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