книги из ГПНТБ / Шептала, Н. Е. Руководство по физико-химическому анализу глинистых растворов, глин, утяжелителей и реагентов

горячей дистиллированной водой пли же разбавить пробу), вно­ сят в фильтрат приблизительно 0,1 г гидроксиламина, приливают 5 мл хлорндно-аммиачиого буфера и добавляют хромоген чер­ ный. Затем 0,05 н. раствором трилона Б титруют раствор до сине-голубой окраски. В конце титрования следует добавить в фильтрат еще немного индикатора, после чего смесь растворов BaCl2+M gCl2 оттитровывают, причем объем смеси равен объе­ му, внесенному в испытуемый раствор. Смесь разбавляют ди­ стиллированной водой до 100 мл, вносят 5 мл хлоридно-амми- ачного буфера, прибавляют хромоген и титруют 0,05 н. раство­ ром трилона Б до сине-голубой окраски.

Титрованием устанавливают количество ионов бария, внесен­ ное в раствор для осаждения сульфат-иоиов.

Для вычисления результатов определения необходимо знать содержание ионов Са2+ и Mg2+ в фильтрате. Эту величину уста­ навливают предварительным титрованием отдельной пробы ис­ пытуемого фильтрата.

Содержание SO 2- в мг-экв на 100 мл фильтрата вычисляют по формуле (с учетом показаний холостого опыта)

э __ [А — (Б - С ) ] Х Н Х ЮО

V

где А — количество трилона Б, затраченное на титрование от­ дельной пробы смеси BaCb+MgCU, в мл; Б — количество трнлона Б, затраченное на титрование испытуемого фильтрата, в мл;

где 0,048 — пересчетный коэффициент.

Ре а к т и в ы.

1.0,05 н. раствор ВаС12.

5,21 г ВаСБ растворяют в 1 л дистиллированной воды.

2. 0,05 и. раствор MgCl2.

2,108 г MgCOs помещают в мерную колбу емкостью 1 л, добав­ ляют немного воды, чтобы смочить навеску, и приливают 5 мл НС1 плотностью 1,19. По окончании бурного выделения С02 при­ бавляют по каплям 10%-ный раствор НС1 до полного раство­ рения карбоната. Все время перемешивания раствор, доводят его дистиллированной водой до метки и используют в работе.

П р и м е р . На титрование 1 мл фильтрата с добавлением 100 мл дистил­ лированной воды пошло 0,6 мл 0.05 н. раствора трилона Б. Для титрования

] 10

ром 7—9 см, предварительно 2—3 раза обработав его кипящей дистиллированной водой, чтобы уменьшить поры фильтра.

При плохом качестве фильтров фильтруют через двойной фильтр или выливают на фильтр 2—3 мл бумажной мацерироваиной массы. По мере накопления в колбе фильтрат просмат­ ривают, не прошел ли осадок через фильтр, для чего на черном фоне круговым движением поворачивают колбу. Если осадок будет виден на дне колбы, тогда фильтрат снова пропускают через тот же фильтр. Осадок промывают горячей водой, подкис­ ленной (две-три капли) соляной кислотой. При этой промывке удаляется и избыток ВаСІг. Промывание сначала ведут в стака­ не декантацией, а затем продолжают на фильтре до прекраще­ ния реакции на О - . Для этого к нескольким каплям промывоч­ ной воды, стекающей с воронки, добавляют одну-две капли 0,01 и. раствора AgN03. Если ион С1_ еще присутствует в промывоч­ ной воде, то выпадает белый осадок AgCl, промывку следует продолжать. Фильтр с осадком подсушивают на воронке в су­ шильном шкафу, затем осторожно сворачивают' его и помещают во взвешенный фарфоровый тигель и ставят в холодную муфель­ ную печь в вытяжном шкафу. По мере нагревания фильтр по­ степенно обугливается и озоляется. Постепенное обугливание в- данном случае особенно необходимо, так как уголь может вос­ становить часть осадка BaS04 до сульфида по уравнению

BaS04 + 2С = BaS + 12СО,.

Осадок прокаливают при температуре 700—750° С до белогоцвета и постоянного веса (но не более 2 ч). При температуре выше 800° С осадок также имеет белый цвет, но совершенноиной состав, так как он разлагается по схеме

BaS04 = ВаО -J- ф SO.,,

что совершенно недопустимо, поскольку приводит к неправиль­ ным результатам анализа. Продолжительность первого прока­ ливания 30 мин, повторных — 20 мин. По весу осадка BaS04. вычисляют содержание в процентах SOJ~ B фильтрате по фор­

муле

£ _ а X 0,411 X 100

где а — вес осадка после прокаливания в г; V — количество взя­ того фильтрата в мл; 0,411 — коэффициент пересчета веса BaS04 на вес сульфат-иона,

ав миллиграмм-эквивалентах

Э= С-20,82,

где 20,82 — коэффициент пересчета г-иона (процентного содер­ жания) 50|~вм г-экв.

112

Проверка дистиллированной воды на содержание Са

В коническую колбу емкостью 250 мл наливают 50—100 мл дистиллированной воды, столько же разбавленного фильтрата находится в другой колбе. В обе колбы добавляют по 10 мл 1 н. раствора NaOH и по 5 капель насыщенного раствора мурекспда. Затем тируют 0,01 и. раствор трилоиа Б от розовой окра­ ски до сиреневой. Расчет при наличии Са в дистиллированной воде ведут по формуле в мг-экв

д _(а — ах) н 100

V ’

где а — количество трилоиа Б, пошедшего на титрование фильт­

где 0,020 — значение мг-экв Са2+ в г.

Если вода, взятая для холостого опыта, при добавлении мурекснда окрашивается не в розовый, а в сиреневый цвет, то это значит, что Са в дистиллированной воде нет. В этом случае рас­ чет анализа ведут по формулам

п ая 100

о = ------ ;

V

С = 3-0,020.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ МАГНИЯ КОМПЛЕКСОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Метод основан на комплексометрическом титровании смеси Ca2++M g2+ в присутствии индикатора — хромогена черного. Вычитая из смеси содержание Са2+, по разности узнают содер­ жание Mg2+. Уравнение реакции можно выразить следующим образом:

Mglnd- + НгІ2- = Mgl2- + 2Н+ 4- Ind- .

Указанное изменение окраски комплекса хромогена черного с Са2+ и Mg2+ происходит в слабощелочной среде (pH = 10), поэтому в раствор вводят хлоридно-аммиачный буфер (смесь NH4CI и NH4OH), обеспечивающий требуемую величину pH титруемого раствора.

Содержание ионов магния определяют следующим образом. Пробу фильтрата 5, 10, 25, 50 мл помещают в коническую кол­ бу, добавляют дистиллированной воды до 100 мл, проверенной

114

на содержание Са2+, прибавляют 5—7 мл хлорндно-аммиачного буфера и вносят индикатор — хромоген черный (пять — семь ка­ пель), чтобы окраска стала винно-красной. Окрашенный раствор медленно титруют трилопом Б, постоянно и энергично переме­ шивая содержимое колбы до перехода окраски через лиловую в сине-голубую. При 'фиолетово-синей окраске титрование сле­ дует вести особенно осторожно, чтобы не перетитровать раствор. Количество трилона Б, пошедшее на титрование с хромогеном черным, соответствует содержанию в пробе кальция и магния.

Результаты вычисляют по формуле в мг-экв.

д(аг — а) н 100

“ V ’

где а,\ — количество трилона Б, пошедшее на титрование суммы Са2+ и Mg2+, в мл; а — количество трилона Б, пошедшее на титрование Са2+, в мл; н — нормальность трилона; К— объем взятого фильтрата в мл; а в процентах

С3-0,012,

где 0,012 — значение мг-экв Mg2+ в г.

Ре а к т и в ы

1)дистиллированная вода, проверенная на содержание Са2+,

Mg2+;

2) 1 и. раствор NaOH;

3) хлоридно-аммиачный буфер;

4) насыщенный водный раствор мурексида;

5)хромоген черный;

6)титрованный раствор трилона Б.

SOJ~, определяемых по выше приведенным методикам, сумми­ руют и из этой суммы вычитают сумму мг-экв. катионов Са2+ и

где 0,023— значение мг-экв. иона натрия в г.

115

ионная, называются одноцветными, а у которых окрашены обе формы — двуцветными (см. таблицу).

кислоту, недиссоциированные молекулы которой красного цве­ та, а анионы — синего.

Диссоциацию лакмуса можно представить уравнением

H Ind^H + 4 -Ind -.

(красная) (бес- (синяя) цветная)

При растворении лакмуса в воде недиссоциированные моле­ кулы совместно с ионами придают раствору промежуточную—■ фиолетовую окраску. Если к этому водному раствору лакмуса прибавить каплю кислоты, например НС1, то равновесие сме­ стится влево и раствор покраснеет. А если к раствору лакмуса прибавить щелочь, то равновесие диссоциации сместится вправо и раствор посинеет.

Показатель титрования лакмуса pH = 7. Показателем титро­ вания называется то значение pH, при котором заканчивается титрование с данным индикатором.

Фенолфталеин — одноцветный индикатор, представляющий слабую кислоту. В кислых растворах — бесцветный, а в щелоч­ ных— имеет красную окраску.

Диссоциация фенолфталеина представляется так

Если добавить к раствору щелочи, уравнение диссоциации индикатора сместится вправо, т. е. в сторону накопления анио­ нов и раствор приобретет красную окраску. Если к раствору прибавить кислоту, то приведенное выше равновесие сместится влево. Введенные ионы Н+ свяжут большую часть анионов Ind- в недиссоциированные молекулы Hind и раствор обесцве­ тится.

Изменение окраски фенолфталеина, так же как и других индикаторов, зависит не только от смещения равновесия урав­ нения диссоциации, но и от внутримолекулярной перегруппиров­ ки в зависимости от pH среды. Для фенолфталеина она выгля­ дит следующим образом:

117

(красная)

Фенолфталеина следует брать не более двух-трех капель, так как большие количества ведут к искажению результатов титрования, что характерно для всех одноцветных индикаторов.

Метиловый оранжевый (или метилоранж) относится к амфо­ терным индикаторам, так как молекулы его содержат одновре­ менно кислый и основной радикалы. При диссоциации молекулы метилового оранжевого образуют амфотерные ионы, несущие одновременно положительные и отрицательные заряды:

Эти ионы накапливаются при подкислении раствора и придают ему розовую окраску. При подщелачивании раствора происхо­ дит взаимодействие указанных амфотерных ионов с ионами ОН, сопровождающееся изменением строения индикатора и перехо­ дом окраски его из розовой в желтую

(желтая)

Показатель титрования метилоранжа pH = 4.

Комбинированные индикаторы

Изменение окраски некоторых индикаторов не всегда хоро­ шо заметно, особенно при искусственном освещении обычными лампами.

Применение комбинированных индикаторов устраняет этот недостаток. Для этого подбирают определенную смесь двух ин­ дикаторов или смешивают индикатор с подходящим красите­ лем, окраска которого не зависит от pH раствора. Например,

.118

При изменении pH от 5 до 3 окраска метилоранжа изменяется от желтого к красному. Переход можно сделать более заметным, если смешать метилоранж с метиленовым синим. Этот краси­ тель не изменяет своей окраски при изменении pH в указанных пределах. Цвет красителя накладывается на цвет метилоранжа и при рН-5 раствор окрашивается в зеленый цвет (смесь жел­ того и синего), а при рН-3 — в фиолетовый (смесь красного и синего). Таким образом, смешанный индикатор в конце титро­ вания изменяется от зеленого к фиолетовому. Это изменение цвета более заметно, чем изменение от желтого к красному.

Для определения pH фильтратов в широких пределах можно пользоваться комбинированными индикаторами.

П р и м е р . 1- і'і рецепт.

Реактивы: 0,1 г фенолфталеина; 0,2 г метилового красного; 0,3 г диметиламшюазобеизола (диметилового желтого); 0,4 г бромтнмолового синего; 0,5 г тимолового синего.

Смесь индикатора растворяют в 500 мл абсолютного спирта и добавляют NaOH до желтого окрашивания. При измерении pH комбинированный индика­ тор добавляется от одной капли до 1 мл на 10 мл фильтрата.

Окраска индикатора изменяется в зависимости от pH следующим обра­

Смесь индикаторов растворяют в 70 мл этилового спирта и доливают до 100 мл водой, хорошо перемешивают. Если этот индикатор есть в готовом виде (в ампулах), то содержание ампулы растворяют в 100 мл 80%-ного эти­ лового спирта при слабом нагревании.

Изменение окраски универсального индикатора в зависимости от pH: рН-1— малиновая окраска; рН-2 — розово-оранжевая; рН-3 — оранжевая, рН-4— желто-оранжевая; рН-5 — желтая; рН-6 — зеленовато-желтая; рН-7 — желто-зеленая; рН-8 — сине-зеленая; рН-9 — сине-зеленая; pH-10 — сероватосиняя; pH-11,5 — синяя.

АНАЛИЗ ТЕМНООКРАШЕННЫХ ФИЛЬТРАТОВ

ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ

Титрование окрашенных или мутных фильтратов с примене­ нием цветных индикаторов невозможно, так как перемена окраски индикатора в этих условиях трудноразличима, а силь­ ное разбавление не позволяет выполнить определение с доста­ точной точностью. Для анализа темноокрашенных фильтратов пользуются потенциометрическим титрованием.

Особенно удобно использовать это титрование для определе­ ния в фильтрате карбонатов и бикарбонатов. Фильтраты тит­ руют серной или соляной кислотой (0,01—0,02 н.) непосредст­ венно в стакане с электродами и мешалкой и строго фиксируют количество пошедшей кислоты и pH фильтрата, соответствую­ щее каждой добавке кислоты.

119