División de las tareas por individuo

1
ASTM Designación E 478-89a
Métodos Estándar de prueba
para el Análisis Químico de Aleaciones de Cobre
HIERRO POR EL MÉTODO ESPECTROFOTOMÉTRICO DE PRUEBA
CON 1,10-FENANTROLINA2
18. Alcance3
18.1
El presente método de prueba abarca la determinación de hierro en
concentraciones desde 0.003 a 1.25%.
19. Resumen del Método de Prueba
19.1 La muestra se disuelve en ácido clorhídrico y peróxido de hidrógeno, el exceso de
oxidante se elimina por evaporación. El hierro se extrae con una mezcla de metil isobutil
cetona-benceno. El hierro se extrae desde la fase orgánica a una solución de hidroxilamina
y se forma el complejo del hierro con la 1,10-fenantrolina de color rojo. La medición
espectrofotométrica se realiza a 510 nm aproximadamente.
20. Intervalo de concentraciones
20.1 El intervalo de concentraciones recomendado está entre 0.005 y 0.125 mg de hierro
por 50 mL de solución, usando una celda de 2 cm.
Tabla 1.1
Elemento Concentración, %
Aluminio
12.0 máximo
Antimonio
1.0 máximo
Arsénico
1.0 máximo
Cadmio
1.5 máximo
Cobalto
1.0 máximo
Cobre
40.0 mínimo
Hierro
6.0 máximo
Plomo
27.0 máximo
Manganeso
6.0 máximo
Níquel
50.0 máximo
Fósforo
1.0 máximo
Silicio
5.0 máximo
Azufre
0.1 máximo
Estaño
20.0 máximo
Cinc
50.0 máximo
Nota 3.- Este método de prueba se ha escrito cuando se
cuenta con celdas que tienen un paso óptico de 2 cm. Se pueden
usar celdas de otras dimensiones, siempre que ajustes apropiados
puedan hacerse en las cantidades de muestra y de reactivos
empleados.
21. Estabilidad del Color.
21.1 El color se desarrolla en 5 minutos y es
estable al menos por 4 hrs.
22. Interferencias
22.1 Los elementos habitualmente presentes no
interfieren si su concentración está por debajo del
límite máximo mostrado en la Tabla 1.1.
23. Reactivos
23.1 Solución de cloruro de hidroxilamonio (10
g/L)- Disolver 5.0 g de clorhidrato de hidroxilamonio
1
Referencia: Annual Book of ASTM Standards, 1991, Volumen 03-05, p. 610-626
Este mismo método sigue vigente en la versión ASTM E 478 - 2003
3 La numeración de los párrafos es la misma que la empleada en la norma ASTM E 478-89ª
2
1
(NH2OH.HCl) en 500 mL de agua. Preparar fresca cuando se necesite.
23.2 Solución estándar A de hierro (1mL = 0.125mg Fe)- Pesar 0.1250 g de hierro
(pureza 99.9% mínimo) en un vaso de precipitados de 100 mL. Adicionar 10 mL de HCl
(1+1) y 1 mL de agua de bromo. Calentar ligeramente hasta que se remueva el exceso de
bromo. Adicionar 20 mL de HCl concentrado, enfriar y transferir a un matraz volumétrico
de 1 L. Diluir con agua destilada hasta la marca de aforo y mezclar.
23.3 Solución estándar B de hierro (1 mL = 0.00625 mg Fe)- Con pipeta volumétrica,
transferir 50 mL de la solución A de hierro a un matraz volumétrico de 1 L. Diluir al
volumen con HCl (1+49), y mezclar.
23.4 Mezcla de metil isobutil cetona-benceno. Mezclar 200 mL de metil isobutil cetona
(MIBK) y 100 mL de benceno.
23.5 Solución de 1,10-fenantrolina en amortiguador de acetato de amonio — Disolver
1.0 g de 1,10-fenantrolina monohidratada en 5 mL de HCl en un vaso de precipitados de
600 mL. Adicionar 215 mL de ácido acético, y mientras se enfría,4 cuidadosamente
adicionar 265 mL de NH4OH. Enfriar a temperatura ambiente. Usando un pH-metro
verificar que el pH se encuentre entre 6.0 y 6.5, ajustar al intervalo por adiciones de ácido
acético o NH4OH según se requiera. Diluir a 500 mL con agua destilada.
24. Preparación de la curva de calibración.
24.1 Soluciones patrón:
24.1.1 Usando pipetas, transferir 1, 2, 5, 10, 15, y 20 mL de la solución B de hierro (1
mL = 0.00625 mg Fe) a matraces volumétricos de 50 mL. Diluir hasta 20 mL aquellos
matraces que lo requieran.
24.1.2 Adicionar 20 mL de la solución de NH2OH.HCl, agitar y esperar 1 min. A
continuación, proceder como se indica en la sección 24.3.
24.2 Solución de referencia -- Transferir 20 mL de agua a un matraz volumétrico de 50
mL y proceder como indicado en la sección 24.1.2.
24.3 Desarrollo de color- Adicionar 5 mL de la solución amortiguadora de acetato de
amonio-fenantrolina, diluir al volumen y homogeneizar. Esperar al menos 5 min. pero no
más de 4 hrs.
24.4 Espectrofotometría:
24.4.1 Espectrofotómetro con porta-celda múltiple – Medir la corrección de celda
empleando celdas de absorción con 2-cm de paso óptico y una longitud de onda de 510 nm
aproximadamente. Tomar las lecturas de absorbancia de las soluciones patrón con respecto
a la solución de referencia.
24.4.2 Espectrofotómetro con porta-celda simple – Transferir una porción apropiada de
la solución de referencia a una celda de absorción con 2-cm de paso óptico y ajustar la
lectura de absorbancia en 0 para una longitud de onda de aproximadamente 510 nm.
Manteniendo este mismo ajuste, tomar las lecturas de absorbancia de cada una de las
disoluciones patrón.
4
Para enfriar, colocar el vaso de precipitado en un baño de agua con hielo
2
24.5 Curva de calibración -- Graficar las lecturas de absorbancia de las soluciones
patrón en función de la cantidad de hierro expresada como miligramos de hierro en 50 mL
de solución.
25. Procedimiento
25.1 Disolución problema:
25.1.1 Seleccionar y pesar una muestra de acuerdo con la siguiente tabla:
Hierro, %
0.003 a 0.02
0.02 a 0.10
0.05 a 0.20
0.10 a 0.40
0.25 a 1.25
Peso de la
muestra, g
2.0
1.0
0.5
0.5
0.2
Tolerancia en el
peso de la muestra, mg
2.0
1.0
0.5
0.5
0.5
Alícuota a
tomar, mL
25
10
10
5
5
Transferir la muestra pesada a un vaso de precipitados de 400 mL , o a un vaso de
poli(tetrafluoroetileno) si se utiliza HF como parte de la digestión de la muestra.
25.1.2 Preparar un blanco de reactivos de todo el procedimiento. Para ello, emplear las
mismas cantidades de todos los reactivos empleados pero excluyendo a la muestra.
25.1.3 Adicionar 12 mL de HCl (7+3) por gramo de muestra, y entonces agregar tanto
H2O2 como sea necesario para disolver la aleación completamente. Adicionar HF tanto
como sea necesario para disolver aleaciones con alto contenido de silicio. Cuando se haya
completado la disolución, adicionar 10 mL de HCl concentrado por gramo de muestra y
calentar cuidadosamente para descomponer el exceso de peróxido. Enfriar a temperatura
ambiente, transferir a un matraz aforado de 100 mL, diluir al volumen con HCl (1+1) y
homogeneizar.
25.1.4 Emplear una pipeta para transferir la alícuota necesaria según la tabla de 25.1.1
anterior a un embudo de separación de 125 mL. Adicionar HCl (1+1) tanto como se
requiera para ajustar a un volumen total de 25 mL.
25.1.5 Adicionar 20 mL de la mezcla MIBK-benceno al embudo de separación y agitar
durante 1 min. Permitir que se separen las fases y desechar la fase acuosa, lavar la fase
orgánica tres veces con porciones de 3 a 5 mL de HCl (1+1) para remover el cobre, y
desechar las soluciones de lavado. Extraer el hierro de la fase orgánica por agitación
vigorosa durante 30 s con 10 mL de la solución de NH2OH.HCl. Transferir la fase acuosa a
un matraz volumétrico de 50 mL. Repetir la extracción con una segunda porción de 10 mL
de solución de NH2OH.HCl y transferir el extracto al mismo matraz volumétrico de 50 mL.
25.2 Solución de referencia -- Usar la solución del blanco preparada de acuerdo con
25.1.2.
25.3 Desarrollo de color – Proceder como indicado en 24.3.
25.4 Espectrofotometría – Proceder como indicado en 24.4.
3
26. Cálculos.
26.1 Convertir la lectura de absorbancia neta de la solución de la muestra a miligramos
de hierro por medio de la curva de calibración. Calcular el porcentaje de hierro como sigue:
Hierro, % = A/(B  10)
donde
A = hierro encontrado en 50 mL de la solución de prueba final, en mg, y
B = muestra representada en 50 mL de la solución de muestra final, en g.
27. Precisión.
27.1 Siete laboratorios colaboraron en la prueba del presente método, proporcionaron
nueve pares de valores y obtuvieron los datos resumidos en la Tabla 2:
Tabla 2 Información Estadística
Espécimen
de prueba
1. Bronze de fundición (NBS 52c, 0.004 Fe)
2. Ounce metal (NBS 124d, 0.18 Fe)
3. Cupro Nickel, 30 Ni
4. Bronze de silicio (NBS 158a, 1.23 Fe)
Hierro
encontrado, %
0.0034
0.187
0.60
1.24
Traducción : Silvia Citlalli GAMA
Revisión: Alain QUERE
Enero 2009
4
Repetibilidad
(R1, E 173)
0.0005
0.012
0.015
0.019
Reproducibilidad
(R2, E 173)
0.0010
0.017
0.044
0.037