NTE INEN 0880: Zinc. Análisis espectroquímico por el

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NTE INEN 0880 (1983) (Spanish): Zinc.
Análisis espectroquímico por el método de
arco de corriente continua. Solución
residual
CDU 669.586:620.198
Norma
Ecuatoriana
MT 02.09-302
ZINC. ANALISIS ESPECTROQUIMICO POR EL METODO DE
ARCO DE CORRIENTE CONTINUA.
SOLUCIÓN RESIDUAL.
INEN 880
1982-11
1 . OBJETO
1.1 Esta norma establece el método de ensayo para determinación de impurezas en zinc y aleaciones de zinc
por medio de análisis espectro químico.
2. ALCANCE
2.1 Esta norma se puede aplicar para determinación de los siguientes elementos, en los respectivos rangos:
2.2 El método de ensayo se aplica especialmente a aleaciones de zinc de la siguiente composición:
2.3 El método descrito es también utilizable para la determinación de plomo, cadmio y hierro en zinc primario de los tipos I a VI, según se especifican en la Norma INEN 882.
3. TERMINOLOGIA
3.1 Arco. Descarga eléctrica caracterizada por una densidad de corriente y campo eléctrico relativamente
bajos, mantenido por el efecto de emisión termoiónico del cátodo.
(Continúa)
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3.2 Curva analítica. Es la representación gráfica de la relación entre una función deI poder radiante y la
concentración o masa de la substancia que emite o absorbe la radiación.
3.3 Curva de calibración de la emulsión. El trazado de una función de la transmitancia relativa de la emulsión, contra una función de la exposición.
3.5 Densidad óptica. En fotometría, es el logaritmo de base 10 de la relación de la luz incidente a la
luz transmitida.
3.6 Exposición. (E). Es el poder radiante por unidad de área incidente en el receptor, integrado sobre el
tiempo de exposición.
3.7 Filtro. Una substancia que atenúa el poder radiante que alcanza el detector, en forma predeterminada
con respecto a la dispersión espectral.
3.8 Intensidad. Es el poder radiante por unidad de área. En análisis espectro químicos, el poder radiante es
medido por un receptor fotoeléctrico o fotográfico, o estimado visualmente.
3.9 Índice de excitación. Es la relación de las intensidades de dos líneas espectrales de un elemento, que
tienen diferentes energías de excitación. Esta relación sirve para indicar el nivel de excitación de la fuente.
3.10 Índice de exposición. La transmitancia relativa o densidad óptica de una línea espectral seleccionada; este
valor sirve para indicar el grado de obscurecimiento de la emulsión fotográfica.
3.11 Línea espectral. Es una imagen lineal formada en el plano focal deI espectrófrafo o espectrómetro que
tiene ancho aproximadamente igual al producido por la radiación monocromática.
3.12 Línea analítica. La línea espectral particular de un elemento usada en la determinación de la
concentración de un elemento.
3.13 Línea patrón interna. Línea espectral de un patrón interno, con la cual se compara la energía
radiante de una línea analítica.
3.14 Microfotómetro. Instrumento para medir la transmitancia relativa de áreas pequeñas en una
emulsión fotográfica, tales como líneas espectrales y di fracción de rayos X.
3.15 Poder radiante. Es la energía transportada por un haz de energía radiante expresado en la unidad de tiempo
(erg/s).
3.16 Patrón interno. Un material presente o añadido a las muestras, que sirve como referencia de intensidad para mediciones espectro métricas.
3.17 Relación de intensidad. Es el cociente de dos intensidades.
(Continúa)
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3.18 Resolución. La nitidez de los detalles que se alcanza con un dispositivo óptico. La resolución se especifica frecuentemente como la distancia mínima a la que dos líneas deben ser separadas deI objetivo, para que
sean reproducidas como líneas separadas en la imagen.
3.19 Transmitancia. Es la relación deI poder radiante transmitido por un material, al poder radiante
incidente sobre él.
3.20 Tiempo de exposición. El tiempo durante el cual es irradiado el receptor.
3.21 Transmitancia relativa. Para una línea espectral en una emulsión fotográfica, es la relación de la
transmitancia de la imagen fotográfica de la línea espectral, a la transmitancia de una porción clara de la
emulsión.
4. METODO DE ENSAYO
4.1 Principio
4.1.1 Se prepara una solución de la muestra en ácido clorhídrico; se coloca una pequeña cantidad sobre un
electrodo de grafito, que luego es secado en una estufa. Se evita la muestra con un arco de corriente continua. El espectro se fotografía en una emulsión calibrada. Se determina fotométricamente la relación (A) de
intensidad entre pares de líneas analíticas y las correspondientes del zinc patrón. La concentración (C) de los
elementos se obtienen por lectura en curvas preparadas, cuyas ordenadas son el log. A y la concentración C.
4.2 Instrumental
4.2.1 Fuente de excitación. Que produzca un arco de corriente continua con un voltaje de circuito
abierto de 250 V.
4.2.2 Espectrógrafo (o espectrómetro). Que tenga suficiente poder de resolución y dispersión lineal para
separar definitivamente las líneas espectrales.
4.2.3 Equipo de procesamiento fotográfico. Que provea las operaciones de desarrollo, fijado, lavado y
secado, de acuerdo a la Norma INEN relevante (ver nota 1).
4.2.4 Microfotómetro. De precisión ±1,0% para transmitancias entre 10 y 90%.
4.2.5 Equipo para calcular (o computadora). Para transformar las lecturas del microfotómetro o logaritmos de la relación de intensidad.
4.3 Reactivos y materiales
4.3.1 Acido nítrico (HN03) concentrado. De peso específico 1,42 diluido en 4 volúmenes de agua.(1:4).
______________
NOTA 1. Hasta la aparición de la Norma INEN, utilícese ASTM 115.
(Continúa)
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4.3.2 Acido clorhídrico (HCI). Concentrado de peso específico 1,19 diluido en 4 volúmenes de agua (1:4).
4.3.3 Electrodos. De grafito (C) altamente puro. El electrodo del contador debe ser del tipo C - 6 y el de la
muestra del tipo S - 6, según la Norma respectiva (ver nota 2).
4.3.4 Metales y sales metálicas. Zinc primario de alta pureza y metales u óxidos de aluminio, cobre, hierro,
magnesio, plomo, cadmio y estaño.
4.3.5 Emulsión fotográfica. Seleccionar la emulsión para obtener alto poder de resolución (grano fino) y alto
contraste. La emulsión deberá ser sensible a la luz ultravioleta y a la luz visible para longitudes de onda λ
≤ 4 500 Å (p.e. Eatsman S A N0. 1 o equivalentes).
4.3.6 Solución para procesamiento fotográfico. De la mejor calidad y características más apropiadas, de
acuerdo a las más reconocidas prácticas fotográficas, cuyas fórmulas estén normalizadas (ver nota 3).
4.4 Procedimiento
4.4.1 Preparación de patrones. Preparar un juego de muestras patrón en forma de solución, para proveerse
de composiciones conocidas que se extiendan dentro del rango de las concentraciones que se espera ana3
lizar en la aleación de ensayo. Cada solución patrón deberá tener 0,33 g de metal en total por cada mm ,
para una mezcla de HCI (1:4) y HNO 3 (1:4) en volúmenes iguales. Para análisis de la aleación con
composición e (ver 2.2) la composición de seis volúmenes patrón se presenta en la Tabla 1.
TABLA 1. Composición de la solución patrón
Para análisis de la aleación con composición b (ver 2.2) la composición de las soluciones patrón deberá ser como en
la Tabla 1, excepto que el cobre debe mantenerse constante en 1,000/o. Para la determinación de plomo,
hierro y cadmio en las aleaciones tipos I a VI según la Norma INEN 882, deben omitirse de las
soluciones patrones el aluminio, cobre, magnesio y estaño, o deben mantenerse tan bajo que resulten
trazas no determinables hasta la cuarta cifra después de la coma.
______________
NOTA 2. Usar ASTM E 130 hasta la promulgación de la Norma INEN equivalente
NOTA 3. Usar ASTM E 115 hasta la promulgación de la Norma INEN equivalente.
(Continúa)
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4.4.2 Preparación de muestras de ensayo. Disolver en un frasco Erlenmeyer de 125 ml, muestras duplicadas
de aleación, obtenidas en forma de virutas de corte con sierra o con broca (ver nota 4). Añadir cuida
dosamente cantidades iguales de HCl y HNO3 (ver nota 5). La concentración final debe ajustarse a 0,33
g de metal por mm 3 de mezcla de ácido (ver nota 6).
4.4.3 Preparación de electrodos. Encender anticipadamente los electrodos en un arco de corriente continua
a 7 amperios durante 30 segundos. Después que se hayan enfriado, introducir 0,1 ml de la solución patrón o
de la solución de ensayo en la copa del electrodo y secar en un horno durante una hora a 75°C. Usar
como electrodo para la muestra al más bajo (positivo) y colocar el otro en posición a distancia de 3 mm.
4.4.4 Excitación y exposición. Excitar la muestra usando el arco de corriente continua de 7 A. Regularizar las
condiciones de exposición en cada laboratorio, de modo que sean constantes para todos los ensayos. Usar un
tiempo de exposición que sea suficiente para volatizar la muestra completamente. Este tiempo será
aproximadamente 60 s. Se utilizarán filtros u otros dispositivos para obtener pares de líneas analíticas que tengan
transmitancias entre 20 y 800/o. El índice de exposición debe ser aproximadamente 25 % para la línea
del Zn de 2670,53 Å Hacer exposiciones duplicadas para cada muestra y para dos o más patrones de
control. Para trabajo de control de rutina, puede ser suficientemente una sola exposición de cada muestra de
ensayo.
4.4.5 Desarrollo fotográfico. Debe ser efectuado de acuerdo a las recomendadas técnicas fotográficas, y
preferentemente de acuerdo a la norma respectiva (ver nota 7).
4.4.6 Fotometría. Medir la transmitancia de los pares de líneas analíticas con un microfotómetro, usan do las
líneas dadas en la Tabla 2.
TABLA 2. Pares de líneas analíticas
____________
NOTA 4. Las muestras obtenidas por corte en sierra no son recomendables para análisis de zinc primario, ya que es
difícil remover completamente el hierro proveniente de la sierra.
NOTA 5. Se recomienda el frasco Erlenmeyer de 125 ml para contener el metal y los reactivos, para reducir al mínimo l a
evaporación de Sn Cl 4. Se mantiene así baja la temperatura, y las paredes del frasco, relativamente frías, actúan como
condensador de reflujo.
NOTA 6. Si para conseguir la solución del metal es necesario añadir más ácido que el requerido por la concentración final,
hacer evaporar la solución para reducir su volumen hasta alcanzar la concentración final.
NOTA 7. Utilizar ASTM E 115 hasta la promulgación de la Norma INEN respectiva.
(Continúa)
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4.4.7 Calibración
4.4.7.1 Calibrar la emulsión de acuerdo a la norma respectiva (ver nota 8).
4.4.7.2 Hacer suficientes exposiciones de los patrones para establecer las curvas analíticas. Convertir
las transmitancias por ciento obtenidas con el microfotómetro, a logaritmos de relaciones de intensidad
de las líneas de los elementos a las líneas patrón internas, usando la curva de calibración de la emulsión.
Trazar los logaritmos de las relaciones de intensidad contra los logaritmos de las concentraciones para
cada elemento, a fin de obtener así las curvas analíticas.
4.4.7.3 Determinar la posición de cada curva anal (tica haciendo exposiciones duplicadas de dos o
más patrones en cada placa. Si la posición de cualquier curva se desvía, ajustar la curva en la
posición media entre la original y la nueva posición establecida por los patrones de control. Si esta
0
media - corrección excede el 3 /o de la concentración del patrón, construir una nueva curva según
4.4.7.2.
4.5 Resultados
4.5.1 Determinar el logaritmo de la relación de intensidad para cada par de líneas analíticas, a base de la
curva de calibración de la emulsión. Relacionar cada una de estas relaciones a las curvas analíticas
apropiadas, para obtener la concentración porcentual.
4.6 Precisión del ensayo
4.6.1 El ensayo aquí descrito ha sido sometido a inspección para determinación de su exactitud en
los laboratorios de la American Society for Testing and Materials (ASTM). A modo informativo, se exponen
a continuación tales resultados. Se. efectuaron exposiciones repetidas en la misma emulsión, para
muestras patrones, según la National Burean of Standards No. 94 A. La exactitud del método se pone de
manifiesto para comparación en la Tabla 3 de los valores certificados de la NBS para las
concentraciones, y el medio espectrográfico de la concentración.
TABLA 3. Precisión de las determinaciones, usando como muestra de ensayo NBS No. 94 A
________________
NOTA 8. Utilícese ASTM E 116 hasta la promulgación de la Norma INEN correspondiente.
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El coeficiente ν se calcula como sigue:
(Continúa)
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APENDICE Z
Z.1 NORMAS A CONSULTAR
INEN 882. Zinc. Lingotes. Requisitos.
ASTM E 116. Photographic photometry in spectrochemical analysis. American Society for Testing and
Materials. Filadelfia, 1970.
ASTM E 115. Photographic processing in spectrochemical analysis American Society for Testing and
Materials. Filadelfia, 1967.
ASTM E 130. Designation. of shapes and sizes of graphit electrodes American Society for Testing and
Materials. Filadelfia, 1966.
Z.2 BASES DE ESTUDIO
INEN 880. Zinc. Lingotes Análisis químico.
I NEN 881. Zinc. Determinación polarográfica del contenido de plomo y de cadmio.
ASTM E 27. Spectrochemical analysis of zinc - base alloys and high - grade zinc by the solution residue - d – c
arc technique. American Society for Testing and Materials. Filadelfia, 1964.
ASTM E 135. Terms and Symbols relating to emission spectroscopy. American Society for Testing and
Materials. Filadelfia, 1967.
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INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA
Documento:
NTE INEN 880
TITULO: ZINC. ANALISIS ESPECTROQUÍMICO POR EL
Código:
MÉTODO DE ARCO DE CORRIENTE CONTINUA SOLUCIÓN MT 02.09-302
RESIDUAL.
ORIGINAL:
REVISIÓN:
Fecha de iniciación del estudio:
Fecha de aprobación anterior por Consejo Directivo
Oficialización con el Carácter de
por Acuerdo No.
de
publicado en el Registro Oficial No. de
Fecha de iniciación del estudio:
Fechas de consulta pública: de 1981-03-16
a
1981-04-30
no hubo Subcomité Técnico por considerarlo así la Dirección General
Subcomité Técnico:
Fecha de iniciación:
Fecha de aprobación:
Integrantes del Subcomité Técnico:
NOMBRES:
INSTITUCIÓN REPRESENTADA:
Otros trámites: 4 Esta norma sin ningún cambio en su contenido fue DESREGULARIZADA, pasando de
OBLIGATORIA a VOLUNTARIA, según Resolución de Consejo Directivo de 1998-01-08 y oficializada
mediante Acuerdo Ministerial No. 235 de 1998-05-04 publicado en el Registro Oficial No. 321 del 1998-05-20
El Consejo Directivo del INEN aprobó este proyecto de norma en sesión de 1982-11-25
Oficializada como: OBLIGATORIA
Registro Oficial No. 507 de 1983-06-06
Por Acuerdo Ministerial No. 194 de 1983-05-18
Instituto E cuatoriano de Normalización, INEN - Baquerizo Moreno E8-29 y Av. 6 de Diciembre
C asilla 17-01-3999 - Telfs: (593 2)2 501885 al 2 501891 - Fax: (593 2) 2 567815
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Área Técnica de Normalización: E-Mail:normalizacion @ inen.gov.ec
Área Técnica de C ertificación: E-Mail:certificacion @ inen.gov.ec
Área Técnica de Verificación: E-Mail:verificacion@ inen.gov.ec
Área Técnica de Servicios Tecnológicos: E-Mail:inencati @ inen.gov.ec
Regional Guayas: E-Mail:inenguayas @ inen.gov.ec
Regional Azuay: E-Mail:inencuenca @ inen.gov.ec
Regional Chimborazo: E-Mail:inenriobamba @ inen.gov.ec
URL:www.inen.gov.ec