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

При pH фильтратов, равном 3,75, титрование прекращают4 И используют полученные данные для построения кривой в коор­ динатах pH — количество НС1 или H2SO.1 в мл. Если не снимать большого количества точек и не строить кривую, можно пропу­ стить изменения pH, соответствующие двум точкам эквивалент­ ности, характерным для солей углекислого натрия. В процессе титрования протекают реакции:

NajCOs -і- HCl = NaHC03 + NaCl;

NaHC03 -f HCl = H2C03 + NaCI.

В первой точке эквивалентности образуется кислый углекис­ лый натрий, для которого pH раствора равно 8,35. После первой точки эквивалентности полу-

торный pH-метр со стеклянным электродом из литиевого стекла. Этим прибором точно титруют холодные и горячие фильтра­ ты, причем допустимое количество фильтрата не менее 0,5 мл. Результаты подсчитываются по обычным формулам, которы­ ми пользуются при титровании карбонатов и бикарбонатов с

цветными индикаторами в неокрашенных фильтратах. Щелочность от растворимых карбонатов определяется по

расходу кислоты, пошедшей на титрование до первой эквива­ лентной точки; щелочность от растворимых бикарбЬнатов — по расходу кислоты до второй точки.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ CI1-, SOJ“ , Са2+, Mg:2+

ПОСЛЕ ПРОКАЛИВАНИЯ

Определение хлоридов, сульфатов кальция и магния в темноокрашенных и мутных фильтратах проводят в остатке после про­ каливания. Прокаливание позволяет освободиться от органиче­

120

ских веществ в фильтрате, а последующее фильтрование дает возможность отделить легкорастворимые соли от взвешенных частиц, загрязняющих прокаленный остаток. Для прокаливания берут две пробы по 15—20 мл фильтрата, помещают в две фар­ форовые чашки, выпаривают на бане, высушивают до постоянно­ го веса при 105° С и затем прокаливают при температуре 600° С.

Первое прокаливание проводят в течение 10—15 мни с мо­ мента достижения указанной температуры. Если за это время остаток не побелеет, чашку охлаждают и смачивают ее содер­ жимое несколькими каплями дистиллированной воды. Подсуши­ вают остаток на водяной бане и снова прокаливают. После пол­ ного сгорания органических веществ чашку с остатком выдер­ живают в эксикаторе до охлаждения, взвешивают и по достиже­ нии постоянного веса вычисляют процентное содержание орга­ нических и минеральных солей. Дальнейшая обработка сухого остатка, состоящего только из минеральных солей, зависит от содержащихся в нем ионов.

Определение С1- . Прокаленный остаток помещают' в чашку, растворяют в дистиллированной воде и отфильтровывают. За­ тем тщательно промывают фильтр водой и определяют содер­ жание С1~ в фильтрате титрованием AgN03 по Мору.

Определение SOj", Са2+ и Mg2+. В чашку помещают прока­

ленный остаток, смачивают его несколькими каплями НС1 плот­ ностью 1,19, чтобы обезводить кремниевую кислоту, подсуши­ вают на песчаной бане и еще раз повторяют обработку -сухого остатка НС1, после чего приливают 2—3 мл дистиллированной воды и отфильтровывают выделившуюся SiOo через маленький беззольный фильтр. Фильтрат и промывные воды собирают в химический стакан, приливают аммиак до слабого запаха.•, Если при этом выпадает осадок полуторных окислов, то их отфиль­ тровывают, а фильтрат помещают в мерную колбу на 100 мл. Затем берут из колбы 25 мл раствора и определяют содержание SO2 -, осаждая 10%-ным хлористым барием. Из последующих

отобранных проб объемом 25 мл определяют Са2+'и Mg2+ по ранее описанным методикам и расчетным формулам (см. стр. 113—114).

ГЛИНИСТЫХ РАСТВОРОВ, ОБРАБОТАННЫХ УГЛЕЩЕЛОЧНЫМ РЕАГЕНТОМ

В темиоокрашенном фильтрате глинистого раствора, трудно определить ионы кальция и магния. При осаждении ионов S 02~

хлористым барием в кислой среде осаждаются и руминовые кислоты, которые в процессе прокаливания осадка дают золу, завышающую процент SO2-. Для определения Са2+, Mg2+ и

SO^“ в фильтрате гуматы выделяют в осадок соляной кисло­

той и отфильтровывают.

Ионы Са2+, Mg-+ и SO2останутся в светлом фильтрате,

гуминовые кислоты — в осадке на фильтре.

Содержание ионов в фильтратах глинистых растворов опре­ деляют следующим образом. В мерную колбу, заполненную 50— 100 мл фильтрата, добавить 20—40 мл 0,2 и. раствора НС1 (ко­ личество зависит от интенсивности окраски фильтрата: чем тем­ нее фильтрат, тем больше кислоты) и долить водой до метки. Раствор тщательно перемешать и отфильтровать в сухой ста­ кан. Определение Са2+, Mg2+ и SO2вести по методикам, опи­

санным на стр. 109—115. Но для определения Са2+ и Mg2+ сле­ дует брать по 5—10 мл фильтрата, двойные порции NaOH и ам­ миачной смеси, так как последние частично пойдут на нейтрали­ зацию соляной кислоты. А для определения SOfнужно брать

20—40 мл фильтрата без подкисления.

Содержание Са2+ в 100 мл фильтрата в мг-экв определяется по формуле

^ _ (д + щ) X 0.01 X 100 X 50

“5 X 5

где 'а — количество 0,01 н. раствора трилона Б, пошедшее на титрование кальция в фильтрате, в мл; а.\ — количество 0,01 и. раствора трилона Б, пошедшее на титрование Са2+ в воде, в мл; 50 — объем разбавленного фильтрата; 5 — количество исходного фильтрата, взятого для разбавления; 5 — количество осветлен­ ного фильтрата, взятого для анализа, в мл; 0,01 — нормальность трилона Б; в процентах

С = Э X 0,02,

где 0,02 — эквивалентный вес кальция.

Количество ионов Mg2+ в мг-экв на 100 мл фильтрата опре­ деляют по формуле

где b — количество трилона Б, пошедшее на титрование, в мл. Содержание SO2- в процентах определяют по формуле

Q __ Р X 0,4114 X ЮО X 50

~5 X 5

где Р — вес прокаленного осадка BaS04 в г; 0,4114 — переход­ ный коэффициент от BaS04 к иону SO^~;

ав мг-экв на 100 мл фильтрата

э_ С• 1000

~48,03

122

П р и м е р . 5 мл фильтрата и 20 мл 0,2 и. раствора НСІ помещают в мерную колбу емкостью 50 мл и разбавили до метки дистиллированной во­ дой. Полученный раствор отфильтровывают в сухой стакан.

Определение Са2+. Для определения Са2+ взято две пробы по 5 мл. На титрование іпошло 2,2 мл 0,01 и. раствора трилона Б, на титрование воды — 0,2 мл. Таким образом, количество ионов Са2+ в мг-экв на 100 мл фильтрата равно

(2,2 — 0,2) Х 0 , ОІХЮО X 50

а в процентах

4 X 0,02 = 0,08.

Определение Mg2+. На титрование взяты две пробы по 5 мл. Для тит­ рования Ca2++M g2+ использовали 2,8 мл трилона Б. Тогда содержание Mg2+ в 100 мл фильтрата в мг-экв

(2,8 — 2,2) X 0,01 X ЮО X 50

-----------------------------------=1,6, 5X5

а в процентах

1,6 X 0,012 = 0,02.

Определение SO4 .Взяты две пробы по 10 мл. В первой пробе вес сухо­

го тигля 8,3715 г; вес тигля с прокаленным осадком 8,3820 г; вес осадка 0,0105 г (8,3820—8,3715). Во второй пробе: вес второго тигля 7.5289 г; вес тиг­ ля с 'прокаленным осадком 7,5390 г; вес осадка 0,0101 г (7,5390—7,5289). Тогда средний вес осадка равен

0,0105 + 0,0101

0,0103 г.

2

Определим SOf в процентах

0,0103 X 0,4114 X ЮО X 50

0,42,

5 X Ю

затем в мг-экв на 100 мл раствора

0,42 X ЮО

8,74

43,03

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ИОНОВ ВОДОРАСТВОРИМЫХ СОЛЕИ ПОСЛЕ РАЗБАВЛЕНИЯ ФИЛЬТРАТА

Быстро, но менее точно содержание Са2+, Mg2+, О - , НСОз > SО I it СОз~ в темноокрашеиных фильтрах определяют разбав­

лением фильтратов по следующей методике. 2—5 мл фильтрата (количество зависит от интенсивности окраски) помещают в мерную колбу объемом 100 мл и доливают дистиллированной водой до метки, т. е. разбавляют соответственно в 50—20 раз.

Определение Са. В колбу емкостью 500 мл поместить 5 мл разбавленного раствора, прибавить 10 мл 1 н. раствора NaOH, 5 капель мурексида, 200 мл дистиллированной воды, а затем

5* 123

титровать 0,01 и. раствором трилона Б до перехода розовой окраски в лиловую (сиреневую). Параллельно взять другую кол­ бу с 200 мл дистиллированной воды и, добавив 10 мл 1 и. рас­ твора NaOH, 5 капель мурексида, если окраска будет розовой (в воде присутствует кальций), оттитровать до сиреневой.

Определить количество ионов Са2+ в мг-экв на 100 мл филь­ трата можно по формуле

и добавляют воды до метки (разбавление в 10 раз). Для определения Са2+ взяты две пробы по 5 мл. На титрование каждой пробы пошло 0,6 мл три­

Определение СО2-, Mg2+, HCO^, С1~ проводят аналогично.

Результаты определения фазового и компонентного состава глинистых растворов должны записываться в лабораторном журнале в следующем порядке.

1.Дата

2.Название буровой

3.Глубина забоя, м

4.Плотность раствора, г/см3

5.Компонентный состав

6.Плотность твердой фазы, г/см3

7.Содержание в глинистом растворе: утяжелителя глины бентонита извести

8.Солевой состав фильтрата: сумма водорастворимых солей

содержание ионов в 100 мл фильтрата (мг-экв, %)

Са2+

Mg2+

со!-

124

N a + + K+

сумма содержание гуминовых веществ

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАБОЧИХ РАСТВОРОВ II РЕАКТИВОВ

1%-ный РАСТВОР ФЕНОЛФТАЛЕИНА В 60%-ном СПИРТЕ

Для получения 60%-ного спирта берут 60 мл 90—100%-ного спирта и добавляют 40 мл дистиллированной воды. Затем в 100 мл приготовленного 60%-ного спирта растворяют 1 г фенол­ фталеина. Хранить раствор необходимо в посуде с притертой пробкой.

РАСТВОР 0,02 н. H2S 0 4 ИЛИ НС1 '

Приготовить 0,02 н. растворы H2SO4 и НС1 можно двумя спо­ собами.

1. Из фиксанала.

Перед приготовлением титрованного раствора из фиксанала необходимо удалить этикетку или краску с ампулы и промыть наружную поверхность дистиллированной водой. В мерную колбу емкостью 1000 мл вставляют стеклянную воронку диамет­ ром 8— 10 см, в которую вкладывают фигурный стеклянный боек. Легким ударом о конец бойка разбивают нижнее углубле­ ние в ампуле, оставляя ее на острие бойка, вторым стеклянным бойком пробивают верхнее углубление ампулы и дают воз­ можность полностью выйти ее содержимому. Не изменяя поло­ жения ампулы, тщательно, при помощи промывалки, промывают внутреннюю поверхность ее дистиллированной водой для пере­ носа содержимого ампулы без потерь в мерную колбу. Раствор в колбе доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Приготовленный таким образом раствор соот­ ветствует той концентрации, какая указана на ампуле.

2. Разбавлением концентрированных кислот.

125

В мерную колбу емкостью 1 л наливают дистиллированной воды до половины, а затем, согласно табл. 11, берут кислоту H2SO4 или НС1 в необходимом количестве и тонкой струйкой при перемешивании вливают в колбу с водой, охлаждают и до­ ливают водой до метки. Нормальность устанавливают по буре.

УСТАНОВЛЕНИЕ ТОЧНОЙ НОРМАЛЬНОСТИ ПРИГОТОВЛЯЕМЫХ КИСЛОТ H-SO. И НС!

Бюретку, которой будут пользоваться, тщательно моют и под конец ополаскивают не менее двух раз небольшим количеством приготовленного раствора НС1 или H2SO4, чтобы удалить оста­ ток воды. Затем наполняют бюретку почти доверху НС1 или H2S 0 4 н, подставив под нее колбу пли стакан и приоткрыв за­ жим, заполняют оттянутую трубку бюретки (носик), чтобы в ней не осталось пузырьков воздуха. Далее в чистую коническую колбу отбирают 25 мл раствора буры идобавляют одну-две кап­ ли метилового оранжевого. В другой такой же колбе готовят сви­ детеля. Для этого отмеряют мензуркой 50 мл дистиллированной воды, добавляют одну-две капли метилового оранжевого и одну каплю кислоты из бюретки, чтобы появилось слабое порозовение раствора. После этого устанавливают уровень раствора НС1 или H2SO4 в бюретке на нуле. Затем ставят колбу с раствором буры на лист белой бумаги под бюретку и понемногу приливают раствор НС1 или H2SO4, все время перемешивая жидкость плав­ ными круговыми движениями колбы. Необходимо уловить мо­ мент, когда от одной капли кислоты чисто желтый раствор при­ обретает розовый оттенок, как у приготовленного свидетеля. Если перемена окраски произошла, то прибавление лишней кап­ ли вызовет явственное порозовение раствора. Принимать во внимание эту каплю не следует. Добившись изменения окраски от одной капли кислоты, делают отсчет по бюретке и записы­ вают его. Если нижний край мениска не касается того или иного деления бюретки, нужно на глаз определить количество сотых долей миллилитров. При всех отсчетах необходимо, чтобы глаз

был на уровне мениска.

Вычисление нормальности кислоты H2SO4 или НС1 ведут по формуле

—=W2H2,

где Но— нормальность кислоты; н, — нормальность буры; Ѵ\ — объем раствора буры в мл; Ѵ2— объем израсходованной на тит­ рование кислоты, отсчитанной по’ бюретке, в мл.

Откуда

П р и м е р . На титрование 25 мл 0,09504 и. раствора буры израсходова­ ло 23,4 мл кислоты. Нормальность кислоты равна

25X 0,08504

2 J A

>

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА БУРЫ

Для приготовления раствора буры используется мерная кол­ ба объемом 250 пли 200 мл. Навеска буры рассчитывается сле­ дующим образом. Грамм-эквивалент буры НагЕ^СЬ-10 Н20 ра­ вен

381,4

2 = 190,7 г,

где 381,4 — молекулярный вес буры; 2 — количество атомов эле­ мента (Na), умноженное на его валентность.

Для получения 1 л 0,1 н. раствора буры требуется 19,07 г

буры, для 250 мл — 4,7675 ■19’°7-\ для 200 мл — 3,814 г.

4

Предварительно отвешенные на технических весах 4—5 г бу­ ры помещают в бюкс или на часовое стекло, точно взвешивают на аналитических весах. Далее осторожно пересыпают буру через сухую воронку в тщательно вымытую мерную колбу. Пос­ ле этого бюкс с оставшимися в нем крупинками снова точно взвешивают и по разности находят вес буры, насыпанной в кол­ бу. Струей горячей воды из промывалки (в холодной воде бура растворяется плохо) смывают буру из воронки в колбу. В колбу доливают горячей воды до 2/з ее объема, вынимают воронку и, перемешивая содержимое колбы плавными круговыми движе­ ниями, добиваются полного растворения буры. После этого охлаждают раствор до комнатной температуры и разбавляют его до метки дистиллированной водой. Причем под конец воду в колбу добавляют по каплям, все время держа глаз на уровне метки, пока ее не коснется нижний край мениска. Затем колбу закрывают пробкой, переворачивают и встряхивают, тщательно перемешивая ее содержимое. Приготовив таким образом раствор буры, вычисляют его титр и нормальность. Для нахождения титра нужно взятую навеску поделить на объем раствора. На­ пример, если навеска буры равнялась 4,6812 г, а объем — 250 мл, то

Т __ ІіЁЁ!'? = 0,01873 г/мл.

250

Чтобы от титра перейти к нормальности, нужно умножить его на 1000 (для пересчета на 1 л) и разделить на величину граммэквивалента

я = 0,01873 Х 1090 = 0,09819.

190,7

ТИТРОВАННЫЙ РАСТВОР 0,01 и. АЗОТНОКИСЛОГО СЕРЕБРА

Для приготовления 1 и. раствора AgN03 необходимо знать молекулярный вес AgN03, равный

107,88 + 14 + (16X 3 )« 170,

127

и величину грамм-эквивалента 1701 = 170 г.

170 г AgN03 растворяют малыми порциями в дистиллиро­ ванной воде в мерной колбе емкостью 1 л и доводят водой до метки, получая 1 и. раствор AgN03.

Для приготовления 0,01 и. раствора AgN03 берут AgN03 в 100 раз меньше, т. е. 1,7 г. На электротехнических весах отве­ шивают 1,7 г азотнокислого серебра и высыпают в чистую мер­ ную колбу емкостью 1 л. Доводят раствор дистиллированной водой до метки, перемешивают и оставляют стоять два дня, что­ бы дать осесть на дно примесям, имеющимся в азотнокислой соли. После отстаивания раствор сифонируют, затем перемеши­ вают и устанавливают нормальность по титрованному рас­ твору NaCl.

Для титрования берут 0,58 г химически чистой, сухой, высу­ шенной до постоянного веса при 120—150° С соли NaCl, раство­ ряют в 1 л воды, затем из полученного раствора отбирают по 10 мл в три колбы. В каждую колбу в качестве индикатора при­ бавляют по 1 мл 10%-ного раствора К2Сг04 и проводят титро­ вание AgN03. Смесь энергично взбалтывают до появления неис­ чезающей красно-бурой окраски. По результатам вычисляют нормальность раствора по формуле

V = V H2,

где — нормальность определяемого раствора; V', — объем рас­ твора NaCl, взятый для титрования, в мл; Н\ — нормальность раствора поваренной соли NaCl; Ѵ2— объем раствора AgN03, пошедшего на титрование раствора соли NaCl, в мл,

0,1%-ный РАСТВОР ИНДИКАТОРА МЕТИЛОВОГО ОРАНЖЕВОГО

0,1%-ный индикатор метиловый оранжевый готовится раство­ рением 0,1 г соли метилоранжа в мерной колбе емкостью 100 мл - и доведением водой до метки.

10%-ный РАСТВОР ХЛОРИСТОГО БАРИЯ ВаС12-2Н20

10 г соли ВаС1-2Н20 помещают в мерную колбу объемом 100 мл, растворяют сначала в небольшом количестве воды, а затем доводят до метки, хорошо перемешивая.

-0,01 н. РАСТВОР ТРИЛОНА Б

0,01 и. раствор трилона Б можно приготовить двумя спосо­ бами.

328

1. Из фиксанала.

Сущность способа описана на стр. 125.

0,05 н. раствор трилона Б получают разбавлением 0,1 н. рас­ твора трилона Б дистиллированной водой в объемном соотно­ шении 1 : 1.

2. Из навески, когда нет фиксанала.

Навеску трилона Б 1,8613 г, отвешенную на аналитических весах, помещают в мерную литровую колбу, растворяют сначала в небольшом количестве, а затем доводят до метки дистилли­ рованной водой. 0,05 и. раствор трилона Б готовят из навески 9,3065 г.

н а с ы щ е н н ы й в о д н ы й р а с т в о р м у р е к с и д а

В 5—10 мл дистиллированной воды при комнатной темпера­ туре при перемешивании добавляют мурексид небольшими пор­ циями до насыщения, т. е. до прекращения растворения. Прак­ тически в таком растворе содержится 0,1% сухого вещества. Готовится мурексид в очень маленьких количествах, так как этот раствор уже через 4—5 дней приходит в негодность. Хра­ нить раствор мурексида нужно в темном и прохладном месте.

АММИАЧНЫЙ БУФЕРНЫЙ РАСТВОР (pH—11)

Смешать 400 мл 25%-ного химически чистого аммиака со 100 мл 20%-ного хлористого аммония, добавить 10 г NaOH и 7 г КОН, после чего довести смесь до 1 л водой.

РАСТВОР ХРОМОГЕНА ЧЕРНОГО МАРКИ ЕТ-00

0.5 г индикатора растворяют в 10 мл аммиачного буферного

раствора и доводят до 100 мл неразведенным этиловым спиртом.

1 н. РАСТВОР ЩЕЛОЧИ NaOH ИЛИ КОН

Отвешивают на электрических весах 40 г NaOH или 56 г КОН, помещают в мерную литровую колбу, растворяют отве­ шенную щелочь в небольшом количестве дистиллированной во­ ды, охлаждают, доводят до метки и хорошо перемешивают.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДА, СВЯЗАННОГО С ГЛИНИСТЫМИ ЧАСТИЦАМИ В ГЛИНИСТЫХ РАСТВОРАХ МЕТОДОМ И. В. ТЮРИНА

Устойчивость любой коллоидной системы определяется дву­ мя противоположно действующими факторами.

1. Средней кинетической энергией поступательного (тепло­ вого, хаотического) движения частиц дисперсной фазы. Этот

129