Анализ на месинг

Количественото определяне на съставките на сплавите заема значителен дял от приложния анализ. То е от голямо значение за металургията и за металознанието.
Анализът на месинг е един от най-характерните анализи на сплави. Както е известно, съставът на месинговата сплав включва Cu в преобладаващата част, Zn също в значително количество, а в малки количества— от следи до 1—2% — Pb, Sn и Fe.
Пробата се подготвя под формата на стружки. За изходно количество се взема около 0,5 g и се претегля с точност до четвъртия знак. За разтварянето й е достатъчно да се залее в бехерова чаша с вместимост от 150 до 200 cm³ с около 10 cm³ разр. HNO₃(2 : 1). Буйно протичащата реакция води до опасност от изпръскване. Ето защо чашата се покрива с часовниково стъкло. Ако останат не разпаднати стружки, чашата леко се нагрява. Доба вят се 60 cm³ дестилирана вода, нагрята до кипене, и внимателно се смиват стените на чашата с пръскалката, като пръските от получавания разтвор се задържат от покриващото часовниково стъкло. За да приключи реакцията, необходимо е допълнително леко нагряване в продължение наполовин час. При обработването на сплавта с HNO3 калаят преминава в метакалаена киселина:

3Sn 4HNO₃ H₂O –>ЗH₂SnO₃ 4NO.

Тя пада като утайка, филтрува се през плътен количествен филтър (предпочита се синя лента). За да се освободи утайката от разтворимите примеси, промива се с гореща вода. В нея предварително се разтваря малко количество от летливия електролит NH₄NO₃.
Промитата утайка се суши при 118°С. След това се нагрява в плитък порцеланов тигел, като се осигуряват окислителни условия на накаляването. Протича следната реакция:

H₂SnO₃=SnO₂ H₂ O

Когато се достигне постоянна маса, утайката се тегли като SNO₂ и се изчислява в проценти спрямо изходната маса на пробата.
Следващият метал, който се отлъчва, е Pb. Когато се прилага тегловният метод, за подходяща форма на утаяване се избира PbSO₄. Намиращият се във филтрата Pb(NO) ₃) ₂ се превръща в PbSO4, като се действува със H₂SO₄:

Pb(NO₃)₂ H2SO₄=PbSO₄ 2HNO₃

Тъй като NO₃ силно влияе на разтворимостта на PbSO₄, за да не се компрометира резултатът, налага се HNO₃ изцяло да се отстрани от филтрата. За целта към него се добавят 4 cm³ конц. H₂SO₄ и се изпарява в порцеланово блюдо, докато започнат да се отделят гъсти пари от SO₃– Препоръчва се поне веднаж да се прекъсне нагряването, за да се свалят със струйка вода отложените по стените на блюдото соли.
Когато изпаряването привърши, остатъкът в блюдото се залива с 25 cm³ студена вода. Получената кора от соли се раздробява със стъклена пръчка. Подлага се отново на нагряване до кипване. С това се цели да се отделят разтворимите във вода сулфати от кристалите на утайката на PbSO₄. Доливат се отново 50 cm³ вода и след като утайката се охлади в продължение на един час, се филтрува през предварително изсушен и претеглен филтър-тигел. Филтруваната утайка първоначално се промива с разредена H₂SO₄, а след това с алкохол. С това по-пълно се ограничава разтворимостта на PbSO₄ в промивайте води. Промитият филтър-тигел се суши при 200° С до постоянна маса.
Определянето на Pb може да се извърши и ускорено но електроана-литиченпът. Това обаче е свързано с употребата на скъпи платинови електроди.
Третият метал, който се отлъчва, е медта. Във филтрата, получен от отделянето на PbSO₄, той се намира като CuSO₄ и може да се определи както тегловно, така и електроаналитично.
При тегловното определяне се спазва следната последователност.
Филтратът се концентрира на водна баня в порцеланово блюдо до обем от около 150 cm³. Прехвърля се количествено в конична колба. Добавят се 15 cm3 конц. H₂SO₄. Когато температурата му спадне на 70°С, през него се пропуска бавно струя от чист H₂S. Получената утайка трябва да се филтрува незабавно поради опасността от окисляването на CuS до CuSO₄ под действието на атмосферния кислород. Използува се смукално шише е филтър бяла лента. Измива се с 4%-ен разтвор на оцетна киселина, наситена със H₂S. С това се предотвратява пептизацията на утайката от CuS. Едно от важните изисквания както при филтруването, така и при промиването е филтърът да бъде винаги запълнен с разтвор. С това се препятства окислителното действие на атмосферата, в резултат, на което CuS частично преминава в разтворимия CuSO₄.
Утайката се суши, след което се отделя количествено от филтъра върхубяла гланцова хартия. Така обработеният филтър се изгаря в предварително накален и претеглен тигел на Розе. След това се прибавя и утайката. Накаляването се извършва за късо време при достатъчен достъпна въздух. По този начин филтърните влакна, увлечени в утайката, изгарят на-пълно. След като утайката се охлади до стайна температура, в тигела се насипва химически чиста сяра така, че да покрие утайката. Поставя се и капакът и неговата луличка се свързва с Киповия апарат. Произвежданият в него водород предварително се прекарва през промивно шише, съдържащо алкализиран разтвор от KMnO₄. Целта е да се задържат минималните количества арсеноводород, които се отделят при получаването на водород в Киповия апарат. Присъствието му в тигела би повлияло на точността на резултата.
След като водородната струя изпъди въздуха от тигела на Розе, неговото дъно се нагрява с горелка до слабо червена жар. При това сярата, която сублимира, и водородът се запалват на изхода на тигела. Създадените условия, както лесно можем да се убедим, не допускат утайката от CuS да се окисли до CuSO₄. След нагряване от 10 min при усилена струя се спира горелката. Подаването на H₂ спира след още 2—3 min. Тигелът се темперира в ексикатор и претегля. След това нагряването при описаните условия продължава, докато се получи постоянна маса.

Утайката е под формата на Cu₂Sпоради излишъка от химически чиста S, с която се обработва филтруваната утайка от CuS. Ето защо при изчисленията се взима под внимание този факт.
Значително по-лесно се извършва електро аналитичното определяне. Филтратът се концентрира до около 100 cm³. Към него се добавя 1 cm3 конц. HNO₃ и се електро анализира.
Предпоследният метал от сплавта, който се отлъчва, е желязото. Неговото определяне се извършва по познатия тегловен начин, и то направо катоFe(OH) ₃, ако преди това медта е отлъчена електро аналитично. Ако е следван тегловният метод за определяне на медта като Cu₂S, се извършва следната предварителна обработка на филтрата. Отстранява се съдържащият се в него H₂S (останал от насищането при предишното отлъчване). Това се постига с продължително нагряване на филтрата. В противен случай Н28 предизвиква примесване в утайката и на FeS, което понижава точността на резултата.
За да може Fe₃ да паднат като утайка от Fe(OH) ₃, предварително се окисляват с 2—3 капки бромна вода или конц. HNO₃. Следва утаяване с 2n NH₃. Разликата от познатия тегловен метод за определяне на Ре е. в употребата на значителен излишък от NH₃. С това се предотвратява съвместното утаяване и на Zn като Zn(OH) ₂. В останалия си ход определението следва познатия начин на работа.
Последният метал в месинга, който трябва да се отлъчи, е Zn. Филтратътс промивните води от предишното определение се изпарява до сухо в порцеланово блюдо, което се загрява на водна баня. За да се отстрани нежеланият излишък от летливите амониеви соли, остатъкът върху блюдото се накалява леко. След това се разтваря във вода, подкиселена слабо съсHCl. От така подготвения разтвор Zn² -йони се утаяват като ZnNH₄PO₄. Това се постига, като средата предварително се неутрализира с NH₃.За неутралната точка се следи с няколко капки от индикатора метилрот. След като разтворът се нагрее до кипване, прибавят се 20 cm³ 20%-ен разтвор от (NH₄)₂HPO₄. Той трябва да бъде прясно приготвен. За да могат да се превърнат наличните Zn² йони изцяло, в добре кристализиращия ZnNH₄PO₄,кипенето продължава върху водна баня в продължение на половин час.Внимава се утаяването да не се извършва в кисела среда. Ето защо не трябва да се променя жълтият цвят на индикатора метилрот. За да може кристалната утайка да узрее добре, изчаква се около един час. Филтрувасе през количествен филтър бяла лента. Поради склонността на Cl^– -йони, да се задържат в кристалите на ZnNH₄PO₄ утайката се промива 1%-ен разтвор на утаителя. Когато в промивните води се констатира с помощта на AgNO₃ отсъствието на Cl^– -йони, промиването продължава с 50%-ен алкохолен разтвор. Така се отстранява нереагиралият (HN₄)2HPO₄.
Промитата утайка се суши.. Снема се от филтъра върху черна гланцова хартия. Филтърът се изгаря в предварително накален и претеглен тигел. Съвместното изгаряне и накаляване на утайката с филтъра може да доведат до включване в получаваните кристали от Zn₂Р₂О₇ на недоизгорели въглеродни частици. А това не позволява тяхното отстранявана при температура на накаляването и намалява точността на резултата.
След като филтърът се изгори в тигела, прибавя се количествено и утайката и се подлага на накаляване до постоянна маса. Утайката се превръща, в Zn₂P₂О₇ по уравнението

2ZnNH₄РО₄==Zn₂ Р₂О₇ 2NH_з Н₂О

На тази стехиометрична основа се изчислява съдържанието на Zn в месинга.

Като ориентировъчни за правилността на резултата от анализа могат да служат следните гранични, стойности, с които отделните метали участвуват в състава на различните видове месинг: Sn—0 до 1%; Pb—-от 0до 2%; Cu—от 55 до 72%; Fe—от 0 до 1%; 2п—от 25 до 45%.