Как определить цемент в буровом растворе фенолфталеином

Обновлено: 24.04.2024

Для установления концентрации растворов едкого натра и едкого кали в качестве исходных веществ применяют кристаллогидрат щавелевой кислоты H₂C₂O₄•2H₂O, янтарную кислоту H₂C₄H₄O₄, сульфаминовую кислоту HSO₃NH₂ или титрованные растворы соляной и серной кислот (последние обычно используют для проверки концентрации растворов едких щелочей).

Концентрацию растворов гидроокиси бария или кальция и щелочной смеси устанавливают по титрованному раствору соляной кислоты. Для определения концентрации 0,1 н. растворов едкого натра или едкого кали удобно пользоваться растворами щавелевой или соляной кислот, приготовленными из фиксаналов. Для приготовления раствора щавелевой кислоты применяют дистиллированную воду, не содержащую углекислого газа.

Титрование раствора щелочи раствором щавелевой кислоты ведут в присутствии 2—3 капель 0,1%-ного раствора фенолфталеина до обесцвечивания розовой окраски раствора.

Титрование раствора щелочи соляной кислотой ведут вначале в присутствии фенолфталеина, а после исчезновения розовой окраски добавляют 1—2 капли раствора метилового оранжевого и титруют до перехода желтой окраски раствора в оранжево-розовую.

Концентрацию раствора щелочи вычисляют по формулам:

по метиловому оранжевому:

где V₁ — объем раствора кислоты, израсходованный на титрование с фенолфталеином;

V₂ — суммарный объем раствора кислоты, израсходованный на титрование с фенолфталеином и метиловым оранжевым.

Разница в концентрации, установленной по фенолфталеину и метиловому оранжевому, указывает на загрязнение щелочи карбонатами. Эта разница не должна превышать 0,4%.

При установлении или при проверке концентрации раствора щелочи по раствору кислоты нормальные концентрации этих растворов должны быть близкими. В противном случае один из растворов (более концентрированный) перед титрованием разбавляют в мерной колбе.

При использовании титрованного раствора щелочи результаты анализа рассчитывают по концентрации щелочи, полученной при установлении титра ее с тем индикатором, который применяют при анализе.

Для определения концентрации раствора едкой щелочи по янтарной кислоте обычно пользуются методом титрования навесок янтарной кислоты. Эквивалент янтарной кислоты равен 59,05.

Пример 1. На титрование 15,00 мл раствора едкого натра израсходовано 16,20 мл 0,1000 н. раствора щавелевой кислоты (средний сходящийся результат титрования). Определить нормальную концентрацию раствора щелочи.

Нормальная концентрация раствора едкого натра:

0,1 • 16,2 / 15 = 1070 н.

Пример 2. На титрование 25,00 мл раствора едкого натра с фенолфталеином было израсходовано 24,80 мл 0,1000 н. раствора соляной кислоты, затем был добавлен раствор метилового оранжевого, после чего титрование продолжено.

При этом суммарный объем израсходованной соляной кислоты равен 24,88 мл. Определить нормальную концентрацию раствора щелочи и ее пригодность для анализа.

Нормальная концентрация едкого натра по фенолфталеину:

0,1 • 24,8 / 25 = 0,09920 н.

Нормальная концентрация едкого натра по метиловому оранжевому:

0,1 • 24,88 / 25 = 0,09952 н.

Разность концентраций в %:

(24,88 - 24,8) • 100 / 24,88 = 0,32 %,

т. е. меньше предельно допустимого. Раствор щелочи пригоден как рабочий раствор для анализа.

Пример 3. Определить массу отдельной навески янтарной кислоты для установления концентрации 0,1 н. раствора щелочи, если для титрования применяют бюретку емкостью 25 мл.

Предполагаем израсходовать на титрование 20 мл раствора щелочи.

Масса навески янтарной кислоты:

59,05 • 0,1 • 20 / 1000 = 0,12 г.

Пример 4. Навеска янтарной кислоты 1,064 г оттитрована 35,50 мл раствора едкого натра. Определить нормальную концентрацию раствора.

1000 • 1,064 / 59,05 • 35,5 = 0,5070 н.

Растворы щелочей хранят в склянках, закрытых резиновыми (кроме растворов аммиака) или полиэтиленовыми пробками. Для раствора аммиака обычно применяют стеклянные пробки. Если склянка для хранения сообщается с бюреткой, то в пробку вставляют хлоркальциевую трубку, заполненную натровой (натронной) известью для поглощения углекислоты воздуха.

При длительном хранении растворов щелочей внутреннюю поверхность склянок парафинируют.

С целью определения наличия загрязняющих примесей и для облегчения контроля параметров бурового раствора воду затворения и фильтрат раствора исследуют химическим путем.

Для проведения химического анализа обычно требуется следующее лабораторное оборудование: пипетки, склянки для химреактивов, капельницы, чашки, мерные цилиндры, палочки для перемешивания и посуда для мытья.

6.10. Определение рН

рН бурового раствора можно определить двумя различными методами:

1. Индикаторная бумага. Индикаторная бумага для измерения рН обработана таким образом, что в зависимости от концентрации ионов водорода в растворе меняет окраску. При высоких концентрациях хлорида индикаторная бумага теряет свою эффективность.

2. рН-метр. рН-метр - это электрометрический прибор, в котором концентрация ионов водорода измеряется устройством, состоящим из стеклянного электрода, электронного усилителя и шкалы, прокалиброванной в единицах рН. Ошибки в измерении, вызываемые высокой концентрацией ионов натрия, можно предотвратить использованием специального электрода или применением специальных поправочных коэффициентов.

Процедура Индикаторная бумага

1. Поместите полоску индикаторной бумаги на поверхность бурового раствора и подождите, пока не намокнет нижняя её часть и цвет стабилизируется (обычно на это требуется около 1 минуты).

2. Сравните цвет верхней стороны полоски, который не контактировал с буровым раствором) с цветовым стандартом, поставляемым с набором индикаторной бумаги, и определите рН бурового раствора.

3. Запишите значение рН с точностью до 0,2-0,5 единицы (в зависимости от диапазона используемой бумаги).

4. Если полученный цвет не возможно сравнить с эталонным, повторите исследование, используя полоску индикаторной бумаги из диапазона, ближайшего к измеряемой рН. Индикаторная бумага выпускается в нескольких диапазонах рН. Хотя результат при использовании индикаторной бумаги не отличается большой точностью, для обычной работы в условиях буровой его вполне достаточно. Если содержание хлорида превышает 10000 промилпe?, использование индикаторной бумаги не рекомендуется.

1. Согласно инструкции, прилагаемой к прибору, включите усилитель и произведите стандартизацию прибора соответствующим буферным раствором.

2. Тщательно промойте электрод дистиллированной водой. Осторожно оботрите его и вставьте в буровой раствор.

Предупреждение:

Не допускайте касания электродом стенок контейнера!

3. Осторожно взболтайте раствор с опущенным в него электродом.

4. Измерьте рН в соответствии с инструкцией. После стабилизации показаний (требуется от 30 секунд до нескольких минут), запишите рН.

5. Укажите значение рН с точностью до 0,1

6. Тщательно промойте электрод и храните его в дистиллированной воде.

6.11. Щелочность и содержание извести

Процедура измерения щелочности фильтрата

1. Влейте в чашку 1 мл фильтрата.

2. Добавьте 2-3 капли индикаторного раствора фенолфталеина. Если фильтрат не окрасится, Pf= 0,

Если фильтрат станет красным - ?

3. Добавляйте при непрерывном помешивании 0,02N (N/50) серной кислоты до тех пор, пока фильтрат не обесцветится. Число использованных миллилитров 0,02N (N/50) серной кислоты называется "Р" щелочностью фильтрата (Pf).

4. К пробе, которая титровалась до конечной точки "Р", добавьте 2-3 капли индикаторного раствора метилоранжа При помешивании добавляйте по капле стандартную кислоту до изменения цвета с желтого на розовый. Общий объем кислоты (в миллилитрах), использованной до момента достижения конечной точки по метилоранжу (вкпючая и объем на титрование до конечной точки "Р"), запишите как "Мf".

5. Укажите щелочность фильтрата по метилоранжу "Mf" в виде общего количества 0.02N кислоты на миллилитр фильтрата, использованного на титрование до конечной точки по метилоранжу.

Щелочность "Mf" можно также проверить индикатором бромкрезоловым зеленым. При использовании этого индикатора проще определить конечную точку. Вначале выполняют этапы 1-3, описанные выше, а затем следующие.

6. К пробе, у которой достигнута конечная точка "Р" добавляют 3-4 капли индикатора бромкрезолового зеленого. По капле добавляют 0,02N серную кислоту до изменения окраски с синей до цвета зеленого яблока.

7. Щелочность "М" (Mf) - это объем кислоты, необходимый для достижения

конечной точки по бромкрезоловому зеленому (рН 4-4,5). В эtot объем входит и

объем кислоты, использованной на титровании до конечной точки Pf.

Если образец окрашен и не позволяет визуально определись изменение цвета, конечные точки "Р" и "М" следует определять тогда, когда показания на стеклянном электроде рН -метра - 8,3 и 4,3 соответственно.

Оценка содержания гидроксида. карбоната и бикарбоната

Р = мл 0,02N серной кислоты, требуемой для достижения конечной точки по фенолфталеину.

М = общее количество мл 0,02N серной кислоты, израсходованной на титрование до конечной точки по метилоранжу.

Р = 0, щелочность является следствием присутствия только бикарбоната.

Р = М, щелочность является следствием присутствия только гидроксида.

2Р = М, щелочность является следствием присутствия только, карбоната.

2Р > М, щелочность является следствием прис> :ствия смеси карбоната и гидроксида.

Фенолфталеин — всем известный кислотно-основный индикатор, с помощью которого можно легко и быстро визуально оценить степень кислотности жидкой среды (кислая, щелочная, нейтральная). В кислой среде раствор окрашивается в оранжевый цвет, в щелочной среде — в оттенки малинового и розового. Кроме этого, реактив долгое время применялся в качестве слабительного в медицинской практике (лекарство «Пурген»). Сейчас используется в исключительных случаях, так как доказаны его канцерогенные свойства.

Кроме аналитической химии индикаторные свойства фенолфталеина востребованы и в других областях. Пропитанная реактивом индикаторная бумага может пригодиться на производствах для обнаружения посторонних веществ в воздухе рабочей зоны; для определения кислотности воды, крема, шампуня и т. п.; почвы в поле, на огороде, в цветочном горшке. Реактив также применяется в медицине для проверки чистоты медицинского инструментария, процедура называется «фенолфталеиновая проба».


Капельница из темного стекла, с пипеткой, 250 мл	Фенолфталеин чда фасовка 50 грамм	Бумага индикаторная фенолфталеиновая белая (100 шт)

Что такое фенолфталеиновая проба и зачем она нужна

Фенолфталеиновая проба — тест, показывающий качество помывки медицинских инструментов, принадлежностей или оборудования. С ее помощью можно определить, полностью ли смыто моющее средство с поверхности. Так как большинство средств, используемых для мытья инструментов, имеет щелочную основу, то фенолфталеиновая проба просто показывает наличие или отсутствие остатков щелочной среды. Если моющее средство не щелочное, то применяют другие тесты.

Использование пробы позволяет обнаруживать даже небольшие остатки моющих средств, показывая, что на исследуемой поверхности обнаружена щелочная среда с уровнем кислотности рН более 7.

Как проводится тестирование

Для того, чтобы проверить качество мытья инструментов или других медицинских принадлежностей, из партии предметов выбирают несколько штук (по согласованным для данного учреждения нормам). Поверхность инструмента протирают ватным тампоном или ватной палочкой, смоченными в растворе фенолфталеина. Если в инструменте есть каналы (у шприцов, например), то раствор пропускают по каналу. Далее в течение полуминуты наблюдают за обработанной поверхностью. Если она окрасилась в розовый цвет, значит инструмент промыт недостаточно тщательно и всю партию отправляют на повторную обработку. После этого тестирование проводят заново. Если поверхность осталась чистой, то партию можно отправлять на стерилизацию. Наблюдение должно ограничиваться 30-ю секундами. Любые результаты через минуту или две значения уже не имеют.

Фенолфталеиновая проба также позволяет получить дополнительную информацию о виде загрязнений. Если поверхность окрасилась в бурый цвет, то это говорит о примесях ржавчины или хлорсодержащих веществ.

Подготовка раствора фенолфталеина

В сухом кристаллическом виде фенолфталеин может храниться неограниченно долго, но для пробы требуется раствор. Он может храниться в холодильнике при t около +4 °С в течение одного месяца, но самые надежные результаты получают из свежеприготовленного раствора. Хранят раствор в темной стеклянной посуде с герметичной пробкой, например, в капельнице. Реактив для проведения пробы готовят в виде спиртового раствора с концентрацией 1%.

Меры предосторожности

Фенолфталеин относится к веществам 2-й категории опасности для человека. Он может вызывать раздражение кожи или слизистых оболочек глаз, поэтому работать с реактивом следует в халате, резиновых перчатках (подходят и смотровые), в защитных очках и маске.

§ 2. Химические свойства буровых растворов

Химический анализ буровых растворов

6.10. Определение рН

рН бурового раствора можно определить двумя различными методами:

2. рН-метр . рН-метр - это электрометрический прибор, в котором концентрация ионов водорода измеряется устройством, состоящим из стеклянного электрода, электронного усилителя и шкалы, прокалиброванной в единицах рН. Ошибки в измерении, вызываемые высокой концентрацией ионов натрия, можно предотвратить использованием специального электрода или применением специальных поправочных коэффициентов.

Индикаторная бумага

2. Сравните цвет верхней стороны полоски (который не контактировал с буровым раствором) с цветовым стандартом, поставляемым с набором индикаторной бумаги, и определите рН бурового раствора.

3. Запишите значение рН с точностью до 0,2-0,5 единицы (в зависимости от диапазона используемой бумаги).

4. Если полученный цвет не возможно сравнить с эталонным, повторите исследование, используя полоску индикаторной бумаги из диапазона, ближайшего к измеряемой рН. Индикаторная бумага выпускается в нескольких диапазонах рН. Хотя результат при использовании индикаторной бумаги не отличается большой точностью, для обычной работы в условиях буровой его вполне достаточно. Если содержание хлорида превышает 10000 промилле, использование индикаторной бумаги не рекомендуется.

2. Тщательно промойте электрод дистиллированной водой. Осторожно оботрите его и вставьте в буровой раствор.

Предупреждение:

Не допускайте касания электродом стенок контейнера!

3. Осторожно взболтайте раствор с опущенным в него электродом.

5. Укажите значение рН с точностью до 0,1.

6. Тщательно промойте электрод и храните его в дистиллированной воде.

6.11. Щелочность и содержание извести

Процедура измерения щелочности фильтрата

1. Влейте в чашку 1мл фильтрата.

2. Добавьте 2-3 капли индикаторного раствора фенолфталеина.

Если фильтрат не окрасится, Pf = 0.

Если фильтрат станет красным -

3. Добавляйте при непрерывном помешивании 0,02 N ( N/50) серной кислоты до тех пор, пока фильтрат не обесцветится. Число использованных миллилитров 0,02 N ( N/50) серной кислоты называется “Р” щелочностью фильтрата ( Pf ).

4. К пробе, которая титровалась до конечной точки “Р”, добавьте 2-3 капли индикаторного раствора метилоранжа. При помешивании добавляйте по капле стандартную кислоту до изменения цвета с желтого на розовый. Общий объем кислоты (в миллилитрах), использованной до момента достижения конечной точки по метилоранжу (включая и объем на титрование до конечной точки “Р”), запишите как “М f ”.

5. Укажите щелочность фильтрата по метилоранжу “М f ” в виде общего количества 0,02 N кислоты на миллилитр фильтрата, использованного на титрование до конечной точки по метилоранжу.

Щелочность “М f ” можно также проверить индикатором бромкрезоловым зеленым. При использовании этого индикатора проще определить конечную точку. Вначале выполняют этапы 1-3, описанные выше, а затем следующие.

6. К пробе, у которой достигнута конечная точка “Р”, добавляют 3-4 капли индикатора бромкрезолового зеленого. По капле добавляют 0,02 N серную кислоту до изменения окраски с синей до цвета зеленого яблока.

7. Щелочность “М” ( Mf) - это объем кислоты, необходимый для достижения конечной точки по бромкрезоловому зеленому (рН = 4-4,5). В этот объем входит и объем кислоты, использованной на титрование до конечной точки Pf .

Если образец окрашен и не позволяет визуально определить изменение цвета, конечные точки “Р” и “М” следует определять тогда, когда показания на стеклянном электроде рН-метра - 8,3 и 4,3 соответственно.

Оценка содержания гидроксида, карбоната и бикарбоната

Р = мл 0,02 N серной кислоты, требуемой для достижения конечной точки по фенолфталеину.

М = общее количество мл 0,02 N серной кислоты, израсходованной на титрование до конечной точки по метилоранжу.

Р = 0, щелочность является следствием присутствия только бикарбоната.

Р = М, щелочность является следствием присутствия только гидроксида.

2Р = М, щелочность является следствием присутствия только карбоната.

2Р > М, щелочность является следствием присутствия смеси карбоната и гидроксида.

Предлагаемое применение

Обычные буровые растворы

Буровые растворы на пресной воде, обработанные каустической содой или разжижителями, содержащими каустическую соду, часто имеют нежелательно высокие СНС и вязкость, а также неустойчивую водоотдачу, неадекватную нормальными добавками гидрогеля. Имеющийся у нас опыт показывает, что такие состояния очень часто можно объяснить родом щелочности, имеющейся в буровом растворе. Вообще похоже на то, что различные формы щелочности можно соотносить с характеристиками бурового раствора следующим образом:

Только ОН щелочность раствор стабилен и в хорошем состоянии.

Щелочность ОН и CO ₃ раствор стабилен и в хорошем состоянии.

Только щелочность CO ₃ раствор нестабилен и его трудно контролировать.

Щелочность CO ₃ и HCO ₃ раствор не стабилен и его трудно контролировать.

Только HCO ₃ щелочность раствор не стабилен и его трудно контролировать.

Исходя из вышесказанного, всегда желательно регулировать программу обработки таким образом, чтобы восстанавливать бикарбонатную щелочность до карбонатной, а карбонатную удалять или преобразовывать в гидроксидную.

Изменить тип щелочности можно, поскольку бикарбонат не может существовать в присутствии гидроксида, так как восстанавливается до карбоната. Карбонат можно удалить добавлением кальция, образующего нерастворимый карбонат кальция. Для восстановления бикарбонатной щелочности до карбонатной обычно используют два распространенных материала: гашеную известь и каустическую соду. Выбор того или иного материала зависит от имеющегося в буровом растворе кальция и основывается на следующих реакциях, если в каждом случае имеются указанные исходные материалы.

Если есть кальций:

Если кальция нет:

Обработку № 1 следует применять тогда, когда грамм-эквиваленты на литр имеющегося в буровом растворе кальция равны или меньше грамм-эквивалентов на литр бикарбоната, или когда не ожидается дальнейшего загрязнения кальцием в иных формах, кроме бикарбоната кальция [Ca(HCO₃)₂] . Эта обработка вызывает восстановление бикарбонатной щелочности до карбонатной, которая выпадает в осадок в виде карбоната кальция ( CaCO ₃ ).

Обработку № 2 следует применять в тех случаях, когда содержание кальция в буровом растворе в грамм-эквивалентах на литр выше, чем бикарбонатная щелочность в грамм-эквивалентах на литр. В результате образования кальцинированной соды ( Na₂CO ₃ ) на каждый грамм-эквивалент на литр имеющегося бикарбоната можно удалить 2 грамм-эквивалента на литр кальция. Раствор, в котором содержится 20 грамм-эквивалентов на литр бикарбоната, будет свободен от кальция, если обработкой каустической содой восстановить бикарбонат до карбоната.

Обработка № 3 используется в том случае, когда кальция в буровом растворе нет, и является средством преобразования бикарбоната натрия, который широко не применяется и обычно является загрязняющей примесью, в полезную форму каустической соды. Если система бурового раствора обрабатывается смесью каустической соды с квебрахо и значительно увеличивается загрязнение его бикарбонатом натрия, то желательно уменьшить или даже прекратить добавление каустической соды и заменить ее известью [Ca(OH)₂] .

Обработка № 4 восстанавливает бикарбонат натрия до каустической соды и используется только в тех случаях, когда есть необходимость в предварительной обработке кальцинированной содой, в поддержании концентрации кальцинированной соды на уровне, необходимом при проходке гипса или ангидрита, в добавлении в воду затворения, в регенерации каустической соды из бикарбоната натрия или карбоната натрия, что объясняется ниже в описании обработки ; 5.

Обработка № 5 также восстанавливает карбонат натрия до каустической соды и используется для поддержания гидроксидной щелочности, не увеличивая при этом количества образующейся карбонатной щелочности. Эту обработку можно проводить вместе с обработкой № 4, чтобы получить минимальную карбонатную щелочность и поддержать требуемую гидроксидную.

6.12. Методика определения содержания извести

1. Отмерьте 1 мл бурового раствора в чашку и доведите объем до приблизительно 50 мл дистиллированной водой. Для этого лучше всего использовать шприц.

2. Добавьте 2 - 3 капли индикаторного раствора фенолфталеина.

3. При непрерывном помешивании начните добавлять из пипетки 0,02 N ( N/50) серной кислоты до тех пор, пока окраска на цвет бурового раствора. Число миллилитров 0,02 N кислоты называется Р щелочностью бурового раствора (Pm) .

4. По вышеизложенной методике определите Pf .

5. Рассчитайте содержание извести следующим образом:

0,26 х ( Pm - FwPf) = эквиваленту гидроксида кальция в фунтах/баррель

Fw = объемный коэффициент воды в буровом растворе (по результатам определения содержания жидкой и твердой фаз)

объемный процент воды

Если плотность раствора составляет 1,44 г/см 3 или меньше, то приблизительное содержание извести в кг/м 3 можно рассчитать по формуле:

известь, кг/м 3 = ( Pm - Pf) х 0,714

6.13. Концентрация хлорида

1. Влейте в чашку точно 1мл или кратно больше пробы фильтрата раствора и добавкой дистиллированной воды доведите объем до 50 мл.

2. Добавьте несколько капель фенолфталеинового индикатора. При появлении розовой окраски, добавьте серной кислоты до полного исчезновения окраски.

3. Добавьте 4 - 5 капель индикаторного раствора хромата калия для того, чтобы раствор стал ярко-желтым.

4. При непрерывном помешивании добавляйте по капле стандартный раствор нитрата серебра. Конечная точка титрования будет достигнута тогда, когда цвет пробы раствора изменится с желтого на оранжевый или кирпично-красный.

При использовании 0,0282 N AgNO ₃

нитрат серебра, мл

C одержание Cl в мг/л = ---------------------------- х 1000

При использовании 0,280 N AgNO ₃

нитрат серебра, мл

Cl, мг/л х 1.65 = NaCl, мг/л

6.14. Общая жесткость

1. Влейте в чашку или мензурку точно 1 мл или кратно больше пробы фильтрата раствора и добавкой дистиллированной воды доведите объем приблизительно до 50 мл.

2. Добавьте 4 капли буферного раствора и 2 капли раствора Манвер. При наличии кальция или магния раствор станет красным. Вместо раствора Манвера можно добавить несколько крупинок индикатора Эрихром черный Т.

3. При непрерывном помешивании добавляйте титравер (1мл = 1гСаСО₃) до изменения окраски с красной на синюю.

титравер, мл х 1000

(Са ++ + Mg ++ ) мг/л = 0,4 х жесткость в мг/л в пересчете на Са ++.

6.15. Жесткость по кальцию

1. Влейте в чашку или мензурку 1 мл пробы фильтрата и разбавьте небольшим количеством дистиллированной воды.

2. Добавьте две капли 8 N гидроксида калия.

3. Добавьте несколько гранул индикатора Calver II и взболтайте смесь так, чтобы она хорошо перемешалась. Вместо Calver II можно добавить несколько крупинок сухого индикатора Мурексида.

4. Титруйте титравером до изменения окраски с красной на синюю.

титравер, мл х 1000

титравер, мл х 400

6.16. Жесткость по магнию

Жесткость по магнию - это разность между значением Са₂ + в мг/л, полученным по методу, при котором используется Манвер, и значением Са₂ + , полученным при использовании индикатора Calver II .

6.17. Определение содержания солей в водной фазе РУО

Метод предусматривает разрушение эмульсии горячей водой в присутствии деэмульгатора (дисольвана), разделение нефтяной и водной фаз и определение в отделённой твёрдой фазе содержания ионов хлора, магния, кальция и гидроксильных групп.

В мерный 50мл цилиндр с притёртой пробкой вводят 20мл испытываемого раствора и добавляют 20мл дизельного топлива. Встряхивая, перемешивают содержимое в цилиндре, быстро отбирают 5мл смеси и переносят в делительную 75мл воронку, предварительно отградуированную на 50мл. Затем добавляют 10мл дисольвана и горячей дистиллированной воды до метки. Всё это встряхивают, периодически осторожно приоткрывая пробку.

После отстаивания (через 4-5 часов) в делительной воронке образуются три слоя: верхний - углеводородная фаза, средний - водная фаза с растворёнными в ней солями, нижний - утяжелитель. Водную фазу сливают в чистую сухую колбу и методами, указанными выше, определяют содержание ионов хлора, кальция, магния и гидроксильных групп.

6.18. Концентрация сульфатов

1. Влейте в цилиндр, мензурку или пробирку 2-4мл фильтрата.

2. Добавьте несколько капель раствора хлорида бария.

3. Если в пробе есть сульфаты или карбонаты, они выпадут в осадок в виде молочно-белой массы.

4. Добавьте несколько капель концентрированной азотной кислоты. Если осадок растворяется - это карбонат, если нет - сульфат.

5. Результат запишите таким образом: следы, признаки, немного, много.

6.19. Катионнообменная емкость

Раствор метиленового синего (1 мл = 0,01 миллиэквивалента), содержащий 3,74 г метиленового синего х 4 ( C₁₆H₁₈N₃SCl · 3H₂O) * на литр

3% раствор перекиси водорода

Разбавленная серная кислота, приблизительно 5 N

Колба Эрленмейера на 125 мл

Мерный цилиндр на 25 мл

Палочки для перемешивания

Электроплитка или нагреватель для бутылок

Фильтровальная бумага ватман № 4

Концентрации бентонита в буровых растворах.

1. Влейте в 125мл колбу 2,0 см 3 бурового раствора.

а) 15см 3 перекиси водорода ( H₂O ₂ )

б) 1см 3 серной кислоты (H ₂ SO₄), если серная кислота в капельнице, тогда добавьте 12 капель.

Взболтайте смесь в течение 10 мин.

3. Прокипятите в течение 10 минут.

4. Дистиллированной водой доведите объем до 50мл.

5. Начните добавлять по 1см 3 раствор метиленового синего.

6. После каждого добавления встряхивайте колбу и удаляйте одну каплю пробы с конца палочки для перемешивания.

7. Наносите эту каплю на фильтровальную бумагу. Когда голубой краситель разойдется из этой точки и образует вокруг нее кольцо, титрование заканчивается.

8. После обнаружения образования такого кольца взбалтывайте колбу в течение еще двух минут, а затем перенесите еще одну каплю на фильтровальную бумагу. Если кольцо снова видно, значит конечная точка достигнута. Если кольцо не появилось, продолжайте делать то, что указано в этапах 5-7 до тех пор, пока вокруг капли, взятой после двух минут встряхивания, не появится голубое кольцо.

1. В буровых растворах часто кроме бентонита содержатся и другие вещества, которые адсорбируют метиленовый краситель. Обработка перекисью водорода предназначена для ликвидации влияния таких органических материалов как КМЦ, полиакрилаты, лигносульфонаты, лигниты. Так что мешать показаниям могут только какие-то другие материалы.

2. Все нужные реагенты и оборудование поставляются при заказе набора для исследования.

3. Растворы следует хранить в прохладном темном месте, что продляет срок их годности. Растворы метиленового синего и перекиси водорода следует обновлять каждые 4-6 недель.

6.20. Определение калия

Седиментометрический экспресс-метод.

Оборудование и материалы

Градуированные пластмассовые центрифужные пробирки

Стандартный раствор перхлората натрия (150 мг в 100 мл дистиллированной воды)

Бутылка проверочного раствора на калий

Стандартная кривая для проверки на калий

1. Добавьте 3мл раствора перхлората натрия к 7мл проверяемого раствора (фильтрата или отстоя после центрифугирования).

2. Сразу же выпадает осадок. Не сильно, но тщательно взболтайте содержимое пробирки.

3. Если раствор нагреется, опустите пробирку на 5 минут в холодную воду.

4. Центрифугируйте в течение 1 минуты, а затем измерьте объем хлопьев.

5. Определите концентрацию ионов калия путем сравнения объема хлопьев со стандартной кривой для проверки на калий. Если стандартной кривой нет, её нужно построить по объемам хлопьев растворов с известной концентрацией KCl .

Комментарии:

1. Этот тест специфичен для определения ионов калия. На него не влияют рН, полимеры или другие ионы, например: Ca ++ , Mg ++ , Na + и т.д.

2. Время центрифугирования должно оставаться неизменным независимо от типа используемой центрифуги.

3. Определение “Поправочного коэффициента”

а) Растворите 2,0 г поташа в 50 мл дистиллированной воды

б) Определите концентрацию ионов калия в этом растворе по описанной выше методике.

в) Рассчитайте поправочный коэффициент:

Например, если объем хлопьев = 0,80 мл, то

поправочный коэффициент = -------------- = 1,38

Для определения истинной концентрации К + умножьте концентрацию ионов калия на поправочный коэффициент.

6.21. Метод высокочастотного титрования ионов калия

Данный метод основан на измерении высокочастотной электропроводности раствора, изменяющейся в процессе реакции:

Точку эквивалентности (рис. 1) фиксируют на пересечении двух прямых, отражающих изменение эквивалентной электропроводности (количества и качества ионов) исследуемого раствора по мере прибавления титранта - тетрафенилбората натрия.

Анализ исследуемого раствора можно проводить на любом высокочастотном титраторе. Ниже приводятся последовательность и методика анализа на осициллотитраторе системы «ПУНГОР» типа ОК-302.

Индикаторами называют вещества, служащие для определения точек эквивалентности при химических реакциях, показывающие присутствие в растворах определенного избытка отдельных ионов или веществ.

Индикаторы, применяемые в техно-химическом анализе, можно подразделить на следующие группы:

кислотно-основные, изменяющие цвет окраски, флуоресценцию или обладающие хемилюминесценцией при определенных значениях pH растворов;

адсорбционные, изменяющие цвет окраски или флуоресценцию при адсорбции на поверхности осадков;

окислительно-восстановительные, имеющие различную окраску в окисленной и восстановленной формах;

комплексометрические, изменяющие цвет окраски при образовании комплексных соединений с катионами металлов; специфические, применяемые в отдельных анализах.

Распространенными кислотно-основными индикаторами являются метиловый оранжевый, метиловый красный, конго красный, фенолфталеин.

К окислительно-восстановительным индикаторам относятся дифениламин, N-фенилантраниловая кислота.

Комплексометрическими индикаторами являются хромовый черный специальный, мурексид.

Примером адсорбционных индикаторов могут служить фуксин, флуоресцеин, применяемые в методах осаждения.

К специфическим индикаторам относится крахмал, применяемый в йодометрическом анализе.

Ниже даны рецепты приготовления растворов наиболее часто применяемых при анализе индикаторов и некоторых индикаторных бумаг.

Растворы индикаторов расходуются в сравнительно небольших количествах, поэтому в лабораториях их готовят в объеме около 100—200 мл. Обычно готовят приблизительные растворы, которые хранят в склянках из темного стекла, плотно закрываемых пробками.

Кислотно-основные индикаторы

Метиловый оранжевый (метилоранж, гелиантин) применяется в виде 0,1%-ного и 0,05%-ного растворов.

Для приготовления 0,1%-ного раствора 0,1 г метилового оранжевого растворяют в 80 мл горячей дистиллированной воды и после охлаждения объем раствора доводят до 100 мл.

Для приготовления 0,05%-ного раствора 50 мл 0,1%-ного раствора разбавляют 50 мл дистиллированной воды.

Раствор метилового оранжевого применяют для определения среды растворов и как индикатор в методах нейтрализации при титровании сильных кислот, сильных и слабых оснований, солей слабых кислот.

В титруемый раствор добавляют не более 1—2 капель 0,1 %-ного раствора на каждые 25 мл конечного объема титруемого раствора. Интервал перехода окраски — при рН=3,0÷4,4 от красной к оранжево-желтой. Показатель титрования рТ=4.

Метиловый красный (метилрот) применяется в виде 0,2; 0,1; 0,05%-ных растворов в 60%-ном спирте или в воде (с добавлением к воде небольшого количества щелочи).

Для приготовления 0,1%-ного спиртового раствора 0,1 г метилового красного растворяют в 60 мл 96%-ного спирта, а после растворения добавляют 40 мл дистиллированной воды.

Для приготовления 0,05%-ного водного раствора 0,1 г метилового красного растирают в фарфоровой ступке с 4 мл 0,1 н. раствора едкого натра и разбавляют дистиллированной водой до 200 мл.

Раствор метилового красного применяют в методах нейтрализации при титровании сильных кислот, сильных щелочей, а также солей слабых кислот. На титрование берут не больше 1—2 капель 0,1 %-ного раствора на 25 мл конечного объема титруемого раствора. При больших концентрациях индикатора в титруемом растворе трудно заметить переход окраски.

Интервал перехода окраски — при рН=4,2÷6,2 от красной к желтой. Показатель титрования рТ=5.

Смешанные индикаторы содержат в растворе смесь двух индикаторов, позволяющих иметь резкое изменение окраски при определенных значениях pH раствора.

Для показателя титрования 5,4 смешанный индикатор готовят путем смешивания равных объемов 0,2%-ного спиртового раствора метилового красного и 0,1%-ного спиртового раствора метилового синего. Этот смешанный индикатор применяется так же, как и раствор метилового красного. Интервал перехода окраски — при рН=5,2÷5,6 от красно-фиолетовой к зеленой.

Конго красный (копгорот) применяется в виде 0,1%-ных водных растворов.

Для приготовления раствора 0,1 г конго красного растворяют в 80 мл горячей воды и после охлаждения раствор доводят до 100 мл добавлением дистиллированной воды. Применяется для определения среды растворов. Интервал перехода окраски — при pH=3,0÷5,2 от сине-фиолетовой до красной.

Конго красную бумагу изготовляют путем пропитывания полосок фильтровальной бумаги размером 5x20 см в растворе, содержащем в 1 л 5 г конго красного и пять капель уксусной кислоты с последующей сушкой на воздухе.

Высушенную бумагу разрезают на полоски размером 0,5x5 см. Применяется для определения среды растворов.

Фенолфталеин применяется в виде 1 и 0,1%-ных спиртовых растворов.

Для приготовления 0,1%-ного спиртового раствора 0,1 г фенолфталеина растворяют в 60 мл 96%-ного спирта и доводят раствор дистиллированной водой до 100 мл.

Раствор фенолфталеина служит для определения щелочной среды растворов и как индикатор в методах нейтрализации при титровании сильных и слабых кислот, сильных щелочей и солей слабых оснований.

Интервал перехода окраски — при pH=8,2÷10,0 от бесцветной к красной. Показатель титрования рТ=9. При титровании берут две капли раствора индикатора на 25 мл конечного объема титруемого раствора.

Универсальные индикаторы служат для определения pH растворов и представляют собой смеси нескольких кислотно-основных индикаторов. В растворах, имеющих различную величину pH, эти индикаторы приобретают разную окраску.

В анализе часто пользуются универсальными индикаторными бумагами, которые выпускают заводы химических реактивов.

Окислительно-восстановительные индикаторы

Дифениламин применяют в виде 0,05—1%-ного раствора в концентрированной серной кислоте. Для приготовления 0,05%-ного раствора 0,05 г дифениламина растворяют в 100 мл. химически чистой концентрированной серной кислоты. Раствор должен быть бесцветным или может иметь слабую голубую окраску.

Растворы дифениламина применяют в качестве индикаторов при титровании растворами бихромата калия, ванадата аммония, сильно разбавленным раствором перманганата калия (когда собственная окраска перманганата недостаточно заметна). На титрование берут не более двух капель 0,05%-ного раствора на 25 мл конечного объема титруемого раствора. Восстановленная форма — бесцветная, окисленная — фиолетовая. Нормальный окислительный потенциал +0,76В.

N-фенилантраниловая кислота применяется в виде 0,2%-ного раствора в воде или в виде 0,1%-ного раствора в 0,2%-ном растворе карбоната натрия.

Для приготовления 0,1%-ного раствора 0,1 г N-фенилантраниловой кислоты растворяют при нагревании в 100 мл 0,2%-ного раствора соды, который получен растворением 0,2 г соды в 100 мл дистиллированной воды.

Применяется так же, как и раствор дифениламина. Восстановленная форма бесцветная, окисленная — красно-фиолетовая.

Нормальный окислительный потенциал +1,08В.

Крахмал является специфическим индикатором на йод и применяется в виде 0,5 или 1%-ных растворов.

Для приготовления 0,5%-ного раствора 2,5 г растворимого крахмала и 0,01 г хлорида цинка или йодида ртути замешивают с небольшим количеством дистиллированной воды и полученную смесь вливают при перемешивании в 500 мл кипящей дистиллированной воды, кипятят 1—2 мин и горячий раствор фильтруют или дают ему отстояться, после чего пользуются верхней частью отстоявшегося раствора.

Перед каждой серией йодометрических анализов проверяют качество раствора, доливая к 20 мл дистиллированной воды 1 мл раствора крахмала и одну каплю раствора йода. Раствор должен получить синюю окраску; если образуется буро-фиолетовая окраска — раствор заменяют.

При титровании берут 1—2 мл раствора крахмала.

Йодкрахмальную бумагу изготовляют путем пропитывания фильтровальной бумаги в растворе, содержащем крахмал и йодистый калий.

Для получения йодкрахмальной бумаги 2 г растворимого крахмала смешивают с 10 мл дистиллированной воды до образования однородной кашицы; вносят ее в 500 мл кипящей дистиллированной воды и кипятят 1—2 мин. После охлаждения раствора к нему добавляют 2 г йодида калия. В полученном растворе смачивают полоски фильтровальной бумаги размером 5x20 см (каждую отдельно) и сушат их на воздухе, защищая от действия солнечных лучей. Высушенную бумагу разрезают на полоски 0,5х5 см и хранят в банках из темного стекла, закрытых притертыми пробками.

Йодкрахмальную бумагу применяют как индикатор на присутствие окислителей и при титровании нитритом натрия. Перед применением бумагу увлажняют.

Комплексометрические индикаторы

Хромовый черный специальный (кислотный хром черный специальный, хромоген черный ЕТ-00, эриохром черный Т) и хромовый темно-синий (кислотный хром темно-синий), применяют в виде 0,5%-ных спиртовых растворов или 0,5%-ных или 1%-ных сухих смесей с электролитами.

Растворы индикаторов готовят растворением 0,5 г одного из индикаторов в 20 мл аммиачного буферного раствора, содержащего 20 г/л хлорида аммония и 100 мл/л 25%-ного аммиака водного, и разбавлением раствора до 100 мл этиловым спиртом.

Раствор хромового черного специального готовят на срок не более 10 дней, раствор хромового темно-синего сохраняется длительное время.

Сухие смеси получают путем тщательного растирания индикаторов с нитратом калия KNO₃ или хлоридом натрия NaCl. Для приготовления 0,5%-ной сухой смеси 0,1 г индикатора тщательно растирают в ступке с 20 г химически чистого хлористого натрия или азотнокислого калия. Смесь хранят в закрытой банке из темного стекла с палочкой-лопаткой, вставленной в пробку.

Сухую смесь хромового черного можно хранить до 12 месяцев.

Для титрования берут 5—6 капель раствора индикатора или около 0,1 г сухой 0,5%-ной смеси. Цвет растворов этих индикаторов и их комплексных солей зависит от pH растворов, поэтому титрование ведут при строго определенных значениях pH, зависящих от индикатора и определяемых катионов. Определенные значения pH создают с помощью щелочей, кислот или буферных растворов.

Хромовый черный специальный и хромовый темно-синий применяют как индикаторы при комплексометрическом количественном определении жесткости воды, катионов кальция, магния, цинка, кадмия и др. Переход окраски от винно-красной к синей.

Мурексид (пурпуреат аммония) применяют в виде 0,3%-ного раствора или 0,2—1%-ной сухой смеси с электролитами.

Раствор мурексида готовят растворением 0,06 г мурексида в 20 мл дистиллированной воды, свободной от катионов многовалентных металлов. Раствор хранят в темной склянке не более четырех дней.

Для приготовления 1%-ной сухой смеси 0,1 г мурексида тщательно растирают в ступке с 10 г х. ч. хлористого натрия. Смесь хранят в банке из темного стекла, имеющей пробку с палочкой-лопаткой. Сухая смесь сохраняется в темном месте до шести месяцев. При титровании берут две-пять капель 0,3%-ного раствора мурексида или 10—15 мг 1%-ной сухой смеси.

Мурексид применяют при количественном комплексометрическом определении катионов кальция, меди, марганца, цинка, кобальта, никеля и других катионов. Переход окраски — от красной, оранжевой или желтой к фиолетовой. При определении различных катионов поддерживают разную величину pH среды.

Приготовление буферных растворов

Буферными растворами или буферными смесями называют растворы, способные сохранять неизменной величину pH при разбавлении или при добавлении небольших количеств кислот, щелочей, солей. Эти растворы находят применение в качестве эталонных при определении pH и для регулирования величины pH исследуемых растворов в окислительно-восстановительных методах, ком-плексометрии и др.

В качестве буферных чаще всего применяют растворы, содержащие смеси слабых кислот с их солями или смеси гидроокиси аммония (слабое основание) с ее солями. Применяются также растворы, в которых содержатся смеси сильных кислот с солями слабых кислот, или смеси щелочей с солями слабых кислот, или соли слабых кислот, а иногда и смеси сильных кислот с их солями.

Величина pH буферных растворов зависит от характера веществ, входящих в состав раствора, и их концентраций в растворе, а также в некоторой степени изменяется при изменении температуры.

Буферные растворы получают путем смешивания определенных объемов растворов отдельных веществ так, чтобы получить нужное соотношение концентраций веществ в растворе, что обеспечит необходимую величину pH.

Для приготовления буферных растворов применяют химически чистые препараты. Если буферные растворы применяются как эталоны pH, то твердые вещества для их приготовления подвергают двойной перекристаллизации, используют дистиллированную воду, не содержащую углекислого газа, с большой точностью устанавливают концентрацию растворов и точно отмеривают объемы растворов при смешивании.

Буферные растворы хранят в склянках, плотно закрытых пробками.

Состав и особенности приготовления отдельных буферных растворов описаны в справочной литературе. Приготовление буферных растворов для рН-метрии проводят, пользуясь специальными наборами фиксаналов этих растворов.

Читайте также: