Tải bản đầy đủ

Luận văn: Nghiên cứu phân tích hàm lượng P và Mn trong gang và thép bằng phương pháp trắc quang

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn



ĐAI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÁI NGUYÊN
-------------



Nguyễn Lệ Thúy






NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG P VÀ Mn
TRONG GANG VÀ THÉP
BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG






LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC















THÁI NGUYÊN - 2010


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn



ĐAI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÁI NGUYÊN
-------------


Nguyễn Lệ Thúy









NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG P VÀ Mn
TRONG GANG VÀ THÉP
BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG


Chuyên ngành: HÓA PHÂN TÍCH
Mã số: 60 44 29



LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐÀO VĂN BẢY








THÁI NGUYÊN - 2010


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Môc lôc
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................2
1.1. KHÁI QUÁT VỀ QUẶNG VÀ GANG THÉP ....................................................2
1.1.1. Quặng ...........................................................................................................2
1.1.2. Các tổ chức của hợp kim Fe – C [18]-Tr18 ...................................................3
1.1.3. Gang [6]-Tr227 .............................................................................................3
1.1.4. Thép [6]-Tr252 .............................................................................................4
1.2. ẢNH HƢỞNG CỦA P VÀ Mn ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA GANG THÉP .............6
1.2.1. Ảnh hƣởng của P và Mn đến tính chất của gang ............................................6
1.2.2. Ảnh hƣởng của P và Mn đến tính chất của thép.............................................6
1.3. TÌNH HÌNH PHÂN TÍCH P, Mn TRONG GANG THÉP ...................................7
1.4. TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG GANG THÉP [5] ..........................8
1.5. TÍNH CHẤT CỦA P ...........................................................................................9
1.5.1. Tính chất của P nguyên tố [11]......................................................................9
1.5.2. Các phản ứng phát hiện ion photphat ............................................................9
1.5.3. Trạng thái tự nhiên của P ............................................................................ 10
1.6. TÍNH CHẤT CỦA Mn ...................................................................................... 11
1.6.1. Tính chất vật lý của Mn .............................................................................. 11
1.6.2. Tính chất hóa học của Mn ........................................................................... 11
1.6.3. Cac phản ứng phát hiện ion Mn
2+
................................................................ 12
1.6.4. Trạng thái tự nhiên và ứng dụng của Mn ..................................................... 13
1.7. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P ............................................... 14
1.7.1. Xác định hàm lƣợng P bằng phƣơng pháp trọng lƣợng................................ 15
1.7.2. Xác định hàm lƣợng P bằng phƣơng pháp thể tích [25] ............................... 15
1.7.3. Xác định hàm lƣợng P bằng phƣơng pháp trắc quang.................................. 16
1.8. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Mn ............................................ 18
1.8.1. Xác định hàm lƣợng Mn bằng phƣơng pháp thể tích [25] ............................ 18
1.8.2. Xác định hàm lƣợng Mn bằng trắc quang dung dịch MnO
4
-
[105] ............... 19
1.8.3. Xác định Mn bằng phƣơng pháp trắc quang với thuốc thử formaldoxim
[17, 22,28] ............................................................................................................ 19
1.8.4. Xác định Mn bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) .................. 20
CHƢƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................ 21
2.1. DỤNG CỤ, MÁY MÓC, HÓA CHẤT .............................................................. 21
2.1.1. Dụng cụ, máy móc ...................................................................................... 21
2.1.2. Hóa chất ...................................................................................................... 21
2.2. NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P ..................... 23
2.2.1. Khảo sát sự hình thành các phổ hấp thụ electron ......................................... 23
2.2.2. Khảo sát các điều kiện tối ƣu ...................................................................... 23
2.2.3. Xây dựng phổ hấp thụ electron của hợp chất màu xanh molipden ............... 25
2.2.4. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng P ............................................ 25
2.2.5. Đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định P ........................................ 25
2.3. NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MANGAN ............................... 27
2.3.1. Khảo sát sự hình thành phổ hấp thụ electron của phức màu đỏ cam ............ 27
2.3.2. Khảo sát điều kiện tối ƣu cho phản ứng tạo phức màu................................. 27
2.3.3. Xây dựng phổ hấp thụ electron của phức màu ............................................ 29
2.3.4. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định Mn [17,21] .............................................. 29
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2.3.5. Đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định Mn ..................................... 30
2.4. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ........................................................................... 31
2.4.1. Chuẩn bị các mẫu gang thép chuẩn ............................................................. 31
2.4.2. Chuẩn bị các mẫu gang thép sản xuất trong nƣớc ........................................ 31
2.5. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÍ MẪU ......................................................................... 32
2.5.1. Xử lí mẫu gang, thép để xác định P ............................................................. 32
2.5.2. Xử lí mẫu gang, thép để xác định Mn .......................................................... 34
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 39
3.1. XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P ........................ 39
3.1.1. Kết quả khảo sát sự hình thành các phổ hấp thụ electron của hệ màu .......... 39
3.1.2. Kết quả khảo sát các điều kiện tối ƣu cho phản ứng tạo màu ....................... 39
3.1.3. Kết quả chụp phổ hấp thụ electron của hợp chất màu xanh molipden .......... 42
3.1.4. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng P ............................................ 43
3.2. XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Mn .................... 46
3.2.1. Kết quả khảo sát sự hình thành các phổ hấp thụ electron của hệ .................. 46
3.2.2. Kết quả khảo sát các điều kiện tối ƣu cho phản ứng tạo phức màu .............. 46
3.2.3. Kết quả chụp phổ hấp thụ electron của phức màu đỏ cam ........................... 49
3.2.4. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng Mn ......................................... 51
3.3. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P, Mn TRONG CÁC MẪU GANG,
THÉP CHUẨN ........................................................................................................ 55
3.3.1. Kết quả phân tích mẫu thép chuẩn Trung Quôc (TC số 7/2009) .................. 55
3.3.2. Kết quả phân tích mẫu thép chuẩn Trung Quôc (TC số 15/2009) ................ 55
3.3.3. Kết quả phân tích mẫu thép chuẩn Trung Quôc (TC số 20/2009) ................ 56
3.3.4. Kết quả phân tích mẫu gang chuẩn Trung Quôc (TC số 1-92/2009) ............ 56
Nhận xét ............................................................................................................... 56
3.4. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P, Mn TRONG CÁC MẪU GANG,
THÉP THÁI NGUYÊN............................................................................................ 57
3.4.1. Kết quả phân tích mẫu gang trục cán mẻ số 469 (06/4/2010) ...................... 57
3.4.2. Kết quả phân tích mẫu gang trục cán mẻ số 471 (07/4/2010) ...................... 57
3.4.3. Kết quả phân tích mẫu gang trục cán mẻ số 479 (13/4/2010) ...................... 58
3.4.4. Kết quả phân tích mẫu thép CT3 mẻ số 617 (21/5/2010) ............................. 58
3.4.5. Kết quả phân tích mẫu thép CT3 mẻ số 622 (23/5/2010) ............................. 59
3.4.6. Kết quả phân tích mẫu thép CT3 mẻ số 624 (24/5/2010) ............................. 59
3.5. QUY TRÌNH PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P TRONG CÁC MẪU
GANG, THÉP .......................................................................................................... 60
3.5.1. Nguyên tắc .................................................................................................. 60
3.5.2. Cách tiến hành ............................................................................................ 61
3.5.3. Công thức tính kết quả ................................................................................ 62
3.6. QUY TRÌNH PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Mn TRONG CÁC
MẪU GANG, THÉP ................................................................................................ 62
3.6.1. Nguyên tắc .................................................................................................. 62
3.6.2. Cách tiến hành ............................................................................................ 63
3.6.3. Công thức tính kết quả ................................................................................ 65
KẾT LUẬN ................................................................................................................ 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 67
PHỤ LỤC ................................................................................................................... 70
Phụ lục 1. Xử lí đƣờng chuẩn xác định P bằng thống kê toán học ........................ 70
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Phụ lục 2. Xử lí đƣờng chuẩn xác định P bằng chƣơng trình Excel ....................... 71
Phụ lục 3. Xử lí thống kê, đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định P .......... 72
Phụ lục 4. Xử lí thống kê - đánh giá các kết quả thực nghiệm ............................... 75
Phụ lục 5. Hình ảnh phức màu của Mn
2+
với formaldoxim ................................... 83

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Giới hạn lƣợng chứa % các nguyên tố để phân chia gianh giới .................... 5
giữa tạp chất và nguyên tố hợp kim.............................................................................. 5
Bảng 1.2. Đối chiếu một số mác thép, gang theo các nƣớc[5]-Tr 14............................. 8
Bảng 2.1. Chuẩn bị các dung dịch màu ở các thể tích TNKH khác nhau .................... 24
Bảng 2.2. Chuẩn bị các dung dịch màu ở các giá trị pH khác nhau............................. 27
Bảng 2.3. Chuẩn bị các dung dịch màu ở các thể tích thuốc thử khác nhau ................ 28
Bảng 2.4. Chuẩn bị các dung dịch màu để xây dựng đƣờng chuẩn ............................. 30
Bảng 2.5. Các mẫu gang thép tiêu chuẩn Trung Quốc ................................................ 31
Bảng 2.6a. Các mẫu gang sản xuất tại Thái Nguyên ................................................... 31
Bảng 2.6b. Các mẫu thép sản xuất tại Thái Nguyên ................................................... 31
Bảng 3.1. Dãy dung dịch chuẩn để xây dựng đƣờng chuẩn xác định P ....................... 43
Bảng 3.2. Đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định P ....................................... 45
bằng xử lí thống kê (xem phụ lục 3) ........................................................................... 45
Bảng 3.3. Các dung dịch màu ở các giá trị pH khác nhau ........................................... 46
và các giá trị mật độ quang A .................................................................................... 46
Bảng 3.4. Các dung dịch màu ở các thể tích thuốc thử khác nhau .............................. 47
và giá trị mật độ quang A ........................................................................................... 47
Bảng 3.5. Sự phụ thuộc mật độ quang A của phức màu vào thời gian ........................ 48
ở bƣớc sóng lý thuyết 450nm ..................................................................................... 48
Bảng 3.6. Sự phụ thuộc mật độ quang A vào bƣớc sóng ............................................ 50
của 3 dung dịch có nồng độ khác nhau ....................................................................... 50
Bảng 3.7. Chuẩn bị các dung dịch màu để xây dựng đƣờng chuẩn xác định Mn ........ 51
Bảng 3.8. Xử lý thống kê đƣờng chuẩn theo phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu ....... 52
Bảng 3.9. Kết quả xác định lại nồng độ Mn theo đƣờng chuẩn .................................. 53
Bảng 3.10. Xử lý thống kê kết quả phân tích các mẫu có cùng nồng độ .................... 54
Bảng 3.11. Kết quả xác định hàm lƣợng P và Mn trong mẫu thép chuẩn .................... 55
(Mẫu thép TC số 7 (Trung Quốc SX: 2009) ............................................................... 55
Bảng 3.12. Kết quả xác định hàm lƣợng P và Mn trong mẫu thép chuẩn .................... 55
(Mẫu thép TC số 15 (Trung Quốc SX: 2009) ............................................................. 55
Bảng 3.13. Kết quả xác định hàm lƣợng P và Mn trong mẫu thép chuẩn .................... 56
(Mẫu thép TC số 20 (Trung Quốc SX: 2009) ............................................................. 56
Bảng 3.14. Kết quả xác định hàm lƣợng P và Mn trong mẫu gang chuẩn ................... 56
(Mẫu gang hợp kim TC số 1-92 (Trung Quốc SX: 2009) ........................................... 56
Bảng 3.15a. Kết quả xác định hàm lƣợng P trong mẫu gang ..................................... 57
sản xuất tại Thái Nguyên (Mẫu gang trục cán mẻ số 469 (06/4/2010) ........................ 57
Bảng 3.15b. Kết quả xác định hàm lƣợng Mn trong mẫu gang ................................... 57
sản xuất tại Thái Nguyên (Mẫu gang trục cán mẻ số 469 (06/4/2010) ........................ 57
Bảng 3.16a. Kết quả xác định hàm lƣợng P trong mẫu gang ..................................... 57
sản xuất tại Thái Nguyên (Mẫu gang trục cán mẻ số 471 (07/4/2010) ........................ 57
Bảng 3.16b. Kết quả xác định hàm lƣợng Mn trong mẫu gang .................................. 57
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

sản xuất tại Thái Nguyên (Mẫu gang trục cán mẻ số 471 (07/4/2010) ........................ 57
Bảng 3.17a. Kết quả xác định hàm lƣợng P trong mẫu gang ...................................... 58
sản xuất tại Thái Nguyên (Mẫu gang trục cán mẻ số 479 (13/4/2010) ........................ 58
Bảng 3.17b. Kết quả xác định hàm lƣợng Mn trong mẫu gang ................................... 58
sản xuất tại Thái Nguyên (Mẫu gang trục cán mẻ số 479 (13/4/2010) ........................ 58
Bảng 3.18a. Kết quả xác định hàm lƣợng P trong mẫu thép ....................................... 58
sản xuất tại Thái Nguyên (Mẫu thép CT3 mẻ số 617 (21/5/2010) ............................. 58
Bảng 3.18b. Kết quả xác định hàm lƣợng Mn trong mẫu thép .................................... 58
sản xuất tại Thái Nguyên (Mẫu thép CT3 mẻ số 617 (21/5/2010) ............................. 58
Bảng 3.19a. Kết quả xác định hàm lƣợng P trong mẫu thép ....................................... 59
sản xuất tại Thái Nguyên (Mẫu thép CT3 mẻ số 622 (23/5/2010) ............................. 59
Bảng 3.19b. Kết quả xác định hàm lƣợng Mn trong mẫu thép .................................... 59
sản xuất tại Thái Nguyên (Mẫu thép CT3 mẻ số 622 (23/5/2010) ............................. 59
Bảng 3.20a. Kết quả xác định hàm lƣợng P trong mẫu thép ....................................... 59
sản xuất tại Thái Nguyên (Mẫu thép CT3 mẻ số 624 (24/5/2010) ............................. 59
Bảng 3.20b. Kết quả xác định hàm lƣợng Mn trong mẫu thép .................................... 59
sản xuất tại Thái Nguyên (Mẫu thép CT3 mẻ số 624 (24/5/2010) ............................. 59

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 3.1. Phổ đồ chứng minh sự tạo thành hợp chất màu xanh molipden .................. 39
Hình 3.2. Ảnh hƣởng của pH đến phản ứng tạo hợp chất màu xanh molipden............ 39
Hình 3.3. Ảnh hƣởng của Si dến phản ứng tạo hợp chất màu xanh molipden sử dụng
thuốc thử R không có kali antimonyl tactrat ....................................................... 40
Hình 3.4. ảnh hƣởng của Si dến phản ứng tạo hợp chất màu xanh molipden ............. 40
sử dụng TNKH có kali antimonyl tactrat.................................................................... 40
Hình 3.5. Sự phụ thuộc mật độ quang của hợp chất màu xanh molipden .................... 41
vào thể tích TNKH..................................................................................................... 41
Hình 3.6. Sự phụ thuộc mật độ quang của hợp chất màu xanh molipden .................... 41
vào thời gian .............................................................................................................. 42
Hình 3.7a. Phổ hấp thụ electon của một dung dịch màu xanh molipden ..................... 42
Hình 3.7b. Phổ hấp thụ của loạt dung dịch màu xanh molipden ................................. 43
Hình 3.8. Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng P (sự phụ thuộc A – f(C
P
) .................... 44
Hình 3.9. Sự tạo thành phổ hấp thụ electron ............................................................... 46
Hình 3.10. Ảnh hƣởng của pH đén phản ứng tạo phức màu A = f(pH) ....................... 47
Đo tại bƣớc sóng lý thuyết 450nm ............................................................................. 47
Hình 3.11. Sự phụ thuộc mật độ quang vào thể tích thuốc thử formaldoxime(đo tại
bƣớc sóng lý thuyết 450nm) ............................................................................... 48
Hình 3.12. Đồ thị sự phụ thuộc độ hấp thụ vào thời gian............................................ 49
ở bƣớc sóng lý thuyết 450nm. .................................................................................... 49
Hình 3.13. Phổ hấp thụ electron của 3 dung dịch nồng độ khác nhau ......................... 49
Trong dải bƣớc sóng λ = 400 – 600 nm ..................................................................... 49
Hình 3.14. Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng Mn sự phụ thuộc A – f(C
Mn
) ............... 51


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

1
MỞ ĐẦU

Loài ngƣời đã biết sử dụng kim loại t hơn 7.000 năm trƣớc , đó là cá c
kim loạ i có sẵ n trong t ự nhiên nhƣ vàng , bạc, đồ ng,… Sau đó con ngƣờ i đã biế t
gia công (luyệ n, đú c, rn,..) kim loạ i . Đá ng chú ý là ở phƣơng đông (Trung
Quốc, Ấn Độ, Việt nam...) đã có lịch sử sử dụng kim loại rất lâu đời . Ở Ấn Độ
ngƣờ i ta đã tìm đƣ ợc các thanh kiếm có có niên đại trƣớc công nguyên khoảng
3.000 năm.
Ở nƣớc ta cho thấy , chng ta có nền văn minh t rất sớm , vớ i lị ch sƣ̉
khoảng 4.000 năm, bằng cá c cuộ c khai quậ t trong nhƣ̃ ng năm qua đã chƣ́ ng tỏ
cha ông ta cá ch đây hàng mấy nghìn năm , đã số ng ở thờ i kỳ đồ đồ ng rấ t thị nh
vƣợ ng tiêu biể u là nề n văn hoá Bắ c Sơn , Đông Sơn...
Thờ i xƣa loà i ngƣờ i chỉ biế t và hiể u kim loạ i qua kinh nghiệ m sƣ̉ dụ ng củ a
mình và chƣa biết đƣợc bản chất của nó. Lịch sử khoa học về kim loại mới ch
bắ t đầ u và phá t triể n thậ t sƣ̣ tƣ̀ thế kỷ XVIII , khi công nghiệ p và giao thông
đƣờ ng s ắt ở các nƣớc tƣ bản châu  u phá t triể n mạ nh , đò i hỏ i phả i có nhiề u
gang, thép với chất lƣợng tố t.
Vì vậy, Thép và Gang chiếm vị trí cực k quan trọng trong các ngành chế
tạo cơ khí, quố c phò ng, giao thông, vậ n tả i, xây dƣ̣ ng cũ ng nhƣ trong mọ i ngà nh
kinh tế quố c dân. So với thép, gang là loại vật liệu kim loại rẻ, dễ chế tạo hơn và
có một số đặc tính khác, do đó trong thực tế gang đƣợc sử dụng rất rộng rãi và
thậm trí có thể thay thế thép trong một số điều kiện cho phép [3]-Tr227.
Gang và Thé p là vậ t liệ u không thể thiế u đƣợ c củ a công nghi ệp, Thép lại
đƣợ c sản xuất tƣ̀ Gang, bở i vậ y luyệ n gang là mộ t trong nhƣ̃ ng công việ c quan
trong nhấ t củ a ngà nh luyệ n kim . Muố n kiể m tra , đá nh giá đƣợ c chấ t lƣợ ng củ a
Gang và Thé p thì phả i phân tí ch đƣợ c thà nh phầ n hóa họ c củ a chúng. Vì thành
phầ n hóa học ảnh hƣởng rất lớn đến các tính chất của kim loại và hợp kim , do
đó việc xác định thành phn hóa học và hàm lƣợng của chng liên quan mật
thiế t đế n công việ c nghiên cƣ́ u và công nghệ chế tạo hợ p kim . Trong sả n xuấ t ,
do bả o quả n không tố t có thể gây nhm lẫn cá c số hiệ u thé p , khi đó việ c xá c
định thà nh phầ n hoá họ c để khẳng định mác thép là rấ t cn thiết và quang trọng.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. KHÁI QUÁT VỀ QUẶNG VÀ GANG THÉP
1.1.1. Quặng
Ở Việt nam có khá nhiều các mỏ quặng là tài nguyên liên quan đến công
nghiệp gang thép nhƣ: Quặng sắt, quặng cromit, quặng mangan, quặng niken, …
Theo đánh giá sơ bộ, tổng trữ lƣợng quặng sắt khoảng 910 triệu tấn, nhƣng
trữ lƣợng quặng có khả năng khai thác ch vào khoảng 513 triệu tấn. Đáng ch ý
là mỏ sắt Thạch khê (Hà Tĩnh) là mỏ sắt lớn nhất, tổng trữ lƣợng tính đến độ sâu
700m là khoảng 544 triệu tấn, nhƣng trữ lƣợng quặng khai thác đƣợc tính đến độ
sâu 400m là khoảng 286 triệu tấn. Quặng vùng Thái Nguyên và Quý Xa (Lào Cai)
có hàm lƣơng Mn khá cao, ƣớc tính hàm lƣợng Mn trong quặng khoảng 2 – 3
triệu tấn [3]-Tr16. Quặng chứa Fe có nhiều loại [13]-Tr27:
- Quặng manhêtit (quặng sắt t) chủ yếu ở dạng Fe
3
O
4
. Hàm lƣợng Fe
t 45 -70%, đƣợc coi là quặng giàu khi hàm lƣợng Fe ≥ 60%. Quặng
này chắc, đặc nên khó hoàn nguyên.
- Quặng hêmatit (quặng sắt đỏ) chủ yếu ở dạng Fe
2
O
3
. Hàm lƣợng Fe t
40 -60%, đƣợc coi là quặng giàu khi hàm lƣợng Fe ≥ 50%. Quặng này
dễ hoàn nguyên hơn quặng manhêtit.
- Quặng limonit (quặng sắt nâu) chủ yếu ở dạng Fe
2
O
3
.nH
2
O, hay gặp
loại Fe
2
O
3
.3H
2
O. Hàm lƣợng Fe t 30 – 45%, đƣợc coi là quặng giàu
khi hàm lƣợng Fe ≥ 45%. Loại quặng này ngho Fe nhƣng do độ xốp
cao nên dễ hoàn nguyên nhất.
Quặng cromit sa khoáng vùng Ni Nƣa (Thanh Hóa) có trữ lƣợng lớn,
khoảng 20 triệu tấn. Ngoài Cr, quặng còn chứa Ni (0,7%) và Co (0,05%). Sau khi
tuyển đãi, tinh quặng cromit chứa Cr
2
O
3
tới 45 – 50%, tính quặng có t lệ Fe
tƣơng đối cao.
Quặng mangan tập trung ở Cao Bằng và Tuyên Quang. Mỏ quặng Mn ở Tốc
Tác (Cao Bằng) có trữ lƣợng khoảng 1,4 tiệu tấn, với hàm lƣợng Mn t 28 – 34%,
tiw lệ Mn/Mn = 50/50 là khá cao. Mỏ quặng Mn ở Chiêm Hóa (Tuyên Quang) có
trữ lƣợng khá hơn, nhƣng chất lƣợng lại kém hơn. Gn đây mới phát hiện mỏ
quặng Mn ở Nghệ An, Hà Tĩnh và một số nơi khác [3]-Tr16. Quặng mangan là
nguyên liệu chính để điểu chế ferromangan. Trong thành phẩn của quặng Mn còn
có nhiều loại oxit khác nhƣ: SiO
2
, Al
2
O
3
, CaO, MgO…[12]-Tr191.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3
1.1.2. Các tổ chức của hợp kim Fe – C [18]-Tr18
Ở trạng thái rắn, hệ hợp kim Fe – C tồn tại các tổ chức một pha và hai pha
gồm:
- Tổ chức xementit (Xe): là hợp chất hóa học của Fe và C (C = 6,67%), đây là
một tổ chức có độ cứng cao, tính công nghệ kém, độ giòn lớn nhƣng chịu mài
mòn tốt.
- Tổ chức ostennit (γ,Os): là dung dịch đặc xen kẽ của C trong Fe(γ) – sắt
ostennit. Lƣợng hòa tan C tối đa là 2,14% ở 1147
o
C. Tại 727
o
C lƣợng hòa tan C
là 0,8%. Ostennit là pha dẻo và dai rất dễ biến dạng.
- Tổ chức Ferit (α,F): là dung dịch đặc xen kẽ của C trong Fe(α). Lƣợng hòa tan
C trong ferit nhỏ. Ở 727
o
C hòa tan C là 0,02%. Nhiệt độ càng giảm lƣợng hòa
tan càng giảm nên có thể coi ferit là sắt nguyên chất.
- Tổ chức Pecit (P): là một tổ chức gồm hai pha, là hỗn hợp cơ học của ferit và
xementit. Khi hạ nhiệt độ xuống dƣới 727
o
C cả ferit và xementit cùng kết tinh ở
thể rắn tạo nên cùng tinh peclit có số lƣợng lớn nhất. Tính chất cơ học của pclit
tùy thuộc vào lƣợng ferit và xementit và phụ thuộc vào hình dạng của xementit.
- Tổ chức Ledeburit (L): là hỗn hợp cơ học cùng tinh của ostennit và xementit.
Tại 1147
o
C và 4,43%C cùng tinh ledeburit hình thành. Ledeburit có độ cứng cao
và giòn.
1.1.3. Gang [6]-Tr227
Gang là hợp kim Fe – C với hàm lƣợng C >2% (đng ra là 2,14%), nhƣng
cao nhất cũng ch cho phép hàm lƣợng C trong gang ở mức < 6,67% [18]-Tr21.
Về thành phn hóa học cac bon là nguyên tố quan trọng trong gang. Thƣờng
không sử dụng loại gang có hàm lƣợng C cao hơn 4%. Hai nguyên tố khác
thƣờng gặp trong gang với hàm lƣợng khá lớn (t 0,5 – trên 2%) là Mn và Si. Hai
nguyên tố này có tác dụng điều chnh sự tạo graphit và cơ tính của gang. P và S là
hai nguyên tố có mặt trong gang với hàm lƣợng khá ít, ch vào khoảng 0,05 –
0,5%. Trong đó S là nguyên tố có hại đối với gang, sự có mặt của S càng ít càng
tốt. Ngoài ra trong gang còn có thể có mặt một số nguyên tố hợp kim nhƣ: Cr, Ni,
Mo... và một số nguyên tố biến tính nhƣ: Mg, Ce... [6]-tr228.
Do có hàm lƣợng C cao hơn thép, nên tổ chức của gang ở nhiệt độ thƣờng
cũng nhƣ ở nhiệt độ cao đều tồn tại ở dạng xementit cao. Đặc tính chung của
gang là cứng và giòn, có nhiệt độ nóng chảy thấp, dễ đc [18]-Tr21.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

4
Dựa vào tổ chức tế vi, ngƣời ta chia gang thành các loại gang: trắng, xám,
cu, dẻo. Gang trắng là gang trong đó tất cả C đều ở dạng liên kết trong hợp chất
xêmentit Fe
3
C. Các gang xám, cu, dẻo là loại gang trong đó phn lớn hay tất cả
C đều ở dạng tự do – graphit. Tổ chức tế vi của gang có graphit phụ thuộc vào t
lệ phân bố của C ở pha graphit và xêmentit. Ngƣời ta chia tổ chức của chng ra
hai phn: phn phi kim loại – graphit và phn nền kim loại (gồm ferit và
xêmentit). Chính do đặc điểm về tổ chức tế vi mà các loại gang có cơ tính và công
dụng khác nhau [6]-tr228.
Xêmentit Fe
3
C là pha không hoàn toàn ổn định, ở một chế độ nhiệt nhất
định (700 – 800
O
C) chng bị phân hủy [6]-tr233:
- Thành auxtenit và graphit:
Fe
3
C → Fe
γ
(C) (auxtenit) + C (graphit) (1.1)
- Thành ferit và graphit:
Fe
3
C → Fe
α
(ferit) + C (graphit) (1.2)
Lợi dụng tính chất phân hóa xêmentit ở trạng thái rắn, ngƣời ta tiến hành
nhiệt luyện gang để đạt mức độ graphit nhƣ mong muốn.
1.1.4. Thép [6]-Tr252
Cũng tƣơng tự nhƣ gang, thép là hợp kim Fe – C với hàm lƣợng C <2,14%.
Cac bon là nguyên tố quan trọng nhất, quyết định chủ yếu đến tổ chức và cơ tính
của tất cả các loại thép. Về thành phn hóa học, thép không phải là hợp kim ch
gồm có Fe và C mà còn có mặt nhiều nguyên tố khác. Đó là các nguyên tố thƣờng
xuyên có trong mọi loại thép với một lƣợng giới hạn mà ta gọi là các tạp chất
thƣờng có. Ngƣời ta chia thép thành hai loại: Thép cac bon và thép hợp kim.
1. Thép cac bon
Thép cac bon là loại thép thông thƣờng, ngoài Fe và C còn chứa các tạp
chất thƣờng có. Trong số tạp chất thƣờng có chủ yếu gồm:
- Mn và Si: chng có mặt trong thép do có sẵn trong nguyên liệu quặng sắt và khi
luyện thép ngƣời ta cho thêm ferosilic, feromangan để khử oxi. Mn và Si là hai
nguyên tố có lợi, chng nâng cao cơ tính của thép. Trong các điều kiện thông
thƣờng của luyện kim chng có mặt với hàm lƣợng Mn <0,8%, Si <0,5% [6]-
Tr252.
- P và S: chúng có mặt trong thép do có sẵn trong nguyên liệu quặng sắt và nhiên
liêu. Hai nguyên tố P và S đều là tạp chất có hại, do đó trong quá trình luyện cn
phải khử bỏ chng. Việc khử loại bỏ P và S rất tốn kém, nên ch cn làm giảm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

5
hàm lƣợng của chng đến một giá trị nhất định, gây ảnh hƣởng không đáng kể.
Trong tuyệt đại đa số các loại thép hàm lƣợng của mỗi nguyên tố này ch <0,05%.
Với bất k loại thép cac bon nào cũng chứa các nguyên tố sau trong giới
hạn nhất định: C < 2%, Mn < 0,8%, Si ≤ 0,5%, P < 0,05%, S < 0,05%.
- Hiện nay công nghiệp luyện kim sử dụng ngày càng nhiều sắt, thép vụn (phế
liệu) do các ngành kinh tế, quốc phòng thải ra, nên trong đó có nhiều bộ phận làm
bằng thép hợp kim, vì thế trong thép C có thể có lẫn một lƣợng nhỏ các nguyên tố
hợp kim: Cr, Ni, Cu với hàm lƣợng < 0,2% và W, Mo, Ti với hàm lƣợng < 0,1%.
- Trong thép C thƣờng có các khí hòa tan nhƣ: N
2
, O
2
, H
2
với lƣợng rất ít, chng
là những tạp chất có hại. Việc xác định hàm lƣợng các khí rất khó khăn, nên còn
gọi chng là các tạp chất ẩn.
2. Thép hợp kim [6]-Tr264.
Thép hợp kim là loại thép ngoài Fe, C và các tạp chất thƣờng có, ngƣời ta
cố ý đƣa vào các nguyên tố đặc biệt với một lƣợng nhất định để làm thay đổi tổ
chức và tính chất của thép. Đó là các nguyên tố hợp kim. Các nguyên tố hợp kim
thƣờng dùng là: Cr, Ni, Mn, Si, W, V, Mo, Ti, Cu, và B, trong số đó có nguyên tố
với hàm lƣợng rất ít dóng vai trò nhƣ là các tạp chất.
Bảng 1.1. Giới hạn lượng chứa % các nguyên tố để phân chia gianh giới
giữa tạp chất và nguyên tố hợp kim

%Mn %Si %Cr %Ni %W %Mo %Ti %Cu %B
0,8-1,0 0,5-0,8 0,2-0,8 0,2-0,6 0,1-0,5 0,05-0,2 ≥0,1 ≥0,1 ≥0,002

Nhƣ trong bảng 1.1 thì ch khi hàm lƣợng các nguyên tố Mn, Si, Cr, Ni,
W, Mo, lớn hơn giá trị lớn nhất trong bảng mới đƣợc coi là thép hợp kim, còn các
nguyên tố Ti, Cu, và B ch đảm bảo nhƣ số liệu trong bảng đã đƣợc coi là thép
hợp kim. Đặc biệt, trong thép hợp kim các tạp chất có hại nhƣ: P, S, và các khí
N
2
, O
2
, H
2
thƣờng rất thấp so với thép cac bon.
Các thép hợp kim có những đặc tính trội hơn hẳn so với thép cacbon cả về
cơ tính, tính chịu nhiệt độ cao, đặc biệt là các tính chất vật lí và hóa học. Chẳng
hạn: thép cacbon dễ bị g trong không khí, dễ bị ăn mòn trong các môi trƣờng
axit, bazơ và muối, không có các tính chất vật lí đặc biệt nhƣ: t tính, giãn nở đặc
biệt. Trong khi đó thép hợp kim có thể có đy đủ các tính chất này. Qua đó có thể
thấy rõ vai trò của các nguyên tố hợp kim. Thép hợp kim là vật liệu kim loại
không gì thay thế đƣợc trong chế tạo máy nặng, dụng cụ, nhiệt điện, công nghiệp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

6
hóa học…, nó thƣờng đƣợc sử dụng để chế tạo những chi tiết quan trọng nhất [6]-
Tr264.
1.2. ẢNH HƢỞNG CỦA P VÀ Mn ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA GANG THÉP
1.2.1. Ảnh hƣởng của P và Mn đến tính chất của gang
 Ảnh hƣởng của P
P là nguyên tố có sẵn trong quặ ng sắ t và chỉ khƣ̉ đ ƣợc đến một giới hạn
nhấ t định , vì vậy P thƣờng có trong gang thép với một hàm lƣợng nào đó. P
không có ảnh hƣởng gì đến sự tạo thành graphit, nhƣng P lại rất có lợi đối với
gang [6]-Tr235:
- Làm tăng tính chảy loãng.
- Làm tăng tính chống mài mòn do tạo nên cùng tính. Có hai loại cùng
tính photphit: (Fe + Fe
3
P) và (Fe + Fe
3
P + Fe
3
C), trong đó ch có loại cùng tính
hai pha (Fe + Fe
3
P) phân bố đều mới làm tăng tính chống mài mòn. Thƣờng
dùng P trong gang với hàm lƣơng: 0,1 – 0,2%, trong trƣờng hợp cn nâng cao
tính mài mòn có thể sử dụng tới 0,5%P. Hàm lƣợng P trong gang cao quá mức
làm cho gang bị giòn.
 Ảnh hƣởng của Mn
Mn cũng là nguyên tố có sẵn trong quặ ng sắ t và có mặt trong gang thép với
một hàm lƣợng nhất định.
- Trong gang , Mn thú c đẩ y sƣ̣ tạo thành gang trắng và ngăn cản sự tạo
thành grapít.
- Để đảm bảo yêu cu tạo thành graphit cn duy trì t lệ Mn/Si hợp lí.
Thƣờng trong gang xám có chứa 0,5 – 1%Mn [6]-Tr235.
1.2.2. Ảnh hƣởng của P và Mn đến tính chất của thép
 Ảnh hƣởng của P
- P và S đặc biệt có hại cho thép cacbon, S làm cho thép bị giòn nóng, còn
P làm cho thép bị phá hủy ở trạng thái nguội và gọi là giòn nguội. Vì thế
cn hạn chế hàm lƣợng của S và P ở mức < 0,03% [18]-Tr19. Teo tài liệu
[6]-254, P nâng cao tính giòn nguội của thép, giới hạn độ hòa tan của P
trong ferit đủ để gây giòn là 1%, nhƣng do P là nguyên tố thiên tích mạnh
trong quá trình kết tinh nên thông thƣờng ch cho phép khoảng 0,05%P
trong thép.
- Mặt khác, P ảnh hƣởng tốt đến tính gia công cắt gọt, vì thế để dễ cắt gọt
ngƣời ta thƣờng đƣa P vào trong thép với hàm lƣợng: 0,08 – 0,15%P [6]-
254.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

7
 Ảnh hƣởng của Mn

Mn đƣợ c cho và o trong thé p dƣớ i dạ ng Feromangan (FeMn, FeMnC,
FeMnSi…) [12]-185 để khử ôxy tức là loại tr ôxy trong FeO (có hại ch o sản
phẩm) theo phả n ƣ́ ng sau [6]-Tr254:
FeO + Mn  MnO + Fe (1.3)
MnO nổ i lên đi và o x và đƣợc cào ra khỏi lò hoặc MnO đƣợc hoàn nguyên
thành Mn tan trong Fe nóng chảy [10]-Tr101:
MnO + CO  [Mn] + CO
2
(1.4)
Kim loại Mn sau khi đƣợc hoàn nguyên, hòa tan ngay vào Fe nóng chảy, vì vậy
tránh đƣợc hiện tƣợng bay hơi và oxi hóa [16]-Tr125.
- Ngoài ra Mn cũ ng loại tr đƣợc tác hại của S đối với thép, nhờ tạo thành hợp
chất FeS (đi vào pha x) trong quá trình luyện thé p [6]-Tr255
- Trong thép cũng nhƣ gang, Mn tạo với C thành cacbit Mn
7
C
3
, Mn
3
C hay
Mn
3
C
2
, Mn
23
C
6
[3]-Tr52, [12] –Tr189.

Mn là nguyên tố có ả nh hƣở ng tích cực
đến cơ tính, khi hoà tan và o ferit , Mn gip nâng cao độ bề n , độ cƣ́ ng củ a pha
này, do vậ y là m tăng cơ tính của thép . Tuy nhiên do lƣợng Mn trong thép
cacbon ít (cao nhất cũng ch vào khoảng 0,5 – 0,8%) nên ảnh hƣởng này không
rõ rệt.
- Cũng tƣơng tự, Mn tạo nhiều hợp chất với O nhƣ: MnO. Mn
2
O
3
, Mn
3
O
4
,
MnO
2
,

và Si nhƣ: Mn
2
Si. MnSi, Mn
2
Si
3
,…


1.3. TÌNH HÌNH PHÂN TÍCH P, Mn TRONG GANG THÉP
Trƣớc đây, ngƣời ta có thƣờng xác định P vô cơ bằng phƣơng pháp trọng
lƣợng, chuẩn độ thể tích hoặc các phƣơng pháp trắc quang. Phƣơng pháp trắc
quang thƣờng chủ yếu sử dụng các chất khử vô cơ nhƣ: HSO
3
-
, Fe
2+
, Sn
2+
..., để
thực hiện phản ứng khử tạo hợp chất màu xanh molipden, do đó chƣa đạt đƣợc
độ chính xác cao. Vì vây, việc xây dựng phƣơng pháp phân tích P hiện đại dựa
trên các chất khử hữu cơ là rất cn thiết.
Đối với Mn, trƣớc đây thƣờng đƣợc tiến hành theo phƣơng pháp phân tích
thể tích, dựa trên phản ứng chuẩn độ ion MnO
4
-
. Kết quả thƣờng không đạt độ
chính xác cao, nhất là các mẫu có hàm lƣợng Mn nhỏ. Mặt khác, phép chuẩn độ
thƣờng áp dụng phù hợp với số lƣợng mẫu phân tích đơn lẻ. Khi cn phân tích
nhanh, với hàng loạt mẫu sẽ không thể đáp ứng đƣợc, hoặc đạt hiệu quả thấp.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

8
Do đó việc nghiên cứu cải tiến phƣơng pháp phân tích là rất cn thiết. Phƣơng
pháp đƣờng chuẩn trắc quang cho phép phân tích nhanh, chính xác, nhất là trong
trƣờng hợp phân tích hàng loạt mẫu.
1.4. TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG GANG THÉP [5]
Các quốc gia (tr Mỹ) đều có một cơ quan tiêu chuẩn duy nhất quy định
hệ thống kí hiệu vật liệu kim loại cũng nhƣ các yêu cu kĩ thuật có giá trị pháp lí
trong phạm vi cả nƣớc đó. Các kí hiệu vật liệu đã đƣợc quy định trong tiêu
chuẩn đã ban bố đƣợc gọi là mác (mark) hay nhãn hiệu. Hiện nay có rất nhiều
tiêu chuẩn [5]- Tr5:
- Tiêu chuẩn quốc tế ISO (International Standard organiasation).
- Các tiêu chuẩn Nga (ГOCT), Trung Quốc (GB), việt nam (TCVN).
- Tiêu chuẩn Mỹ: Nƣớc Mỹ gn nhƣ là nƣớc độc nhất trên thế giới có nhiều hệ
thông kí hiệu vật liệu kim loại. Cùng một thành phn hóa học có thể kí hiệu theo
nhiều cách nếu dùng các hệ thống tiêu chuẩn khác nhau. Ví dụ: ở Mỹ có các hệ
thống tiêu chuẩn là: Hệ AISI và SAE, hệ ASTM, hệ AA, hệ CDA, hệ UNS
- Tiêu chuẩn Nhật Bản: Nhật ch có một tiêu chuẩn duy nhất về vật liệu kim loại
là: JIS (Japanese Industrial Standard).
- Tiêu chuẩn châu Âu: các nƣớc Đức, Pháp, Anh mỗi nƣớc cũng ch có một tổ
chức tiêu chuẩn cho riêng nƣớc mình. Ví dụ: của Pháp là AFNOR, của Đức là
DIN, của Anh là BS.
Bảng 1.2. Đối chiếu một số mác thép, gang theo các nước[5]-Tr 14

TCVN ГOCT BG UNS AISI/
SAE
JIS NF DIN BS
C45 45 45 G10450 1045 S45C XC45 C45 060A
40Cr 40X 40Cr G51400 51400 SCr440 42C4 41Cr4 530A40
20Cr13 20X13 2X13 S42000 420 SUS420J1 Z20C13 X20Cr13 420S99
CT34 CT2 A2 / Grade C
(A283-88)
SS330 Fe360 Fe360 Fe360
CD100 10 T10 T72301 W09 SK4 Y1-90 C105W1 /
GX28-48 C 30 HT300 F12803 Class 40
(A48-92)
FC 300 FGL300 GG30 Grade 300


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

9
1.5. TÍNH CHẤT CỦA P
1.5.1. Tính chất của P nguyên tố [11]
P là nguyên tố rất phổ biến trong thiên nhiên, chiếm khoảng 0,04% tổng
số nguyên tử của vỏ trái đất [11]-Tr192. P có vai trò rất quan trọng đối với sự
sống. Trong thiên nhiên P tập trung dƣới hai dạng khoáng chính là: photphorit
[Ca
3
(PO
4
)
2
] và apatit [Ca
3
X(PO
4
)
3
], [11]-Tr192.
P có 3 dạng thù hình: P đỏ, P trắng và P đen. Về mặt hóa học, P va có
tính oxi hóa, va có tính khử, nhƣng tính chất cơ bản của P là tính khử. Khi đun
nóng, P có thể tƣơng tác với nhiều kim loại tạo thành photphua kim loại. Khi
cháy trong điều kiện có dƣ khí O
2
, P tạo oxit P
4
O
10
, khi không dƣ khí O
2
, tạo
thành đồng thời P
4
O
6
và P
4
O
10
. P cũng tƣơng tác với halogen, lƣu hunh cho sản
phẩm tƣơng tự nhƣ với oxi [11]-Tr192.
Ở nhiệt độ cao (800
o
C), P đỏ có thể tác dụng với hơi nƣớc tạo thành
H
3
PO
4
khi có xúc tác Pt hay Cu [11]:
2P + 8H
2
O → 2H
3
PO
4
+ 5H
2
(1.5)
Khi tƣơng tác với kiềm, P thể hiện khả năng tự khử tự oxi hóa:
P
4
+ 3KOH + 3H
2
O → PH
3
(photphin) + 3KH
2
PO
2
(1.6)
Khi đun nóng, P ôxi hóa hu hết các kim loại tạo thành photphua, trong đó
photpho có số ôxi hóa (– 3). Các photphua của các nguyên tố phân lớp d thƣờng
có dạng MP, MP
2
, M
3
P có màu xám hay đen [34]-ctp350. Các photphua kim loại
dễ dàng bị phân tich bởi nƣớc:
Mg
3
P
2
+ 6H
2
O → 3Mg(OH)
2
+ 2PH
3
(photphin) (1.6)

1.5.2. Các phản ứng phát hiện ion photphat
- Phản ứng với muối sắt (III) [7]-Tr432
PO
4
3-
phản ứng với muối sắt (III) tạo thành FePO
4
(kết tủa trắng hơi vàng)
không tan trong axit axetic. Phản ứng gây ấn tƣợng mạnh nhất là phản ứng của
PO
4
3-
với sắt sunfoxianua tạo thành kết tủa sắt photphat và làm mất màu đỏ máu
của dung dịch Fe(SCN)
3
:
PO
4
3-
+ Fe(SCN)
3
 FePO
4

trắ ng
+ 3SCN
-
(1.7)
(đỏ máu) (không màu)
- Phản ứng với BaCl
2
[9]
BaCl
2
tạo với octophotphat

kết tủa vàng trắng BaHPO
4
tan trong axit (tr
H
2
SO
4
):
Ba
2+
+ HPO
4
2-
 BaHPO
4
 (1.8)
- Phản ứng với AgNO
3
[9]

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

10
AgNO
3
tạo với octophotphat kết tủa vàng Ag
3
PO
4
tan trong axit nitric:
3AgNO
3
+ Na
2
HPO
4
 Ag
3
PO
4
 + 2NaNO
3
+ HNO
3

3Ag
+
+ HPO
4
2-
 Ag
3
PO
4
 + H
+
(1.9)
- Phản ứng với hỗn hợp magiê-amoni [9]
Hỗn hợp Magiê (MgCl
2
, NH
4
OH, NH
4
Cl ) tạo với anion PO
4
3-
kết tủa tinh thể
màu trắng:
Na
2
HPO
4
+ NH
4
OH + MgCl
2
 MgNH
4
PO
4
 +2NaCl + H
2
O (1.10)
(trắng)
Chú ý: -Tránh dùng NH
4
Cl dƣ vì gây ra sự tạo thành ion phức
- AsO
4
3-
, SiO
3
2-
, F
-
, C
2
O
4
2-
, VO
3
-
cản trở phản ứng này .
- Phản ứng với amoni molipdat tạo thành kết tủa màu vàng [7]-Tr432
H
3
PO
4
+ 12(NH
4
)
2
MoO
4
+ 21HNO
3

 (NH
4
)
3
PO
4
.12MoO
3
.2H
2
O + 21NH
4
NO
3
+ 10H
2
O (1.11)
(vàng)
Kết tủa vàng dễ tan trong dung dịch nƣớc amoniac và kiềm, nên phản ứng cn
tiến hành trong môi trƣờng axit nitric đặc (pH < 1).
1.5.3. Trạng thái tự nhiên của P
P chiếm khoảng 9,3.10
-2
% khối lƣợng vỏ trái đất [29]. Trong địa quyển
và đất trồng, P chiếm  0,08% khối lƣợng [1,27] . Trong thiên nhiên P tồn tại
trong đất và địa quyển chủ yếu ở dạng các hợp chất khoáng nhƣ: apatit (~95%)
Ca
5
(PO
4
)
3
X, với X = F, Cl, OH và photphorit. Ví dụ cấu trc của một loại apatit
có dạng:

O
O
PP P
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Ca
CaCa
Ca
O
F
Ca

Apatit là những khoáng đặc biệt, hu nhƣ không tan trong nƣớc, cấu tạo
phức tạp của phân tử apatit đã giải thích sự khó tan và khó chuyển thành dạng
photphat dễ tan. Nhƣng nhờ quá trình khoáng hoá, một phn nhỏ photphat đƣợc
sinh ra và tồn tại trong đất dƣới dạng dễ tan: H
2
PO
4
-
, HPO
4
2-
,… và t đó, chng
có thể tạo với các ion Ca
2+
, Mg
2+
, Fe
2+
, Fe
3+
, Al
3+
,… thành các hợp chất
photphat khác nhau nhƣ: Ca(H
2
PO
4
)
2
. H
2
O; CaHPO
4
. 2H
2
O và nhiều dạng khó
tan khác:
- Dạng muối bazơ M
3
(OH)
6
PO
4
, M
2
(OH)
3
PO
4
, M
3
(OH)
3
(PO
4
)
2

- Dạng muối trung tính: MPO
4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

11
- Dạng muối axit: MH
3
(PO
4
)
2
,MH
6
(PO
4
)
3
,… Với M = Fe, Al.
P là nguyên tố rất phổ biến trong tự nhiên, nó có vai trò rất quan trọng đối
với sự sống. Cùng với N, C và O, P có trong protêin của động vật và thực vật. P
có mặt trong những chất quan trọng và giữ vai trò tích cực trong chuyển hóa
sinh học của cơ thể ngƣời và sinh vật. Trong động vật P tích tụ chủ yếu ở răng,
xƣơng và mô thn kinh, P chiếm tới 1,16% khối lƣợng cơ thể con ngƣời, mỗi
ngày trung bình mỗi ngƣời cn khoảng 1 -1,2gP [11]-Tr192.
1.6. TÍNH CHẤT CỦA Mn
1.6.1. Tính chất vật lý của Mn
Tùy theo phƣơng pháp điều chế, Mn tạo ra ở 4 dạng thù hình [11]:
Mn kim loại điều chế bằng phƣơng pháp nhiệt nhôm, tồn tại ở 2 dạng α-
Mn và β-Mn. Dạng α-Mn tồn tại ở nhiệt độ thƣờng có khối lƣợng riêng là
7,21g/cm
3
. Dạng β-Mn tồn tại ở nhiệt độ cao (742 ÷ 1070
o
C) có khối lƣợng
riêng là 7,29g/cm
3
. Nếu Mn đƣợc kết tủa bằng phƣơng pháp điện phân thì tồn tại
ở dạng γ-Mn, bền trong khoảng 1070 ÷ 1130
o
C, có khối lƣợng riêng là
7,21g/cm
3
. Dạng thù hình tồn tại ở nhiệt độ cao hơn 1130
o
C là dạng δ-Mn.
Các dạng α-Mn và β-Mn đều cứng và giòn, dạng γ-Mn thì mềm, dẻo. Mn
có màu trắng bạc; khối lƣợng riêng: 7,4g/cm
3
; nhiệt độ nóng chảy: 1244
o
C; nhiệt
độ sôi 2120
o
C [11].
1.6.2. Tính chất hóa học của Mn
 Tính chất hóa học của Mn kim loại [11]
Mn không phản ứng trực tiếp với hiđro, nhƣng khí hiđro tan đƣợc trong
Mn nóng chảy.
Trong không khí, Mn ở dạng khối rắn, không bị oxi hóa, ngay cả khi đun
nóng vì nó đƣợc bao bọc bởi một lớp oxit mỏng bảo vệ cho kim loại, nếu ở trạng
thái vụn lại dễ bị oxi hóa hơn, nhƣng nói chung Mn rất khó phản ứng với oxi,
tạo ra Mn
3
O
4
ở 940
o
C:
3Mn + 2O
2
→ Mn
3
O
4
(1.12)
Mn phản ứng trực tiếp với S, Se, Te tạo MnS, MnSe, MnSe
2
, MnTe,
MnTe
2
. Mn cũng hóa hợp trực tiếp với N
2
tạo ra Mn
3
N
2
ở nhiệt độ 600 ÷ 1000
o
C
khi cho bột Mn tác dụng với N
2
:
3Mn + N
2
→ Mn
3
N
2
. (1.13)
Mn phản ứng trực tiếp với P khi nung trong ampun hàn, tạo ra các hợp
chất Mn
3
P
2
, MnP. Mn còn hóa hợp trực tiếp với C, Si tạo ra các hợp chất Mn
3
C,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

12
Mn
7
C
3
, Mn
3
Si, MnSi… Mn phản ứng mạnh với các halogen tạo muối MnX
3
.
Mn khá hoạt động nên dễ bị nƣớc và không khí ẩm ăn mòn.
- Mn hòa tan trong các axit loãng không có tính oxi hóa nhƣ HCl, H
2
SO
4

loãng tạo ra H
2
:
Mn + H
2
SO
4
→ MnSO
4
+ H
2
(1.14)
- Mn tan trong H
2
SO
4
đặc tạo ra SO
2
, nếu H
2
SO
4
đặc nguội phản ứng xảy
ra rất chậm nhƣng khi đun nóng phản ứng xảy ra rất nhanh:
Mn + 2H
2
SO
4
→ MnSO
4
+ 2H
2
O + SO
2
(1.15)
- Với HNO
3
thì tạo ra khí NO:
3Mn + 8HNO
3
→ 3Mn(NO
3
)
2
+ 4H
2
O + 2NO (1.16)
Mn không thể hiện tính thụ động khi tác dụng với HNO
3
đặc và không
phản ứng với kiềm. Khi nung nóng, các oxit có số oxi hóa cao bị tách O
2
và tạo
thành các oxit có số oxi hóa thấp hơn [28]-ctp649:
~600
o
C ~950
o
C ~1300
o
C
MnO
2
→ Mn
2
O
3
→ Mn
3
O
4
→ MnO (1.17)
1.6.3. Cac phản ứng phát hiện ion Mn
2+

- Phản ứng oxi hóa Mn
2+
thành H
2
MnO
3
trong môi trƣờng kiềm [7]-Tr252.
Phản ứng của Mn
2+
với H
2
O
2
là một trong các phản ứng đặc trƣng của sự
oxi hóa Mn
2+
trong môi trƣờng kiềm (ở pH = 9 – 10) thành hợp chất Mn(IV) ít
tan có màu nâu đen dạng H
2
MnO
3
hay MnO
2
:


Mn
2+
+ H
2
O
2
+ 2OH
-
→ H
2
MnO
3


+ H
2
O (1.18)
- Phản ứng oxi hóa Mn
2+
thành H
2
MnO
3
trong môi trƣờng axit [7]-Tr253.
Hợp chất Mn
2+
cũng bị oxi hóa trong môi trƣờng axit (ở pH = ≤ 1) bới
KClO
3
dƣ, thành H
2
MnO
3
:
5Mn
2+
+ 2ClO
3
-
+ 9H
2
O → 5H
2
MnO
3


+ Cl
2
+ 8H
+
(1.19)
- Phản ứng của Mn
2+
với bạc amiacat thành H
2
MnO
3
[7]-Tr254.
Mn
2+
+2[Ag(NH
3
)
2
]
+
+2OH
-
+H
2
O → H
2
MnO
3


+2Ag↓+2NH
4
+
+2NH
3
(1.20)
Phản ứng này đƣợc dùng để phát hiện Mn
2+
khi có mặt của tất cả các
cation cùng nhóm phân tích. Tuy nhiên các chất khử, khử đƣợc [Ag(NH
3
)
2
]
2+

thành Ag đều gây cản trở.
- Phản ứng oxi hóa Mn
2+
thành MnO
4
-
trong môi trƣờng axit bằng PbO
2
Pb
3
O
4

[7]-Tr254.
Trong môi trƣờng axit các hợp chất Mn(II) bị oxi hóa bởi các chất oxi hóa
mạnh. Một trong những phản ứng quan trọng nhất của sự oxi hóa Mn
2+
trong

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

13
môi trƣờng axit HNO
3
hay H
2
SO
4
thành MnO
4
-
là dùng tác nhân PbO
2
hay
Pb
3
O
4
:
5Mn
2+
+ 5PbO
2
+ 4H
+
→ 2MnO
4
-

+ 5Pb
2+
+ 2H
2
O (1.21)

Đây là phản ứng rất nhạy để phát hiện ion Mn
2+
. Các chất khử nhƣ: Cl
-
, Br
-
, I
-
,
H
2
O
2
... cản trở phản ứng, cn phải loại tr trƣớc.
- Phản ứng oxi hóa Mn
2+
thành MnO
4
-
trong môi trƣờng axit bằng pesunfat [7]-
Tr254:
2Mn
2+
+ 5S
2
O
8
2-
+ 8H
2
O → 2MnO
4
-
+ 10SO
4
2-
+ 16H
+
(1.22)
Phản ứng này cn sử dụng ion Ag
+
làm xc tác, để ngăn phản ứng tạo
thành MnO
2
kết tủa màu nâu.
- Phản ứng với kali peiodat KIO
4
[7]-Tr255.
Nhỏ 1 giọt dung dịch phân tích (Mn
2+
) trong axit axêtic lên tờ giấy lọc,
thêm 1 giọt dung dịch kalipeiodat KIO
4
và 1 giọt dung dịch p-
tetrametyldiaminodiphenylmetan trong axit axêtic, nếu có ion Mn
2+
sẽ xuất hiện
màu xanh:
2Mn
2+
+ 5IO
4
-
+ 3H
2
O  MnO
4
-
+ 5IO
3
-
+ 6H
+
(1.23)
MnO
4
-
+ p-tetrametyldiaminodiphenylmetan  Hợp chất có màu xanh
Ion MnO
4
-
tạo thành sẽ oxi hóa p-tetrametyldiaminodiphenylmetan thành
hợp chất có màu xanh, còn ion MnO
4
-
bị khử đến Mn
2+
và ion Mn
2+
lại bị ion
peiodat oxi hóa thành pemanganat... Cho nên, phản ứng này rất nhạy (mức độ
tối thiểu tìm thấy là 0,001µg), nồng độ giới hạn là 1:50.10
6
, độ loãng giới hạn là
50.10
6
. Ion Cr
3+
cản trở phản ứng, vì nó cũng bị ion peiodat oxi hóa thành
cromat và bicromat, chng cũng oxi hóa đƣợc p-
tetrametyldiaminodiphenylmetan thành hợp chất màu xanh.
1.6.4. Trạng thái tự nhiên và ứng dụng của Mn
Trong thiên nhiên Mn là nguyên tố tƣơng đối phổ biến, đứng hàng thứ ba
trong các kim loại chuyển tiếp sau Fe và Ti. Trữ lƣợng Mn trong vỏ trái đất là
0,032% tổng số nguyên tử [11], hay ~0.1% khối lƣợng [28]-ctp647.
Trong địa quyển và đất trồng Mn chiếm 0,085 – 0,09% khối lƣợng [1,27].
Mn tồn tại trong đất chủ yếu ở trong các hợp chất có số oxi hoá +2, +3 và +4
trong các khoáng nhƣ: Rodonhit silicat (MnSiO
3
), specxartin (Mn
3
Al
2
Si
3
O
12
),
khoáng manganzit (MnO), gausmanhit (Mn
3
O
4
),… [1,27].
Khoáng vật chủ yếu của Mn gồm: piroluzit (β-MnO
2
) chứa ~60%Mn,
hausmanit chứa 72%Mn; ngoài ra còn một số khoáng vật khác có chứa Mn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

14
nhƣ braunhit (3Mn
2
O
3
.MnSiO
3
), manganit (β-MnOOH), các sunfua nhƣ MnS,
MnS
2
…; Mn không tồn tại ở dạng tự do trong tự nhiên [28]-ctp647.
Những nƣớc có nhiều mỏ quặng Mn là Nga, Nam Phi, Ấn Độ, Braxin và
Australia. Nƣớc ta có mỏ piroluzit lẫn braunhit ở Tốc Tác và Bản Khuôn (Cao
Bằng) và mỏ piroluzit lẫn hematit ở Yên Cƣ và Thanh Tứ (Nghệ An).
Trong cơ thể ngƣời có chứa khoảng 4.10
-4
%Mn trong tim, gan và tuyến
thƣợng thận. Trong nƣớc đại dƣơng có chứa rất ít Mn (~4.10
-7
%Mn), nhƣng ở
đáy sâu của các đại dƣơng có chứa một lƣợng Mn khá lớn [11].
Mn có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống. Mn có mặt trong
các loại hợp kim của sắt và nhôm, là những kim loại có mặt trong hu hết các
sản phẩm công nghiệp cũng nhƣ đồ gia dụng. Một lƣợng lớn mangan đƣợc dùng
để điều chế hợp kim fero - mangan khi khử hỗn hợp sắt và quặng mangan. Loại
hợp kim này rất bền, thƣờng dùng làm ổ bi, các bộ phận máy nghiền, làm đƣờng
ray xe lửa. Ngƣời ta cũng dùng hợp kim của mangan để điều chế trực tiếp gang
trắng trong lò cao.
Mn còn đƣợc sử dụng rộng rãi trong chế tạo pin, acquy khô, chế tác du
mỏ và sản xuất xăng không chì, sản xuất sơn chống g, sản xuất thủy tinh và một
số thuốc tẩy trùng trong y học. Cho đến nay, sau hàng nghìn năm sử dụng chƣa
ai tìm đƣợc chất thay thế cho Mn và thật khó hình dung một xã hội hiện đại lại
không có Mn.
1.7. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P
Việc phân tích đánh giá chính xác hàm lƣợng P là rất khó khăn, ngay cả
với các phòng thí nghiệm tốt, bởi vậy các hóa chất và dụng cụ đo cn phải lựa
chọn và đƣợc kiểm tra nghiêm ngặt [20]-p.6 of 8.
P có mặt trong tất cả các kim loại đen và là tạp chất có hại trong thép. P
tồn tại trong gang, thép ở dạng các hợp chất vô cơ, có cấu tạo khác nhau: Fe
2
P,
FeP… đôi khi còn tồn tại cả dạng PO
4
3-
khi hàm lƣợng P lớn.
Khi xác định hàm lƣợng P trong gang và thép, ngƣời ta phá mẫu bằng
dung dịch HNO
3
hoặc hỗn hợp HNO
3
+ H
2
SO
4
để chuyển các dạng P về dạng
axit H
3
PO
4
:
Mẫu gang, thép (có P) + HNO
3
+ H
2
SO
4
 H
3
PO
4
+ …..

(1.24)

Xác định hàm lƣợng octophotphat thu đƣợc t (1.24) bằng một trong các
phƣơng pháp trình bày ở các mục dƣới đây.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

15
1.7.1. Xác định hàm lƣợng P bằng phƣơng pháp trọng lƣợng
- Kết tủa H
3
PO
4
thu đƣợc t phản ứng (1.24) bằng amoni molipdat dƣới dạng
axit dị đa heteropolyphotphoromolipdicơ có màu vàng [8]-Tr334, [30]:
H
3
PO
4
+12MoO
4
2-
+3NH
4
+
+21H
+
 (NH
4
)
3
H
4
[P(Mo
2
O
7
)
6
]+ 10H
2
O (1.25)
- Kết tủa màu vàng đƣợc sấy và cân trực tiếp, hoặc nung chuyển thành dạng cân
P
2
O
5
.24MoO
3
:
t
o
(NH
4
)
3
H
4
[P(Mo
2
O
7
)]  P
2
O
5
.24MoO
3
(1.26)
Cũng có thể hoà tan kết tủa (1.25) trong NH
3
, rồi kết tủa PO
4
3-
dƣới dạng
muối MgNH
4
PO
4
, nung chuyển về dạng cân Mg
2
P
2
O
7
, theo phản ứng:
(NH
4
)
3
H
4
[P(Mo
2
O
7
)
6
]+24NH
3
+10H
2
O  (NH
4
)
3
PO
4
+12(NH
4
)
2
MoO
4
(1.27)
(NH
4
)
3
PO
4
+ MgCl
2
 MgNH
4
PO
4
 + 2NH
4
Cl (1.28)
t
o
2MgNH
4
PO
4


Mg
2
P
2
O
7
 + 2NH
3
 + H
2
O (1.29)
1.7.2. Xác định hàm lƣợng P bằng phƣơng pháp thể tích [25]
1. Nguyên tắc: Chuyển các hợp chất P về dạng octophotphat bằng một chất ôxi
hoá mạnh (HNO
3
):
Fe
3
P + HNO
3
 H
3
PO
4
+ Fe
3+
+ NO
3
-
+ NO↑ + H
2
O

(1.30)
Cn phải dùng đủ và dƣ HNO
3
, nếu thiếu HNO
3
có thể sẽ có phản ứng tạo
H
3
PO
3
:
Fe
3
P + HNO
3
 H
3
PO
3
↓ + Fe
3+
+ NO
3
-
+ NO↑ + H
2
O

(1.31)
Khi đó nếu vẫn tiến hành kết tủa PO
4
3-
bằng (NH
4
)
2
MoO
4
, sẽ thu đƣợc ở
dạng vô định hình và gây sai số.
Chú ý:
- Không đƣợc dùng các axit có tính khử nhƣ HCl để hoà tan hợp kim, vì một
phn P sẽ bị bay hơi ở dạng photphin rất độc:
2Fe
3
P + 12HCl

 6FeCl
2
+ 2PH
3
↑ + 3H
2


(1.32)
- Cn dùng thêm các chất ôxi hoá mạnh nhƣ KMnO
4
để chuyển hoàn toàn các
dạng P về photphat:
H
3
PO
3
↓ + MnO
4
-
+ H
+
 Mn
2+
+ PO
4
3-
+ H
2
O

(1.33)
Khi đun nóng, KMnO
4
dƣ sẽ bị phân huỷ [24]-ctp48:
t
o
4MnO
4
-
+ 4H
+
+ 2H
2
O  4MnO(OH)
2
+ 3O
2


(1.34)
Và MnO(OH)
2
 MnO
2
+ H
2
O (1.35)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

16
Dấu hiệu xuất hiện MnO
2
↓ chứng tỏ đã ôxi hoá hoàn toàn P về PO
4
3-
, sau đó cn
phải khử MnO
2
bằng một chất khử thích hợp nhƣ: Na
2
SO
3
, NaNO
2
, Fe
2+
, HCl…
MnO
2
+ 2H
+
+ NO
2
-
 Mn
2+
+ NO
3
-
+ H
2
O (1.36)
MnO
2
+ 4H
+
+ 2Cl
-
 Mn
2+
+ Cl
2
↑ + 2H
2
O

(1.37)
- Kết tủa H
3
PO
4
dƣới dạng axit dị đa heteropolyphotphoromolipdic [8,25]:
H
3
PO
4
+12MoO
4
2-
+3NH
4
+
+21H
+
 (NH
4
)
3
H
4
[P(Mo
2
O
7
)
6
]+ 10H
2
O (1.38)
- Hòa tan kết tủa bằng một thể tích xác định dung dịch NaOH đủ dƣ:
(NH
4
)
3
H
4
[P(Mo
2
O
7
)
6
] + 27OH
-
 3NH
3
+12MoO
4
2-
+ PO
4
3-
+17H
2
O (1.39)
- Chuẩn độ dd NaOH dƣ bằng dd H
2
SO
4
:
2NaOH + H
2
SO
4
 Na
2
SO
4
+ 2H
2
O (1.40)
1.7.3. Xác định hàm lƣợng P bằng phƣơng pháp trắc quang
1.7.3.1. Xác định P vô cơ bằng trắc quang hợp chất màu xanh molipden
Các phƣơng pháp trắc quang hợp chất màu xanh molipden, đều dựa trên
nguyên tắc chuyển các hợp chất P vô cơ về dạng octophotphat, sau đó kết tủa
octophotphat dƣới dạng axit heteropolyphotphomolipdic màu vàng, chất này là
chất oxy hóa mạnh. Sau đó, khử bằng một chất khử thích hợp nhƣ: Sn
2+
, Fe
2+
,
benzidin (H
2
N-C
6
H
4
- NH
2
) hoặc axit ascobic..., tạo thành hợp chất màu xanh
molipden. Đo cƣờng độ màu của hợp chất này để tính ra nồng độ PO
4
3—
P/lit.
Trƣớc đây, ngƣời ta có thƣờng xác định P vô cơ bằng các phƣơng pháp
nhƣ: Phike-subaroi (Фиске-Суббароу), Nhers (Нерс), Samnher (Самнер),
Ratbun-betlax (Ратбун-Бетлах), Benxin (Бенцин)...[32]-ctp33-37.Các phƣơng
pháp này chủ yếu sử dụng các chất khử vô cơ nhƣ HSO
3
-
, Fe
2+
, Sn
2+
..., để thực
hiện phản ứng khử tạo hợp chất màu xanh molipden. Tuy nhiên các phƣơng
pháp này chƣa đạt đƣợc độ chính xác cao. Các chất khử hữu cơ cho kết quả tốt
hơn.
Dƣới đây giới thiệu phƣơng pháp xác định octophotphat bằng trắc quang
hợp chất màu xanh molipden sử dụng chất khử là axit ascobic [19] p.4-113- 4-
114. Nguyên tắc của phƣơng pháp:
- Thực hiện các phản ứng tƣơng tự nhƣ (1.24) và (1.38), sau đó dùng axit
ascobic để khử về hợp chất màu xanh molipden theo sơ đồ:
(NH
4
)
3
H
4
[P(Mo
2
O
7
)
6
] + C
6
H
8
O
6
 Xanh molipden + C
6
H
6
O
6
(1.41)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

17
(vàng) (Axit ascobic) (Axit dehidro ascobic)
Axit heteropolyphotphoromolipdic và muối của chng là những chất oxi
hoá rất mạnh, oxi hoá dƣợc nhiều chất khử, trong khi đó axit H
2
MoO
4
không oxi
hoá đƣợc [8,31]. Hợp chất màu xanh molipden có thành phn chủ yếu là
(Mo
8
O
23
.H
2
O; Mo
4
O
11
.H
2
O; Mo
2
O
5
.H
2
O...), tồn tại dƣới dạng các tiểu phân keo
trong dung dịch, dễ bị hấp phụ bởi các chất hấp phụ, nên trƣớc khi đo quang
không đƣợc lọc dung dịch màu. Phản ứng (1.41) rất t lƣợng, cƣờng độ màu
xanh t lệ với nồng độ octophotphat, đo cƣờng độ màu cho phép xác định nồng
độ octophotphat.
- Cản trở: Các ion AsO
4
3-
, SiO
3
2-
cũng có phản ứng tƣơng tự, tạo các kết tủa
(NH
4
)
3
H
4
[As(Mo
2
O
7
)
6
], (NH
4
)
3
H
4
[Si(Mo
2
O
7
)
6
] [2]-tr.184. Ở nồng độ thấp
khoảng 0,1mg As/l đã gây nhiễu cho việc xác định photphat. Cr(VI) và NO
2
-

cũng gây ảnh hƣởng cản trở, làm giảm kết quả phân tích ~3% ở nồng độ 1mg/l,
giảm ~10 15% ở nồng độ 10mg/l. Sunfua và silicat không gây cản trở trong
khoảng nồng độ 1  10mg/l [19]-p.4-113. Các chất khử mạnh có thể khử axit
molidic thành xanh molipden cũng gây cản trở [2]-184. Các ion F,
-
Cl
-
ch gây
ảnh hƣởng đáng kể ở nồng độ 70mg/l [19]. Cn che các ion asenat, silicat,
sufua...bằngkaliantimonyltactrat K(SbO)C
4
H
4
O
6
.1/2H
2
O. Khi có mặt tactrat thì
cả As và Si đều không gây cản trở, vì chng tạo phức bền với tactrat.
- Kết tủa axit heteropolyphotphoromolipdic, dễ tan trong môi trƣờng kiềm, hoặc
dung dịch NH
3
[2,8]:
(NH
4
)
3
H
4
[P(Mo
2
O
7
)
6
] + 27OH
-
 3NH
3
+12MoO
4
2-
+ PO
4
3-
+17H
2
O (1.42)
Vì vậy, phản ứng cn phải thực hiện trong môi trƣờng axit mạnh (pH 1)
Phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng để phân tích những mẫu có hàm lƣợng P
nhỏ, trong khoảng nồng độ 0,01  6,00mg P/lít. Theo [23], giới hạn xác định
trong khoảng 0,01 2,0mg P/lít, tùy theo bề dày cuvet. Khi dùng phƣơng pháp
tự động, cũng với chất khử axit ascobic có thể nâng cao giới hạn xác định tới
0,001  10,00mg P/lít [23].
1.7.3.2. Xác định P vô cơ bằng trắc quang axit vanadomolipdophotphoric [19]-
p.4-111-4-112

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

18
Dung dịch loãng octophotphat phản ứng với amonimolipdat trong môi
trƣờng axit tạo ra axit heteropolymolipdophotphoric. Nhờ sự có mặt của amoni
metavanadat NH
4
VO
3
tạo thành axit vanadomolipdophotphoric (màu vàng).
Cƣờng độ màu t lệ với nồng độ photphat. Đo quang hợp chất màu vàng ở bƣớc
sóng  = 400  490nm sau khi tạo màu 10 pht hoặc hơn. Màu ổn định trong
vài ngày và không bị thay đổi bởi nhiệt độ phòng.
Phƣơng pháp này ứng dụng cho hu hết các phép phân tích thông thƣờng
ở khoảng nồng độ 1  20mg P/l, nồng độ tối thiểu xác định đƣợc là 200g
PO
4
3—
P/l. Phƣơng pháp trắc quang axit vanadomolipdophotphoric không tốt cho
các mẫu nƣớc, nhƣng thích hợp cho các mẫu đất [19,23].
1.8. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Mn
1.8.1. Xác định hàm lƣợng Mn bằng phƣơng pháp thể tích [25]
Khi xác định hàm lƣợng Mn trong gang và thép, ngƣời ta phá mẫu bằng
dung dịch HNO
3
, hỗn hợp HNO
3
+ H
2
SO
4
hay hỗn hợp H
2
SO
4
+ HNO
3
+ H
3
PO
4

để chuyển các dạng Mn về dạng Mn
2+
. Sau đó ôxi hoá Mn
2+
về dạng MnO
4
-

bằng một chất ôxi hoá mạnh, cuối cùng chuẩn độ MnO
4
-
bằng một chất khử
thích hợp.
- Phản ứng hoà tan trong hỗn hợp các axit có tính ôxi hoá:
3MnC + 8HNO
3
 3Mn(NO
3
)
2
+ 2NO↑ + 3C↓ + 4H
2
O

(1.43)
FeC + 4H
+
+ NO
3
-

 Fe
3+
+ C↓ + NO↑ + 2H
2
O

(1.44)
Cr
3
C
2
, Cr
5
C
2
,Cr
7
C
3
, Fe
3
C.3Cr
3
C
2
+ 4H
+
 Fe
3+
+ Cr
3+
+ C↓ + NO↑+…

(1.45)
FeSi, FeMnSi + 4H
+
 Fe
3+
+ Si
4+
+ SiO
2
↓ +…

(1.46)
- Phản ứng ôxi hoá Mn
2+
 MnO
4
-
bằng pesunfat có Ag
+
làm xúc tác:
2Mn
2+
+ 5S
2
O
8
2-
+ 8H
2
O  2MnO
4
-
+ 10SO
4
2-
+ 16H
+
(1.47)
Cơ chế: 2AgNO
3
+ (NH
4
)
2
S
2
O
8
 Ag
2
S
2
O
8
+ 2NH
4
NO
3
(a)
Ag
2
S
2
O
8
+ 2H
2
O  2AgO + H
2
SO
4
(b)
2AgO  Ag
2
O + [O] (c)
Ag
2
O + 2HNO
3
 2AgNO
3
+ H
2
O (d)
Mn
2+
+ 4[O]  MnO
4
-
(e)
Chú ý:
- Một số ion khác (Cr
3+
...) cũng bị ôxi hoá tƣơng tự:
Cr
3+
+ S
2
O
8
2-

 Cr
2
O
7
2-
, CrO
4
2-


(1.48)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×