JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Spesiaatioanalyysillä on merkittävä rooli nykyaikaisessa kehittyvässä kemian analytiikassa. Määritysmenetelmien jatkuva kehittäminen on välttämätöntä kestävää kehitystä edistävien, uusien ympäristöystävällisten teollisuuden prosessien luomiselle. Etenkin siirtymäalkuaineiden hapetusasteiden määritysmenetelmien tärkeys on korostunut viime aikoina osana metallurgisten teknologioiden optimointia. Metallurgisten menetelmien kehitystyön edettyä viime vuosina, tarve mangaanin hapetusasteiden kvantitatiiviselle määrittämiselle on kasvanut.

Mangaania käytetään teollisuudessa useaan eri tarkoitukseen ja se onkin teollisuuden käytetyimpiä metalleja; mangaania hyödynnetään muun muassa lannoitteiden ja paristojen valmistuksessa sekä yhdessä muiden metalliseosten kanssa parantamaan teräksen lujuutta. Tyypillisesti mangaani esiintyy luonnossa mineraaleissa hapetusasteilla +II, +III ja +IV. Mangaanin eri hapetusasteita sisältävien yhdisteiden kemialliset ominaisuudet poikkeavat merkittävästi toisistaan, ja siksi niiden käyttäytyminen prosessin aikana voi erota keskenään ratkaisevasti.

Hapetusasteiden määritys voidaan tehdä joko suoraan kiinteästä tilasta, jolloin tyypillisesti käytetään röntgensäteilyä hyödyntäviä tekniikoita, tai liuosnäytteestä titraten, hyödyntäen spektrofotometrisia tai muita spektrometrisia analyysimenetelmiä. Suoraan kiinteästä tilasta tehtävien analyysien etuna on niiden vähäinen tarve näytteen esikäsittelylle. Liuostilasta tehtävä määritys taas usein edellyttää vaativaa näytteenkäsittelyä näytteen liuottamisen ja analyyttien erottamisen muodossa. Näytteen esikäsittely on spesiaatioanalyysin kriittisimpiä vaiheita. Tässä tutkielmassa käydään läpi tämänhetkisiä näytteenkäsittely- ja määritysmenetelmiä, sekä vertaillaan niiden potentiaalia mangaanin hapetusasteiden määrittämiseksi.