Файл: Зевин, Л. С. Количественный рентгенографический фазовый анализ.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 68
Скачиваний: 0
смесей чистых фаз. Состав смесей выбран таким ооразом, чтобы перекрыть область изменения концентраций фаз в исследуемых образцах. Градуировочные графики (рис. 9) строились на основе величин S ц, полученных
путем двенадцатикратных промеров каждой эталонной смеси. Эти съемки пока зали высокую воспроизводимость измерений. Коэффициенты вариации, рассчитан ные на основе экспериментальных измерений, оказались практически равными величинам, определяемым статистикой счета. Для каждой из исследуемых проб проводилась четырехкратная съемка, и пунктирными линиями на рис. 9 отмечена
|
|
|
|
|
область |
шириной |
|
приблизительно 2 а |
||||||
|
Состав эталонных смесей |
|
(а — средняя |
квадратичная |
ошибка) .» 5 |
|||||||||
|
|
Воспроизводимость при анализе порт |
||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
ландцемента некоторого среднего со |
|||||||||
|
|
|
, % |
|
става, близкого к составу смеси № 3, |
|||||||||
|
|
|
|
|
характеризуется |
следующими |
величи |
|||||||
|
|
|
|
|
нами относительной погрешности: 2 % |
|||||||||
|
|
|
|
О |
для элита; 4% для белита, 2% для |
|||||||||
|
|
|
|
о |
алюмината |
и |
2 % |
для |
алюмоферрита. |
|||||
Л? смеси |
|
|
Рн |
Значительно труднее оценить |
правиль |
|||||||||
|
О |
О |
О |
О |
ность анализа главным образом по той |
|||||||||
|
< |
< |
причине, |
|
что |
вполне возможны значи |
||||||||
|
|
3 |
|
|||||||||||
|
о |
тельные |
кристаллохимические |
разли |
||||||||||
|
О |
о |
О |
|||||||||||
|
то |
СС |
то |
то |
чия определяемых |
|
фаз |
в эталонах и |
||||||
|
и |
и |
и |
и |
|
|||||||||
|
со |
см |
со |
|
исследуемых пробах. Некоторое пред |
|||||||||
|
|
|
|
|
ставление о правильности рентгеногра |
|||||||||
1 |
30 |
45 |
2 |
23 |
фического |
метода |
дает |
сравнение |
||||||
с данными |
расчета |
фазового |
состава на |
|||||||||||
2 |
40 |
35 |
5 |
20 |
||||||||||
основе результатов химического анализа |
||||||||||||||
3 |
50 |
25 |
10 |
15 |
||||||||||
(точки на рис. 9). |
|
|
|
|
|
|||||||||
4 |
60 |
15 |
15 |
10 |
|
|
|
|
|
|||||
5 |
70 |
5 |
20 |
5 |
Впервые |
метод |
внутреннего |
|||||||
б |
5 |
5 |
85 |
5 |
стандарта был применен в 1925 г. |
|||||||||
|
|
|
|
|
для определения |
муллита |
в огне- |
упорах |
[188], затем |
в 1933 г. для определения муллита в |
шамо-'Ѵ |
те [901- |
В качестве |
внутреннего стандарта использовалась |
камен- |
ная соль. |
|
|
§ 5. МЕТОДЫ ДОБАВОК И РАЗБАВЛЕНИЯ
Метод добавок
В анализируемую пробу добавляется известное количество опре деляемой фазы бд. Концентрация добавки
с— Сд
А^пр+Сд ’
где опр — масса пробы.
Концентрация определяемой фазы после добавки с\ = с{ (1 — сд)+ + Сд. Если концентрация добавки невелика, то массовый коэффи
циент поглощения пробы после |
добавки |
изменится |
незначительно |
и интенсивность аналитического |
пика J\ |
в первом |
приближении ^ |
является линейной функцией концентрации добавки сд : J\ = шс(- = = сос,- + (о (1 — Сд) Сд, где со = const. Для графического построения этой зависимости необходимы две точки. Одну из них (А) получаем при съемке исходной пробы, а вторую (В) при съемке смеси пробы
32
с добавкой сд 1 (рис. 10). Продолжая прямую до пересечения с осью абсцисс, определяем величину сд0, а затем и искомую концентрацию
определяемой фазы в исходной пробе: с,- = -г т т 2^—т • Если имеется
1 "Г I «до I
ряд проб с близкими массовыми коэффициентами поглощения, то полученный график может быть использован для их анализа. Для этого необходимо перенести начало координат в точку сд0 и изменить масштаб по оси абсцисс так, как показано на рис. 10. Этим способом определялось присутствие малых количеств Na4P 20 7 в і\а5Р3О10 [134], магнезита и доломита в товарном хризотиласбесте [3].
Рис. 11. Зависимость погрешности опре деления концентрации от относительной величины добавки
Для метода добавок может быть предложен более строгий ана литический вариант определения концентрации [26; 96]. Полагаем, что смесь можно отнести к «тонким» порошкам. Интенсивность аналитического пика і-той фазы в исходной смеси равна
Jt |
kt |
, |
(1,45) |
|
|
Р/р |
|
После введения добавки изменится массовый коэффициент поглоще ния пробы (р*)' = р* ( 1 — сд) + р*сд, где р* — массовый коэффи циент поглощения для определяемой і-той фазы. Интенсивность аналитического пика после введения добавки
М |
<7(1— Сд) + Сд |
(1,46) |
||
Рг ’ |
Р* (1 — |
сд) + Р*Сд |
||
|
||||
Интенсивность аналитического пика для чистой фазы |
|
|||
т |
кі |
1 |
(1,47) |
|
•По = 7-*чрг |
||||
|
Pi |
Pi |
|
|
3 Закаа 651 |
|
|
33 |
Решая систему уравнений (1,45); (1,46) и (1,47), получим формулу для расчета концентрации определяемой фазы
Сд |
J i ( / іо — / іц) |
Gд J І ( J іо |
/ іц) |
(1,48) |
|
1 — Сд |
J l0 (//Д—/г) |
Gnp J іо (Jin |
/t) |
||
|
Экспериментально измеряемыми являются величины Jl0; Jt', J\ д. Обозначил! отношение GJGnp через b. Оптимальное значение добавки Ьопт, при котором ошибки в определении концентрации
будут минимальными, определяется выражением [28]
|
= |f+(l~f(b-, |
<’’49) |
где |
pep — массовый коэффициент поглощения |
вмещающей среды. |
Зная |
ориентировочно (порядок) концентрации |
определяемой фазы |
и массовый коэффициент поглощения вмещающей среды, можно |
|
рассчитать необходимую добавку. Из |
выражения (1,49) видно, что |
b <Д 1 только для случая определения |
тяжелой фазы в легкой среде |
(р*/р* <С 1 )- |
В противном случае, т. е. при определении «легкого» |
в «тяжелом» |
О lj> более правильно говорить не о добавке |
определяемой фазы в пробу, а о добавке пробы в чистое определяемое вещество {Ъ > 1). При практическом использовании способа добавок важно знать область возможных отступлений от условия оптималь ной добавки. Это вызвано тем, что в большинстве случаев добавля емое вещество — чистая фаза — является дефицитным. Для решения этого вопроса была изучена зависимость Ас,/с(- = / (b/b0пт) и пока зано, что она выражается кривой с уплощенным минимумом и не которое отступление от оптимальной добавки (в сторону уменьшения) существенно не повлияет на точность количественных определе ний (рис. И).
Может быть предложен и другой путь расчета неизвестной кон центрации [13]. Положим, что осуществляется добавка г-той фазы. Тогда для исходной пробы согласно (1,25) можно записать
= |
(1,50) |
где Sri — отношение интенсивностей аналитических пиков некоторых фаз с номерами г иг . После добавки это отношение изменится
S * ß / [с/ (1- Сд) + Сд] = ß,cr (1- сд). |
( 1,51) |
Исходя из уравнений (1,47) и (1,48), концентрация может быть выра жена следующим образом:
Сі |
Sri |
(1,52) |
|
S r i ~ S ' r i |
|||
|
|
Нужно экспериментально измерить интенсивности аналитического пика определяемой фазы /,• и д и также интенсивности пика Jти JгЛ какой-либо другой фазы, присутствующей в исходной пробе и пробе
34
с добавкой. Объем экспериментальных измерений при расчете по формуле (1,52) больше, чем при расчете по формуле (1,48). Однако исключается измерение интенсивности аналитического пика чистой фазы и поэтому при расчете по (J ,52) эффект микропоглощения дол жен оказывать меньшее влияние.
После определения одним из рассмотренных выше способов содер жания некоторой і-той фазы можно, используя известное значение q,
^провести определение концентраций и остальных фаз по уравнению, следующему из формулы (1 ,2 1 )
|
V -І^О . |
(1.53) |
Постоянный коэффициент |
определяется путем съемки либо чистых |
фаз, либо их смеси известного состава. Очевидно, может быть и гра фическое решение, если предварительно будет построен линейный градуировочный график в координатах q./q — Sri. Таким образом, метод добавок можно рассматривать как один из вариантов метода внутреннего стандарта. Использование в качестве стандарта опре
деляемой фазы |
имеет некоторые |
преимущества, так как при этом |
не появляются |
дополнительные |
наложения дифракционных пиков. |
Недостатки метода — увеличение объема измерений вследствие необ ходимости съемки как исходной пробы, так и пробы с добавкой.
Напомним ход количественного анализа по методу добавок: 1 ) оценка анализируемого материала по крупности; 2 ) расчет вели чины оптимальной добавки; 3) приготовление пробы с добавкой; 4) измерение интенсивности аналитических пиков: в первом варианте только определяемой фазы (J i0; /,•; / (Д); во втором варианте опре-
* деляемой фазы и какой-либо другой фазы в образце (/,■; J,-д; Jr; Jra); 5) расчет концентрации фазы по формуле (1,48) или (1,52); 6 ) измере ние интенсивности аналитических пиков остальных фаз и расчет их концентраций по формуле (1,53).
Метод разбавлений
Метод основан на разбавлении пробы в определенное число раз нейтральной * средой с известным массовым коэффициентом погло щения. Обычно пользуются аналитическим вариантом метода. Вы ведем формулу для расчета концентрации.
|
Пусть необходимо определить концентрацию фазы сг, имеющей |
|
плотность р; и массовый коэффициент поглощения д* в пробе, отно |
|
сящейся к тонким порошкам, с массовым коэффициентом поглоще |
|
ния д*. Разбавим анализируемую пробу в z раз средой с массовым |
t |
коэффициентом поглощения д£ |
----- Gnp + Gp |
|
|
Gnp ’ |
|
где Gnp — вес пробы и Gp — вес разбавителя. |
* Нейтральная среда—вещество, не вступающее в химическое взаимодей ствие с анализируемой смесью.
3* |
35 |
В результате разбавления изменятся: 1) концентрация искомой фазы, которая после разбавления будет равна cjz; 2 ) массовый коэффициент поглощения пробы, который после разбавления будет равен ц*/г + ( 1 — 1 /z) Pp; 3 ) интенсивность аналитического макси мума
J ‘p = к‘ р і [ц*/* -Н 1 - 1 /* ) Н^Г |
|
(І’° 4) |
|||
Используя выражение (1,54), а также выражения (1,45) и (1,47), |
|||||
можно рассчитать искомую концентрацию |
|
|
|
|
|
Иф |
JipJj |
|
|
(1,55) |
|
С/ = (2 — 1 ) Ѵі |
J lq{ J i |
J г'р) |
|
|
|
|
|
|
|||
Ошибка в определении концентрации зависит |
|
прежде всего от |
|||
точности измерения интенсивностей аналитического максимума. |
Вве |
||||
дение в |
пробу |
постороннего |
раз- |
||
|
бавителя |
снижает |
интенсивность |
||
|
аналитических пиков, и метод |
||||
|
разбавления применим только для |
||||
|
определения больших концентра |
||||
ций. |
|
выражения |
(1,55) |
||
|
Из анализа |
||||
|
следует, что минимальные ошибки |
||||
|
в определении |
достигаются |
при |
||
|
оптимальном разбавлении, опреде |
||||
ляемом |
следующим выражением: |
||||
Рис. 12. Зависимость погрешности опре |
|
|
|
|
|
деления концентрации от степени разба |
* о п т - 1 = - ^ + |
14^ * " 4 .(1,56) |
|||
вления пробы |
|||||
|
|
гр |
|
Мр |
|
где р*р — массовый коэффициент |
поглощения вмещающей среды. |
Возможность отступления от условия оптимального разбавления иллюстрируется рис. 1 2 .
Разбавление пробы средой с рр >> р* почти всегда приводит
к увеличению разности (рг — р) и возможно, что пробу, относя щуюся к «тонкому» порошку до разбавления, необходимо отнести после разбавления к «средним» или «грубым» порошкам. Для того чтобы исключить это, иногда отступают от условия оптимального разбавления и используют в качестве разбавителя такое вещество и такую степень разбавления, чтобы массовые коэффициенты погло щения исходной и разбавленной пробы были близки.
Итак, ход анализа по методу разбавления следующий: 1) оценка пробы по крупности по ориентировочно известным составу пробы и условиям съемки; 2 ) расчет оптимального разбавления; 3) разба вление пробы; 4) измерение интенсивности аналитического максимума в чистом веществе, анализируемой и разбавленной пробах; 5) расчет концентрации в исходной пробе по формуле (1,55).
Области приложения рассмотренных методов различны: метод добавок используется для определения малых содержаний фазы, а метод разбавления — больших.
36