пробы. Первую из них обрабатывают раствором, содержащим серную кислоту и бихромат калия, а вторую — раствором, содержащим серную — кислоту и бихромат калия в тех же концентрациях и.дополнительно фтороводородную кислоту. Затем косвейным путем спектрофотометрически определяют свободный кремний в пробе по разности убыли концентрации хрома (И) во втором и в первом растворах. 1 табл.

1781585 затем свободный кремний определяют спектрофотометрически по разности светопоглощения хрома (VI) в обоих растворах.

Убыль хрома (VI) в первом растворе позволяет оценить значение Сс.

Сущность способа заключается в том, что в первом растворе хром (Ч ) окисляет лишь органические восстановители, так как в отсутствие фтороводородной кислоты свободный кремний не взаимодействует с бихроматом калия; а во втором растворе хром (Vl) окисляет свободный кремний и органические восстановители.

При обработке навески пробы раствором фтороводородной кислоты с концентрацией менее 2М свободный кремний полностью не растворяется за 24 ч.

При обработке навески пробы раствором фтороводородной кислоты с концентрацией более 4М увелйчивается расход бихромата калия на окисление органических восстановителей в саже по сравнению с расходом бихромата калия при обработке навески пробы раствором с той же концентрацией серной кислоты; но не содержащим фтороводородной кислоты.

При Ск,сто > Сс+4 Сэ! отноСительное уменьшение концентрации хрома (VI) вследствие его взаимодействия со свободным кремнием невелико, что приводит к недопустимо большим случайным относительным погрешностям анализа.

При Ск,су,о, < Сс+ Ср аналитический . сигнал перестает зависеть от Сэь Поскольку случайная погрешность анализа может составлять 20 j отн„то Ск сг о должно превышать Сс+ 1,3 Сзь

Обоснование выбранных параметров подтверждается следующими примерами, Было проведено 10 экспериментов. Для всех экспериментов изготовили синтетическую смесь 4,80 г измельченного карбида кремния а-формы, не содержащего сажи и свободного кремния, 1,00 r сажи и 1,00 r измельченного элементного кремния, Массовая доля свободного кремния в смеси—

2,00Д.

Смесь анализировали в различных условиях (см. таблицу) в соответствии со следующим ходом анализа.

Пример. Две навески по 500 мг смеси помещают в два фторопластовых стакана и заливают 30 мл растворителя, Состав растворителя в одном из стаканов — xMHzS04+

yMHF + zMKzCrzOy; состав растворителя во втором стакане — xMHzS04+ МК СггОт.

Стаканы закрывают крышками и оставляют на ночь. На следующий день содержимое стаканов переносят с помощью раствора борной кислоты (30 г/л) в мерные колбы вместимостью 100 см и доводят до з метки тем же раствором, После перемешивания растворы фильтруют через сухие фильтры в сухие стаканы, По 4 мл каждого фильтрата разбавляют дистиллированной

10 водой в мерных колбах вместимостью

50 см . Оптическую плотность полученных растворов измеряют при длине волны

450 нм. При расчете результатов анализа учитывают оптическую плотность раствора

15 хрома (III), который получается при восстановлении хрома (Vl), При пересчете разности убылей концентраций хрома (И) в обоих растворах на содержание свободного кремния в пробе пользуются массами эквивален20 тов бихромата калия и кремния в их окислительно-восстановительной реакции.

По убыли хрома (VI) в не содержащем фтороводородной кислоты растворе после обработки им навески пробы находили Cc—

25 количество миллиэквивалентов органических веществ, которые восстановились в конкретных условиях анализа.

Результаты экспериментов сведены в таблицу.

30 Т.о. примеры 2,3,6,7 подтверждают достижение поставленной цели с использованием выбранной концентрации реагентов.

Формула изобретения

Способ определения свободного крем35 ния в карбиде кремния Р-формы, включающий растворение пробы и последующее определение свободного кремния, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности бпределения, используют две

40 одинаковые навески исследуемой пробы, первую из которых растворяют в смеси из

10-15 М серной кислоты и бихромата калия; а вторую навеску растворяют в той же смеси с добавкой в нее фтористоводородной кис45 лоты до концентрации 2-4 М/л, после чего свободный кремний определяют спектрофотометрически по разности светопоглощения хрома (V) в обоих растворах, причем количество миллиэквивалентов бихромата

50 калия в растворяющих смесях составляет от

Сс + 1.3 Csi до Сс + 4 Ся; где Сэ .— количество миллиэквивалентов свободного кремния в навеске пробы; Сс — количество миллиэквивалентов органических восстано55 вителей бихромата калия в навеске пробы.

1781585

Кон ент а ия

Количество

Пример фтороводородной кислоты у, М серной кислоты х,М миллиэквивалентов. органических веществ С миллиэквивалентов бихромата калия

СкдсгдОт

0,36

Примечание. 1 — концентрация серной кислоты меньше допустимой, результат анализа завышен, 4 — концентрация сернвй кислоты больше допустимой, случайная погрешность анализа завышена;

5 — концентрация фтороводородной кислоты меньше допустимой, „результат анализа занижен;

8 — концентрация фтороводородной кйслоты больше допустимой, результат анализа завышен;

9 — колличество миллиэквивалентов бихромата калия меньше допустимого, случайная погрешность айализа завышена;

10 — количество миллиэквивалентов бихромата калия меньше допустимого, результат анализа занижен.

Составитель Л. Берлинер

Техред М.Моргентал Корректор 0;Юрковецкая .

Редактор

Заказ 4270 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

2

4

6

8

10

8,0

18

12

12

12

12

12

12

Теоретическое количество СБ

3.0

3,0

3,0

3,0

1,0

2,0

3,0

5,0

3,0

3,0

0,82

1,00

0,60

0,90

0,80

1,10

1,50

1,20

2,00

0,40

0,10

0,10

0,11

0,15

0,10

0,10

0,1 1

0,10

0,10

0,10

Результаты анализа (количеСТВО милИЭКВИВдЛ ентов кремния)

С (п =10) 0,42

0,35

0,36

0,38

0,25

0,36

0,35

0.45

0,37

0,28

0,20

0,14

0,12

0,35

0,12

0,13

0,10

0,14

0,40

0,15