Определение концентрации хлорида железа (III)

Солянокислые растворы хлорида железа широко используются для химического травления различных металлов, сплавов и полупроводников, например при производстве печатных плат для травления меди, в тонкопленочной технологии для растворения тонких пленок меди, алюминия, хрома, нихрома и др" в полупроводниковой технике для травления антимонида индия и т. д. Непрерывное определение концентрации хлорида железа в травильных растворах имеет большое практическое значение для корректировки состава этих растворов. Быстрое и надежное определение концентрации Fe³⁺ в присутствии ионов Си²⁺, образующихся в процессе травления медных покрытий, можно приводить потенциометрическим титрованием.

Определение проводят титрованием слабого солянокислого испытуемого раствора (pH ~ 2) стандартным раствором аскорбиновой кислоты. За изменением потенциала индикаторного платинового электрода следят, используя в качестве электрода сравнения насыщенный хлоридсеребряный электрод. Аскорбиновая кислота С₆Н₈0₆, стандартные растворы которой характеризуются высокой устойчивостью, является достаточно сильным восстановителем. В процессе титрования раствора железа аскорбиновой кислотой протекает химическая реакция, которая описывается уравнением В то же время медь (Н) не восстанавливается аскорбиновой кислотой в условиях титрования железа (Ш). Титрование целесообразно проводить при нагревании, так как основная реакция характеризуется малой скоростью.

Электрохимическими реакциями при титровании являются следующие:

1) до точки эквивалентности.

2) после точки эквивалентности.

Из-за достаточной разности величин стандартных потенциалов (Е,° = = +0,77 В и Е° = +0,18 В) в конечной точке титрования наблюдается довольно резкий скачок потенциала.

Оборудование и реагенты

Иономер.

Индикаторный электрод, платиновый.

Электрод сравнения, хлоридсеребряный. Аскорбиновая кислота, 0,5 000 М раствор. Аммиак, 10%-ный раствор.

Соляная кислота, раствор 1:1.

Описание определения

В стакан емкостью 100—150 мл переносят 10,00 мл анализируемого раствора, прибавляют по каплям 10%-ный раствор аммиака до появления первой неисчезающей при перемешивании мути и затем 4—6 капель раствора соляной кислоты (1:1) разбавляют 50—100 мл дистиллированной воды.

В подготовленный таким образом раствор погружают два электрода: платиновый и хлоридсеребряный.

Бюретку заполняют титрантом — рабочим раствором аскорбиновой кислоты и подготавливают к работе.

Анализируемый раствор титруют при перемешивании ориентировочно по 1 мл стандартным раствором аскорбиновой кислоты. Таким образом определяют область скачка потенциала. Затем титруют новую порцию анализируемого раствора, прибавляя раствор титранта в области скачка потенциала по 2—3 капли. Величины потенциала фиксируют при достижении их постоянного значения: изменение потенциала в течение 1 мин не должно превышать -5 мВ.

Результаты измерений и расчетов заносят в форму табл. 9.11 и строят кривые титрования в координатах «Е — V» и «АЕ/AV — V». Но кривым титрования определяют величину эквивалентного объема аскорбиновой кислоты. Вычисляют массу железа (Ш) (в г) в исследуемом растворе по формуле

где V — объем, а N — нормальная концентрация раствора аскорбиновой кислоты; 9,"(Fe³⁺) — молярная масса эквивалента железа (ТП), равная 55,85 гДмольэкв); п — число аликвотных частей анализируемого раствора.