26. Определение сульфат-ионов

Определение сульфатов производится весовым и титрометрическим методами.

Весовой метод.

Этот метод основан на чрезвычайно малой растворимости сульфата бария в воде. В исследуемом фильтрате суьфат-ион осаждают хлоридом бария, в результате чего в осадок выпадает сульфат бария.

Необходимые реактивы:

раствор НСl ( 1:1);

5%-ный раствор ВаСl₂×2H₂O;

58,6 г кристаллического хлористого бария растворить в воде и довести объем водой до 1 литра; через сутки раствор профильтровать через плотный фильтр (синяя лента);

0,02 н. раствор АgNO₃;

3,4 г азотнокислого серебра растворить в дистиллированной воде и довести объем водой до 1 литра.

Порядок проведения анализа:

Прежде чем определить концентрацию сульфатов в фильтрате бурового раствора, необходимо провести предварительные качественные исследования:

в пробирке к 1 мл фильтрата добавить 1 каплю раствора соляной кислоты (1:1), 1-2 капли 5%-го раствора ВаCl₂ и содержимое пробирки нагреть; выпадение осадка или образование мути указывает на наличие сульфатов в пробе.

После проведения качественных испытаний приступить к количественному определению сульфат-ионов:

10-20 мл фильтрата перенести пипеткой в химический стакан;

добавить 2-3 капли индикатора метилового оранжевого или метилового красного и по каплям соляную кислоту (1:1) до появления красного окрашивания раствора;

нагреть раствор до кипения и медленно по каплям добавить нагретый до 70-80 ⁰С осадитель – хлористый барий, при постепенном осаждении получается крупнозернистый осадок;

стакан с осадком оставить стоять 2-3 часа для того, чтобы ВаSO₄ полностью выделился из пересыщенного раствора, после чего, произвести проверку на полноту осаждения SO₄^2- следующим образом: в прозрачный отстоявшийся раствор по стенке стакана прилить несколько капель осадителя, при появлении даже незначительной мути, необходимо снова нагреть раствор, прилить избыток осадителя и выдерживать осадок для отстаивания в течение 3-4 часов; если осадок незначителен, то время отстаивания увеличивается до 12 –24 часов, после чего приступить к фильтрованию;

фильтрование провести через двойной плотный фильтр (синяя лента) диаметром 7-9 см, предварительно смочив его кипящей дистиллированной водой;

осадок на фильтре промыть холодной дистиллированной водой до прекращения реакции на Сl^- при прибавлении к пробе нескольких капель 0,02 н. раствора AgNO₃;

фильтр с осадком подсушить, поместить во взвешенный фарфоровый тигель, озолить и прокалить при температуре около 800 ⁰С в течение 25-30 минут; повторные прокаливания (15-20 минут ) ведут до постоянной массы;

по массе осадка ВаSO₄ определить концентрацию сульфат-иона.

Концентрация сульфат-иона рассчитывается по формулам:

У_SO4^2- =0,4114× Р×1000 (32)

х_SO4^2-= (33)

где У_SO4^2-( х_SO4²) – концентрация сульфат-иона, мг-экв/л (мг-экв/л);

Р – масса остатка сульфата бария, г;

а – объем фильтрата, взятого для анализа, мл;

0,4114 – коэффициент для пересчета массы ВаSO₄ на сульфат-

ион;

Э – эквивалентная масса SO₄^2-, равная 48,03

Комплексометрический (объемный) метод

Сущность метода заключается в осаждении сульфат-ионов определенным количеством титрованного раствора хлорида бария, избыток которого затем оттитровывается в присутствии ионов магния и индикатора хромогена черного раствором трилона Б.

Метод дает точные результаты, если концентрация ионов SO₄^2- в объеме фильтрата, взятого для анализа, не превышает 0,6 мг-экв (качественная проба дает заметный осадок BaSO₄). При большом осадке следует разбавлять исследуемый фильтрат, при малом- сгущать выпариванием.

Необходимые реактивы:

барий хлористый 0,05 н. раствор;

6,11 г ВаCl₂×2Н₂О растворить в дистиллированной воде и довести объем до 1 литра; нормальность раствора установить по титрованному раствору трилона Б;

магний хлористый 0,05 н. раствор;

5,08 г МgCl₂×6 Н₂О растворить в дистиллированной воде до 1 литра; нормальность раствора установить по титрованному раствору трилона Б;

трилон Б (комплексон III), 0,05 н. раствор;

9,3 г трилона Б растворить в дистиллированной воде и довести объем до 1 литра; нормальность раствора устанвливают по перекристаллизованному МgSO₄×7 Н₂О;

аммиачная буферная смесь: NH₄Cl –20 г, NaОН – 7 г, КОН-10 г, NH₄ОН –400 мл;

растворить хлористый аммоний в дистиллированной воде, добавить необходимое количество NaОН и КОН, затем влить концентрированный аммиак (25 %-ный) и смесь довести до 1 литра дистиллированной водой;

сухая индикаторная смесь хромоген черного с КСl 1:99;

соляная кислота, плотностью 1,19 г/см³;

аммиак 10%-ной концентрации;

гидроксиламин солянокислый или сернокислый.

Порядок проведения анализа:

пробу фильтрата поместить в коническую колбу на 25 мл; разбавить водой до 100 мл;

подкислить соляной кислотой (плотность 1,19 г/см³) до изменения окраски бумажки конго в сине-фиолетовую (рН=3); кипятить в течение нескольких минут для удаления углекислого газа, сразу же прибавить 5-10 мл 0,05 н. раствора хлористого бария и оставить в покое для охлаждения до комнатной температуры;

нейтрализовать фильтрат аммиаком (до покраснения бумажки конго, рН=5,2);

прилить равное с ВаСl₂ количество 0,05 н. раствора хлорида магния и, не отфильтровывая осадка, внести 5-10 кг гидроксиламина, 10-25 мг индикатора хромоген черного;

добавить 5-10 мл аммиачно-буферной смеси и титровать 0,05 н. раствором трилона Б до изменения окраски от винно-красной до сине-голубой, в конце титрования следует ввести индикатор дополнительно;

после этого (или предварительно) оттитровать смесь растворов ВаСl₂+ MgCl₂, взятых в тех же объемах, которые внесены в испытуемый раствор; разбавить смесь дистиллированной водой до 100 мл, внести 5 мл буферной смеси, прибавить хромоген черный и титровать трилоном Б; этим титрованием устанавливают количество ионов бария, внесенного в раствор для осаждения сульфат-ионов.

Сумма щелочно-земельных элементов, как правило, известна, так как анализ на определение Са²⁺ и Мg²⁺ проводится заранее.

Обработка полученных данных.

Концентрация сульфат-иона рассчитывается по формулам:

х_SO4^2-=[V₁-(V₂-V₃)]×Н× , (34)

У_SO4^2-= х_SO4² ×Э (35)

где х_SO4²(У_SO4^2-) – концентрация сульфат-иона, мг-экв/л (мг/л);

V₁ – объем трилона Б, израсходованного на титрование отдельной

пробы смеси ВаСl₂+ MgCl₂, мл;

V₂ – объем трилона Б, израсходованного на титрование пробы фильтрата, мл;

V₃ - объем трилона Б, израсходованного на титрование суммы Са²⁺ и Мg²⁺, мл;

Н – нормальность раствора трилона Б;

Э – эквивалент аниона SO₄^2-, равный 48;

а – объем фильтрата, взятого на определение сульфатов, мл