EDTA滴定法测定锡铋焊料中铋_游玉萍

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EDTA 标准溶 液 的 标 定:移 取 20.00 mL 铋 标准溶液 于 500 mL 锥 形 瓶 中,加 80 mL 水,0.2
收 稿 日 期 :2011-11-09 作者 简 介:游 玉 萍 (1978- ),女,硕 士,工 程 师,主 要 从 事 光 谱 分 析 工 作 ;Tel:020-37239203,E-mail:yyping0116@
EDTA 滴定 法 测 定 铋 是 在 pH 1.5~1.7 条 件下 进 行,在 此 酸 度 下,Pb2+ 、Ag+ 、Zn2+ 离 子 与 EDTA 不 发 生 络 合 反 应,因 此 不 干 扰 铋 的 测 定。 试验表明,Fe3+ 、Cu2+ 、Sb?、Te?、In3+ 对 测 定 有 干扰。其中,Fe3+ 、Cu2+ 离 子 有 颜 色,干 扰 滴 定 终 点判断,可通过 加 入 0.2g 抗 坏 血 酸 将 其 还 原 为 Fe2+ 来消除 Fe3+ 的干扰,Cu2+ 的干扰可通过加 入 5mL 饱和硫脲溶 液 进 行 掩 蔽。Sb? 易 水 解 形 成 沉淀,可通过加入5mL 100g/L 酒石酸溶液掩蔽 Sb?。In3+ 在 pH 1.5~1.7时会跟 EDTA 络合, 使滴 定 结 果 偏 高,当 试 样 中 铟 含 量 大 于 等 于 0.05%时会导致 滴 定 终 点 出 现 拖 尾 现 象,此 时 可 加入 5 mL 冰 乙 酸 和 适 量 水,用 氨 水 和 精 密 pH 试纸调节至 pH 2.3~2.5,加 热 至 70~80 ℃,以 二甲酚橙为指示剂,用 EDTA 标准溶液滴定铋铟 合 量 ,此 时 溶 液 从 红 色 变 为 亮 黄 为 终 点 ,再 用 原 子 吸收光谱或电感耦合等离子体发射光谱法测定铟 含量,最后从铋铟合量中扣除铟即为铋的 含 量 。 [7] Te?在滴定接近终 点 时 易 还 原 成 单 质,影 响 滴 定 终点颜 色 判 断,当 200 mL 溶 液 中 含 碲 量 大 于 1 mg时,应先加2 滴 200g/L 磺 基 水 杨 酸 溶 液,再 分次加0.2g 抗 坏 血 酸 至 溶 液 红 色 消 失 为 止,消 除 Te?的干扰[8],然后加入5mL 饱和硫脲溶液, 按 照 实 验 方 法 1.2 进 行 滴 定 。
冶 金 分 析 ,2012,32(6):64-67 Metallurgical Analysis,2012,32(6):64-67
文 章 编 号 :1000-7571(2012)06-0064-04
EDTA 滴定法测定锡铋焊料中铋
游玉萍
(广州有色金属研究院分析测试中心,广东广州 510650)
摘 要:采用盐酸-硝酸溶样,高 氯 酸 冒 烟,在 硝 酸 介 质 中 将 锡 转 化 成 偏 锡 酸 沉 淀 与 铋 进 行 分 离,最后用 EDTA 滴定法测定铋含 量,建 立 了 一 种 测 定 锡 铋 焊 料 中 高 含 量 铋 的 方 法。 考 察 了 硝酸用量、锡含量和干 扰 离 子 对 测 定 的 影 响。 结 果 表 明,硝 酸 用 量 为 30 mL 时,锡 可 完 全 沉 淀 ,铋 不 会 水 解 ,锡 铋 分 离 效 果 好 ;偏 锡 酸 沉 淀 会 对 铋 产 生 吸 附 和 包 裹 ,通 过 控 制 试 样 的 称 样 量 可降低干扰;与铋共存的 Cu2+ 、Fe3+ 、Sb?、Te?、In3+ 干扰滴定,其 中 Cu2+ 、Fe3+ 、Sb?、Te? 可通过加入掩蔽剂或控制滴定条件消除干扰,In3+ 与 EDTA 络 合,使 铋 的 测 定 结 果 偏 高,可 用 原子吸收光谱法或电感耦合等离子光谱法测定后从滴定总量中进行扣除 。 本方法用于 Sn20- Bi焊料和 Sn38-Bi焊料中铋的测定,测 得 结 果 与 氢 溴 酸 挥 发-EDTA 滴 定 法 一 致,相 对 标 准 偏 差 (RSD,n=8)小 于 或 等 于 0.14% 。 关 键 词 :铋 ;锡 铋 焊 料 ;滴 定 法 ;EDTA
中图分类号:O655.25 文献标识码:A
锡铋焊料是一种新型优质低熔点焊料,其化 学组分 中 铋 的 含 量 为 30% ~60%,锡 为 20% ~ 40% 。 国 家 标 准 方 法 中 对 铋 的 测 定 方 法 有 原 子 吸 收光 谱 法[1]、硫 脲 光 度 法[2]、碘 化 钾 光 度 法[3],这 些方法 只 能 用 于 低 含 量 铋 (< 1.00 %)的 测 定。 目前,高含量铋(> 1.00 %)的测定没有标准检 测方法。蒋伊 采 [4] 用原子吸收光谱法测定了 低 熔 点合金中含量高达50%的 铋,采 用 此 方 法 测 铋 的 前 提 是 仪 器 要 相 当 稳 定 ,否 则 读 数 漂 移 、溶 液 的 稀 释等因素会造成较大的分析误差。刘树群 采 [5] 用 EDTA 络合锡、铋,氟 化 铵 解 蔽,硝 酸 铅 返 滴 法 测 定了锡铋电镀液 中 的 锡 和 铋,该 方 法 不 适 合 含 有 杂质的 锡 铋 溶 液 中 铋 的 测 定。 谢 孔 文 采 [6] 用 硝 酸、氢 溴 酸 和 高 氯 酸 挥 发 法 分 离 锡,EDTA 滴 定 法测 定 合 金 中 的 铋,此 方 法 需 多 次 挥 锡,操 作 繁 琐 ,而 且 挥 锡 过 程 中 铋 也 会 挥 发 损 失 ,导 致 测 定 结 果偏低。 本 文 探 索 了 盐 酸-硝 酸 溶 样,高 氯 酸 冒 烟,在硝酸介 质 中 分 离 锡,并 采 用 EDTA 滴 定 法 测 定 锡 铋 焊 料 中 铋 的 方 法 。 铅 、银 、锌 元 素 对 测 定 不 产 生 干 扰 ,少 量 铜 、铁 、锑 、碲 元 素 的 干 扰 可 以 通
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YOU Yu-ping.Determination of bismuth in tin-bismuth solder by EDTA titration.Metallurgical Analysis,2012,32(6):64-67
3 样品分析
杯 中 ,用 少 许 水 润 湿 ,加5mL 盐 酸 ,微 热 溶 解 ,再 加 10 mL 硝 酸 ,低 温 加 热 溶 解 完 全 后 取 下 ,加5mL 高
金属铋 (99.99 %)置 于 烧 杯 中,加 40 mL 硝 酸 (1+1),加 热 溶 解 ,煮 沸 驱 除 氮 的 氧 化 物 后 ,冷 却 , 移入200mL 容 量 瓶 中,以 水 定 容;锡 标 准 溶 液: 0.021 0 mol/L,称 取 0.498 5 g 金 属 锡 (99.95 %)置于100mL 烧杯中,加20 mL 盐酸,加盖表 面皿(放置过夜),锡溶解完全后再 补 加 10 mL 盐 酸,将溶液移入200mL 容量瓶中,以水定容;ED- TA 标准溶液:0.010 2mol/L,称取3.8g 乙二胺 四乙 酸 二 钠 于 250 mL 烧 杯 中,加 水 溶 解,移 入 1 000 mL容 量 瓶 中 ,以 水 定 容 ,静 置 后 进 行 标 定 。
在锡铋焊料检测过程中,由于前处理溶液中锡 氯酸,加热蒸发至1~2mL,取下冷却后吹少量水,
80mL 水,0.2g抗坏 血 酸,5 mL 饱 和 硫 脲 溶 液,
用 EDTA 滴定溶液至黄色变浅,加3~4滴1g/L
二甲酚 橙 溶 液,采 用 精 密 pH 试 纸 和 200g/L 乙
酸钠 溶 液 调 酸 度 至 pH 1.5~1.7,加 水 至 200
mL,滴 定 溶 液 由 红 色 变 为 亮 黄 色 ,即 为 终 点 ,根 据
可 完 全 沉 淀 ,铋 也 不 会 发 生 水 解 ,且 滴 定 终 点 容 易 判断。 2.2 锡 含 量
在硝酸介质中,偏 锡 酸 呈 白 色 无 定 形 粉 末 或 凝 胶 状 态 ,沉 淀 过 程 中 可 能 会 包 裹 少 量 铋 ,导 致 铋 的测定结果 偏 低。 按 照 实 验 方 法 1.2,分 别 加 入 锡含量为10、20、30、40、50、60、70、80 mg 的 标 准 溶液进行试验,通 过 考 察 铋 的 回 收 率 来 分 析 偏 锡 酸对铋的包 裹 情 况。 结 果 表 明,当 溶 液 中 锡 含 量 为10~50 mg 时,铋 的 回 收 率 在 99% ~100% 之 间;当 锡 含 量 为 50~80 mg 时,铋 的 回 收 率 由 99%下降至97%,可见铋的 回 收 率 随 着 试 液 中 锡 的增加逐渐降低,说 明 偏 锡 酸 在 沉 淀 过 程 中 会 吸 附 包 裹 铋 。 因 此 ,在 锡 铋 合 金 的 日 常 检 测 中 ,尤 其 对 锡 含 量 较 高 的 样 品 ,必 须 控 制 试 样 的 称 样 量 ,保 证前处理试液中锡的含量在 50 mg以下,以 减 少 偏锡酸沉淀对铋的吸附和包裹。 2.3 共 存 元 素 的 影 响
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游玉萍 .EDTA 滴定法测定锡铋焊料中铋.冶金分析,2012,32(6):64-67
g抗坏 血 酸,5 mL 饱 和 硫 脲 溶 液,5 mL100g/L
酒石酸溶液,用 EDTA 标 准 溶 液 滴 至 黄 色 变 浅,
加3~4滴1g/L 二甲酚橙溶液,采用精密 pH 试 纸 和 2Hale Waihona Puke Baidu0g/L 乙 酸 钠 溶 液 调 酸 度 至 pH 1.5~ 1.7,加 水 至 200 mL,滴 定 溶 液 至 亮 黄 色,即 为 终
过加入掩蔽剂或 控 制 滴 定 条 件 进 行 消 除,铟 干 扰 铋 的 测 定 ,但 可 通 过 滴 定 铋 铟 总 量 ,利 用 原 子 吸 收 光谱法测定铟后予以扣除。本方法适合锡铋焊料 中高含量铋的快速测定。
1 实验部分
1.1 主 要 仪 器 和 试 剂 铋标准溶液:0.012 0 mol/L,称 取 0.500 0g
消耗的 EDTA 标准溶液体积和浓度,计算铋的含
量。
m = 209×c×V1
(1)
式(1)中:m 为 铋 的 含 量,g;209 为 铋 的 分 子
量;c为 EDTA 标 准 溶 液 浓 度,mol/L;V1 为 所 消
耗 EDTA 标准溶液的体积,mL。
2 结果与讨论
2.1 硝 酸 用 量 EDTA 滴定铋的最佳 pH 值为 1.5~1.7,在
点,平行进 行 5 次 滴 定,计 算 EDTA 标 准 溶 液 的
平均浓度。
以 上 所 用 试 剂 均 为 分 析 纯 ,水 为 去 离 子 水 。
1.2 实 验 方 法
移取 20.00 mL 铋 标 准 溶 液 和 10.00 mL 锡
标准溶液 于 200 mL 烧 杯 中,加 入 5 mL 高 氯 酸,
此酸度下 Sn4+ 会形成偏锡 酸 白 色 沉 淀,干 扰 铋 的 滴定 终 点,因 此,必 须 将 锡 分 离 后 才 能 准 确 滴 定 铋。实验中利用锡在强硝酸介质下形成偏锡酸沉 淀这一性质进行锡的分 离,按 照 实 验 方 法 1.2,分 别加入 20、25、30、35、40、50 mL 硝 酸 进 行 试 验, 通过考察铋的回收率来确定合适的硝酸用量。结 果表明,当硝酸用量小于 25 mL 时,铋 部 分 水 解, 测得铋 回 收 率 小 于 99%;当 硝 酸 用 量 为 25~35 mL 时,测 得 铋 的 回 收 率 在 99% ~101% 之 间;当 硝酸的用 量 为 35~50 mL 时,滴 定 终 点 开 始 拖 尾,测 得 铋 的 回 收 率 在 101% ~108% 之 间。 因 此,实验选 择 加 入 30 mL 硝 酸。 在 此 酸 度 下,锡
盖上表 面 皿,加 热 冒 烟 至 试 液 剩 下 1~2 mL 左
右,取下稍冷,吹 少 量 水,加 入 30 mL 硝 酸,盖 上
表面皿,煮沸试液并维 持 5~10 min,冷 却 后 转 移
到 100 mL 容 量 瓶 定 容。 用 慢 速 滤 纸 进 行 干 过
滤,分取 25.00 mL 滤 液 于 500 mL 锥 形 瓶 中,加
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