Anlage 32
BESTIMMUNG VON LÖSLICHEM BARIUM UND STRONTIUM IN FARBPIGMENTEN IN FORM VON SALZEN ODER LACKEN
A. Bestimmung von löslichem Barium
1. Zweck und Anwendungsbereich
Diese Methode beschreibt ein Verfahren zur Extraktion und Bestimmung von löslichem Barium aus Farbpigmenten in Form von Salzen oder Lacken.
2. Kurzbeschreibung
Das Farbpigment wird mit 0,07 M Salzsäure unter definierten Bedingungen extrahiert; die Menge des löslichen Bariums im Extrakt wird danach durch Atomabsorptionsspektrometrie bestimmt.
3. Reagenzien
Alle Reagenzien müssen analysenrein sein.
3.1. Absolutes Ethanol.
3.2. Salzsäure, 0,07 M.
3.3. Salzsäure, 0,5 M.
3.4. Kaliumchloridlösung, 8 % (m/v): 16 g Kaliumchlorid werden in 200 ml 0,07 M Salzsäure (3.2) gelöst.
3.5. Barium-Standardlösungen
3.5.1. Barium-Standardstammlösung, 1 000
g/ml in 0,5 M Salpetersäure („SpectrosoL“ oder gleichwertiges).
3.5.2. Barium-Standardlösung, 200
g/ml: 20,0 ml der Barium-Standardstammlösung (3.5.1) werden in einen 100-ml-Meßkolben pipettiert und mit 0,07 M Salzsäure (3.2) bis zur Marke aufgefüllt und gemischt.
4. Geräte
4.1. Normale Laborausstattung.
4.2. pH-Meter mit einer Genauigkeit von
0,02 Einheiten.
4.3. Schüttelmaschine.
4.4. Membranfilter, 0,45
m.
4.5. Atomabsorptionsspektrophotometer mit Barium-Hohlkathodenlampe.
5. Durchführung
5.1. Vorbereitung der Probe
5.1.1. Ungefähr 0,5 g (m Gramm) Farbpigment werden genau in einen Erlenmeyerkolben eingewogen, dessen Fassungsvermögen mindestens 150 ml betragen sollte, um ein wirkungsvolles Schütteln zu gewährleisten.
5.1.2. Nach Zusatz von 1,0 ml Ethanol (3.1) mittels Pipette wird der Kolben vorsichtig geschwenkt, bis das Pigment vollständig durchtränkt ist. Aus einer Bürette wird genau so viel 0,07 M Salzsäure (3.2) zugesetzt, daß ein Verhältnis Volumen der Säure zu Masse des Pigments von genau 50 Milliliter je Gramm erhalten wird. Das gesamte Volumen des Extraktionsmittels einschließlich Ethanol beträgt dann V ml. Der Inhalt des Kolbens wird 5 Sekunden lang geschüttelt, um eine vollkommene Durchmischung zu gewährleisten.
5.1.3. Der pH-Wert der entstandenen Suspension wird mit dem pH-Meter (4.2) gemessen. Liegt der Wert über 1,5, wird tropfenweise 0,5 M Salzsäure (3.3) hinzugefügt, bis er in den Bereich von 1,4 bis 1,5 fällt.
5.1.4. Der Kolben wird verschlossen und anschließend sofort 60 Minuten lang in der Schüttelmaschine (4.3) geschüttelt, wobei eine ausreichend hohe Geschwindigkeit einzustellen ist, damit ein Schaum entsteht. Danach wird die Mischung durch ein 0,45-
m-Membranfilter (4.4) filtriert. Die Mischung darf vor der Filtration nicht zentrifugiert werden. 5,0 ml des Filtrats werden in einen 50-ml-Meßkolben pipettiert, mit 0,07 M Salzsäure (3.2) bis zur Marke aufgefüllt und gemischt.
Diese Lösung wird auch für die Strontiumbestimmung benötigt (Teil B).
5.1.5. In einen 100-ml-Meßkolben werden 5,0 ml Kaliumchloridlösung (3.4) und ein aliquoter Teil (WBa ml) des verdünnten Filtrats (5.1.4) pipettiert, so daß die erwartete Konzentration zwischen 3 und 10
g Barium je Milliliter liegt. (Ein aliquoter Teil von 10 ml ist ein guter Anfangswert). Die Lösung wird mit 0,07 M Salzsäure (3.2) bis zur Marke aufgefüllt und gemischt.
5.1.6. Die atomabsorptionsspektrometrische Bestimmung des Bariumgehaltes der Prüflösung (5.1.5) ist am selben Tag durchzuführen.
5.2. Bedingungen für die Atomabsorptionsspektrometrie
Flamme: Distickstoffoxid-Acetylen,
Wellenlänge: 553,5 nm,
Untergrundkorrektur: keine,
Brennstoff: arm; für maximale Absorption müssen Brennerhöhe und Brennstoff optimiert werden.
5.3. Eichung
5.3.1. Von der Barium-Standardlösung (3.5.2) werden 1,0, 2,0, 3,0, 4,0 und 5,0 ml in einer Reihe von 100-ml-Meßkolben pipettiert. Nach Zusatz von jeweils 5,0 ml Kaliumchloridlösung (3.4) mittels Pipette wird mit 0,07 M Salzsäure (3.2) bis zur Marke aufgefüllt und gemischt.
Diese Eichlösungen enthalten 2,0, 4,0, 6,0, 8,0 bzw. 10,0
g Barium je Milliliter.
Entsprechend wird eine Blindlösung ohne Zugabe der Barium-Standardlösung hergestellt.
5.3.2. Die Extinktion der Blindlösung (5.3.1) wird gemessen und der erhaltene Extinktionswert als Blindwert der Bariumkonzentration für die Eichkurve verwendet.
Die Extinktion jeder Barium-Eichlösung (5.3.1) wird gemessen und die Abhängigkeit des Extinktionswertes von der Bariumkonzentration in Form der Eichkurve aufgezeichnet oder es wird die Regressionsgerade berechnet.
5.4. Bestimmung
Die Extinktion der Prüflösung (5.1.5) wird gemessen und aus der Eichkurve die dem ermittelten Extinktionswert zugehörige Bariumkonzentration abgelesen bzw. aus der Gleichung für die Regressionsgerade berechnet.
6. Berechnung
Der Gehalt an löslichem Barium in Massenprozent (% m/m) des Pigments wird nach folgender Formel berechnet:
m | = | Einwaage der untersuchten Probe (5.1.1) in Gramm, |
c | = | aus der Eichkurve abgelesene Bariumkonzentration der Prüflösung (5.1.5) in Mikrogramm je Milliliter bzw. der aus der Gleichung für die Regressionsgerade berechnete Wert, |
V | = | Gesamtvolumen des Extraktionsmittels (5.1.2) in Milliliter, |
WBa | = | aliquoter Teil des Extrakts aus 5.1.5 in Milliliter. |
7. Wiederholbarkeit
Die beste vorliegende Schätzung für die Wiederholbarkeit (ISO 5725) dieser Methode für einen Gehalt an löslichem Barium von 2 % (m/m) beträgt 0,3 % (m/m).
8. Bemerkungen
8.1. Unter bestimmten Bedingungen kann bei Anwesenheit von Calcium die Barium-Absorption erhöht werden. Dies kann durch Zusatz von Magnesium-Ionen in einer Konzentration von 5 g/l verhindert werden (1).
8.2. Die Anwendung der ICP-Atomemmissionsspektrometrie ist als Alternativmethode zur Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie zugelassen.
B. Bestimmung von löslichem Strontium
1. Zweck und Anwendungsbereich
Diese Methode beschreibt ein Verfahren zur Extraktion und Bestimmung von löslichem Strontium aus Farbpigmenten in Form von Salzen oder Lacken.
2. Kurzbeschreibung
Das Farbpigment wird mit 0,07 M Salzsäure unter definierten Bedingungen extrahiert; die Menge des löslichen Strontiums im Extrakt wird danach durch Atomabsorptionsspektrometrie bestimmt.
3. Reagenzien
Alle Reagenzien müssen analysenrein sein.
3.1. Absolutes Ethanol.
3.2. Salzsäure, 0,07 M.
3.3. Kaliumchloridlösung, 8 % (m/v): 16 g Kaliumchlorid werden in 200 ml 0,07 M Salzsäure (3.2) gelöst.
3.4. Strontium-Standardlösungen
3.4.1. Strontium-Standardstammlösung, 1 000
g/ml in 0,5 M Salpetersäure („SpectrosoL“ oder gleichwertiges).
3.4.2. Strontium-Standardlösung, 100
g/ml:
10,0 ml der Strontium-Standardstammlösung (3.4.1) werden in einen 100-ml-Meßkolben pipettiert und mit 0,07 M Salzsäure (3.2) bis zur Marke aufgefüllt und gemischt.
4. Geräte
4.1. Normale Laborausstattung.
4.2. Membranfilter, 0,45
m.
4.3. Atomabsorptionsspektrophotometer mit Strontium-Hohlkathodenlampe.
5. Durchführung
5.1. Vorbereitung der Probe
Zur Bestimmung des Strontiumgehaltes wird die im Teil A Abschnitt 5.1.4 hergestellte Lösung verwendet.
5.1.1. In einen 100-ml-Meßkolben werden 5,0 ml Kaliumchloridlösung (3.3) und ein aliquoter Teil (WSr ml) des verdünnten Filtrates (A. 5.1.4) pipettiert, so daß die erwartete Konzentration zwischen 2 und 5
g Strontium je Milliliter liegt. (Ein aliquoter Teil von 25 ml ist ein guter Anfangswert). Die Lösung wird mit 0,07 M Salzsäure (3.2) bis zur Marke aufgefüllt und gemischt.
5.1.2. Die atomabsorptionsspektrometrische Bestimmung des Strontiumgehaltes der Prüflösung (5.1.1) ist am selben Tag durchzuführen.
5.2. Bedingungen für die Atomabsorptionsspektrometrie
Flamme: Distickstoffoxid-Acetylen,
Wellenlänge: 460,7 nm,
Untergrundkorrektur: keine,
Brennstoff: arm; für maximale Absorption müssen Brennerhöhe und Brennstoff optimiert werden.
5.3. Eichung
5.3.1. Von der Strontium-Standardlösung (3.4.2) werden 1,0, 2,0, 3,0, 4,0 und 5,0 ml in eine Reihe von 100-ml-Meßkolben pipettiert. Nach Zusatz von jeweils 5,0 ml Kaliumchloridlösung (3.3) mittels Pipette wird mit 0,07 M Salzsäure (3.2) bis zur Marke aufgefüllt und gemischt.
Die Eichlösungen enthalten 1,0, 2,0, 3,0, 4,0 bzw. 5,0
g Strontium je Milliliter. Entsprechend wird eine Blindlösung ohne Zugabe der Strontium-Standardlösung hergestellt.
5.3.2. Die Extinktion der Blindlösung (5.3.1) wird gemessen und der erhaltene Extinktionswert als Blindwert der Strontiumkonzentration für die Eichkurve verwendet. Die Extinktion jeder Strontium-Eichlösung (5.3.1) wird gemessen und die Abhängigkeit des Extinktionswertes von der Strontiumkonzentration in Form der Eichkurve aufgezeichnet.
5.4. Bestimmung
Die Extinktion der Prüflösung (5.1.1) wird gemessen und aus der Eichkurve die dem ermittelten Extinktionswert zugehörige Strontiumkonzentration abgelesen.
6. Berechnung
Der Gehalt an löslichem Strontium in Massenprozent (% m/m) des Pigments wird nach folgender Formel berechnet:
m | = | Einwaage der untersuchten Probe (A. 5.1.1) in Gramm, |
c | = | aus der Eichkurve abgelesene Strontiumkonzentration der Prüflösung (5.1.1) in Mikrogramm je Milliliter, |
V | = | Gesamtvolumen des Extraktionsmittel (A. 5.1.2) in Milliliter, |
WSr | = | aliquoter Teil des Extrakts aus 5.1.1 in Milliliter. |
7. Wiederholbarkeit
Die beste vorliegende Schätzung für die Wiederholbarkeit (ISO 5725) dieser Methode für einen Gehalt an löslichem Strontium von 0,6 % (m/m) beträgt 0,09 % (m/m).
8. Bemerkungen
Die Anwendung der ICP-Atomemissionsspektrometrie ist als Alternativmethode zur Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie zugelassen.
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(1) Jerrow, M. et a.: Magnesium as modifier for the determination of barium by flame atomic emission spectrometry. Analytical Proceedings 28, (1991).