Determinación colorimetrica de fosforo en aceros 1.- Se trata de buscar un método para determinar fósforo en aceros, para el que se establecen previamente las siguientes condiciones: a) Que sea rápido. b) Que permita determinaciones en serie. c) Que utilice la menor cantidad de útiles de vidrio. d) Que pueda responder con precisión "siderúrgica" las exigencias analíticas que en ese aspecto se requiere para la industria. 2.- Se analizan las siguientes técnicas: a) Métodos gravi métricas. b) Métodos volumétricos. c) Métodos estereovolumétricos. d) Métodos colorimétricos. Se concluye que en el método colorimétrico, puede encontrarse la solución, para las premisas establecidas. Se estudian las 2 reacciones clásicas para esta determinación: a) La obtención del azul molibdeno por reducción del fosfomolibdato de amonio. b) La obtención del fosfovanadomolibdato. Se revisa la bibliografía al respecto y se opta por esta última reacción. Se estima que la estabilidad del color final es mucho mayor en ésta, y que con ello se pueden satisfacer la necesidad de hacer determinaciones en serie, lo cual obliga a que medie cierto tiempo importante, entre la primera muestra y la última. 3.- Para conocer la naturaleza del complejo fosfovanadomolíbdico revista a una serie de compuestos de esta naturaleza y se dan algunas propiedades y métodos de obtención. 4.- Se describe someramente el espectrofotómetro Coleman Universal, mode lo N° ll que se piensa aplicar al método que nos proponemos desarrollar. 5.- Se detalla la nomeclatura espectrofotométrica en uso y se menciona la tendencia moderna la cual introduce nuevos conceptos y logra una expresión sumamente simple de la ley de Lambert y Beer. Tal que: A = a. b. c. En donde: A- es la absorbancia P0/p = log T. a- es la absortividad. b- es el espesor de la capa c- la concentración 6.- Se llega asi a la parte experimental de la tesis. A fin de comenzar a satisfacer las premisas establecidas se decide usar el tubo Eggertz, el cual se dimensiona para un volumen de 20 ml y se lo calibra de 0,5 en 0,5 ml. Su esquema está representado en 1a fig. 2. Para poder manejar simultaneamente un número importante de muestras se prepara una gradilla circular en aluminio (ver fig. l) 1a cual permite trabajar con 28 tubos. 7.- Se parte inicialmente del métodode Schrüder el cual consiste en atacar la muestra de acero, con nítrico diluido, oxidar con permanganato, eliminar el bióxido de manganeso con agua oxigenada y finalmente desarrollar el color por agregado de molibdato y vanadato de amonio. Para eliminar los tipos necesarios en 1a comparación colorimétrica de este método se ensaya el espectrofotómetro respetando las cantidades de reactivos. Se determina entonces, que longitud de onda hace máxima la transmitancia y se llega a valores comprendidos entre 400 y 500 milimicrones. Ensayos realizados trabajando a diferentes longitudes de onda, muestran la aplicabilidad. 8.- Se ensayan modificaciones en las cantidades de reactivos para adecuar el volumen final capaz de ser contenido en el tubo.. Se ensayan también otros reductores: nitrito de sodio y oxalato de potasio. Los ensayos se realizan tomando soluciones de fosfatos en concentraciones tales que permitan tener en los volumenes que se ensayan, cantidades de fósforo equivalentes a las de aceros, con porcientos crecientes del mismo, desde 0,005 hasta 0,15 %, creciendo en 0,005 % Para ir jalonando las experiencias se numeran los ensayos. 9.-Se siguen modificando las concentraciones de reactivos y se realizan varios ensayos sobre dilución del volumen final llegando con los reactivos a un volumen de 5,5 m1., se ensayan diluciones para obtener, por agregado de agua destilada, diferentes volumenes finales que variaron desde ll m1., hasta 16,5 ml. Los valores de transmitancia que se fueron obteniendo en estos ensayos como en los anteriores se encuentran en los cuadros respectivos. También se representaron graficamente en papel logaritmico en un sistema transmitancia - porciento de fósforo. En el gráfico N° 8 se reunieron las rectas que se han obtenido en los diferentes ensayos de dilución y de las conclusiones se decide trabajar con volumen final de 16 ml., y estandarizar los tiempos de calentamíento. 10.-Se ensayan luego aceros de porcientos de fósforo conocido y no se encuentran valores satisfactorios. Haciendo ensayos aislados para lograr la exaltación del color desarrollado, se notó que al añadir amoníaco había un incremento notable del mismo. "Esta operación casual, confirma que la acidez tiene mucha importancia en el desarrollo de color y esto justifica el hecho de que fueron buenos los resultados mientras no se trabajó en aceros, y las lecturas empezaron a dar mal, cuando se comenzó con ellos" Se ensayan diferentes concentraciones de nítrico y se llega finalmente a una normalidad que dá valores aceptables. (1 N a 1,33 N.) Se modificó también el volumen. 11.-Se observa que los volumenes finales no son exactamente iguales: ya que para eliminar vapores nitrosos, acelerar la acción del oxidante, y también posteriormente la del reductor se necesitan ciertos tiempos de calentamiento , factor éste al que se suma, la forma curvada del tubo, que restringe de cierto modo,la evacuación de los vapores. En la página 50 en donde referimos a esta diferencias se lee: "No pensamos nunca modificar la concentración del molibdato y del vanadato puesto que teniamos la certeza que ellas eran correctas (además la comparación con métodos semejantes, así lo probaba). Nuestro pensamiento siempre estuvo (y puede comprobarse a través de todos los ensayos relatados) alrededor de "reductor, oxidante y acidez". Superado el problema de la acidez nos enfrentabamos con el añadido de un ion coloreado, de un reductor necesario para eliminarlo y de un tubo que por su forma,nos dificultaba. Asociando la determinación de manganeso por el método del persulfato con nuestro método, pensamos que éste oxidaría al fósforo, del carburo no nos ocupamos puesto que conocíamos los resultados en las determinaciones de manganeso que a diario se realizaban. De aquí que nos decidimos a ensayar el persulfato pensando que con él se solucionaban varios problemas: eliminación del ion coloreado, del reductor, oxidación del carburo y fosfuro y una descomposición más franca del oxidante, sin ion plata como catalizador. Debemos dejar constancia que Mellon en su método (45) y Uno Hill (48) utilizaban en esta reacción el persulfato como oxidante y si bien en la revista bibliográfica los hemos citado, no ahondamos en precisar ambos métodos sino que solamente se hizo referencia de los autores que se ocuparon de la reacción fosfo-vanado-molíbdica. No se pretende con este comentario exaltar una ocurrencia un originalidad, sino simplemente justificar el "por que" y "Cómo" se ha llegado al persulfato de amonio. 12.-Se ensaya 1a acción del persulfato sobre fosfatos, su eliminación y consecuencias. Siendo favorables los resultados se sigue con aceros al carbono y se ajustan los tiempos de hervido. Se compara los resultados obtenidos, usando persulfato en una serie de muestras y permanganato, agua oxigenada en otras. Se consigue con el primero mayor constancia de valores Se fija un volumen final de 11,5 m1., el que se ajusta primeramente a 7,5 m1., con solución de persulfato después que se eliminaron por ebullición, los vapores nitrosos del tubo. Se ensayan muestras del National Bureau of Stantand y se obtienen desviaciones aceptables. 13.- En base a las experiencias realizadas se propone el siguiente método para dosar fósforo en aceros, preferentemente al carbono: Soluciones necesarias. 1°) Ácido nítrico (NO3H) al 40% - a 400 ml. de ácido nítrico al 65% (densidad=1.42) se añade 600 ml. de agua destilada. 2°)Persulfato de amonio (S2O8(NH4)2 al 8% - 8 gr. de droga son disueltos en 100 ml. de agua destilada. Se prepara en el momento de usarla. 3°) Molibdato de amonio Mo7O24(NH4)6 - 4H20 - Disolver 100 gr. de sal en 500 ml. de agua destilada caliente. Enfriar y completar el volumen a 1000 ml. con agua destilada. 4°) Vanadato de Amonio (VO3NH4) al 0,2345%. Disolver 2,345 gr. de sal en 300 ml. de agua destilada caliente. Enfriar a temperatura ambiente, añadir 20 ml. de ácido nítrico 1:1 y enrasar en 1000 ml. con agua destilada. Procedimiento Introducir 0,2 gr. de acero, pesados al 0,1 mgr. en el tubo graduado. Añadir 5 ml. de nítrico al 40%, permitir que el ataque cese a temperatura ambiente. Si son varias las muestras pesadas, colocar los tubos en la gradilla metálica, e introducirlos en baño de agua hirviente, hasta total eliminación de los vapores nitrosos (10 minutos). Retirar del baño, enfriar por inmersión an agua a temperatura ambiente. Añadir a cada tubo 1a solución de persulfato de amonio recientemente preparada enrasando en 7,5 m1. (se añade aproximadamente entre 2,5 y 2,9 m1.) Una vez que todos los tubos fueron enrasados en 7,5 ml. se colocan en baño de agua hirviente y se mantienen 3 minutos exactos. Se retiran. En caliente se añade primeramente 2 ml. de la solución de vanadato y seguidamente 2 m1. de la solución de molibdato. A1 añadir este reactivo se producirá un precipitado blanco (ácido molíbdico) que se redisuelve rapidamente por agitación. La forma curva da del tubo permite realizar facilmente la homogenización. Permitir que los tubos tomen la temperatura ambiente y luego real zar las lecturas en el espectrofotómetro en la longitud de 480 milimicrones. Hemos modificado la longitud de onda llevándola a 480 milimicrones en lugar de 500 milimicrones pues en 1a práctica obtuvimos mejores resultados y además se aumenta consecuentemente la pendiente de la recta. En una nota de 9 puntos se mencionan detalles a tener en cuenta adquiridos durante la experiencia que brindó y sigue brindando la aplicación del método en el laboratorio químico de La Cantábrica durante casi dos años. 14.- Se estudian las interferencias y se encuentran que no molestan tenores de níquel hasta 3,5 %, silicio hasta 0,6l%. En cuanto al cromo acción se manifiesta en porcientos mayores al 0,15 %. 15.- Se analiza finalmente el método propuesto y se lo compara con el de Mellon haciendo notar las diferencias de uno y otro y cotejando finamente las desviaciones que sobre muestras del N.B.S. produce uno y otro método. "Concluímos pues la presente tesis satisfaciendo las condiciones que nos impusimos a1 comenzar este trabajo y creemos ofrecer un método que permite controlar el fósforo contenido en los aceros (preferentemente a1 carbono) tanto durante la elaboración de los mismos, como así también después de ser manufacturados". NOTA: Se dan 52 citas bibliográficas.