硫酸和鹽酸滴定土壤中碳酸根和重碳酸根的測(cè)定結(jié)果探討

王立宛，繆燕雯，何志堅(jiān)

（譜尼測(cè)試集團(tuán)深圳有限公司，廣東 深圳 518000）

引言

LY/T 1251—1999《森林土壤水溶性鹽分分析》第4 部分 碳酸根和重碳酸根的測(cè)定，只有硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定法[1]。本文通過采用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液和鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)同一土壤樣品在相同條件下分別進(jìn)行測(cè)試，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，研究在實(shí)際測(cè)試過程中，是否能選擇鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)碳酸根和重碳酸根進(jìn)行滴定，以節(jié)約分析時(shí)間和成本，達(dá)到提高工作效率的目的。

1 方法原理

土壤浸出液中同時(shí)存在的碳酸根和重碳酸根，可用標(biāo)準(zhǔn)酸分步滴定。首先在待測(cè)液中加入酚酞指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定至溶液由紅色變?yōu)椴幻黠@的淺紅色終點(diǎn)（pH=8.3），此時(shí)中和了碳酸根的一半量。其次，再加入甲基橙指示劑，繼續(xù)用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定溶液由黃色變至橙紅色終點(diǎn)（pH=3.8），此時(shí)溶液中的碳酸根和重碳酸根全部被中和。由標(biāo)準(zhǔn)酸的兩步用量分別求出土壤中碳酸根及重碳酸根含量[2]。

2 主要試劑

2.1 硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液

取1.4 mL 濃硫酸加入到500 mL 去二氧化碳水中，其濃度約為0.1 mol/L，然后將此溶液稀釋5 倍。標(biāo)定稀釋后的標(biāo)準(zhǔn)溶液，標(biāo)定的硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0.0201 mol/L。

2.2 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液

取4.5 mL 鹽酸加入到500 mL 去二氧化碳水中，其濃度約為0.1 mol/L，然后將此溶液稀釋5 倍。標(biāo)定的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0.0213 mol/L。

標(biāo)定：按方法去標(biāo)定稀釋后的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用分析天平稱取3 份0.030 0 g 無水碳酸鈉（在180 ℃～200 ℃烘干4 h～6 h）分別置于錐形瓶中，用20 mL～30 mL煮沸逐去二氧化碳的水使其溶解，加入1 g/L 甲基橙指示劑2 滴，用稀釋5 倍的硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液或鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液黃色變?yōu)槌燃t色為止。記下硫酸或鹽酸的用量V，按式（1）計(jì)算硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液或鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度c。

2.3 10 g/L 酚酞指示劑

1 g酚酞溶于100 mL無水乙醇溶液中，即得10 g/L酚酞指示劑。

2.4 1 g/L 甲基橙指示劑

0.1 g 甲基橙溶于100 mL 水中，即得1 g/L 甲基橙指示劑。

3 主要儀器

酸式滴定管，10 mL；移液管，25 mL；錐形瓶，150 mL、500 mL；電子天平，0.000 1 g；臺(tái)式天平，0.01 g。

4 測(cè)定步驟

4.1 土壤浸出液制備

1）用臺(tái)式天平稱取通過2 mm 篩孔的風(fēng)干土樣50.0 g，放入干燥的500 mL 錐形瓶中。用量筒準(zhǔn)確加入無二氧化碳的純水250 mL，加塞，振蕩3 min。

2）按土壤懸濁液是否易濾清的原則選用過濾方法，以獲得清亮的浸出液，濾液用干燥錐形瓶承接。全部濾完后，將濾液充分搖勻，塞好，供測(cè)定用。

3）容易濾清的土壤懸濁液：用濾紙?jiān)? cm 直徑漏斗上過濾，或用布氏漏斗抽濾，漏斗上用表面皿蓋好，以減少蒸發(fā)或吸收空氣中的二氧化碳。最初的濾液常呈渾濁狀，必須重復(fù)過濾至清亮為止。

4）較難濾清的土壤懸濁液：用皺折的雙層緊密濾紙?jiān)?0 cm 直徑漏斗上反復(fù)過濾。堿化的土壤和全鹽量很低的黏重土壤懸濁液，可用素瓷燭抽濾。如不用抽濾，也可用離心分離，分離出的溶液也必須清晰透明。

4.2 滴定方法

1）用移液管吸取浸出液25.00 mL，放入150 mL錐形瓶中，加酚酞指示劑1 滴。如溶液不現(xiàn)粉紅色，表示無碳酸根存在，應(yīng)繼續(xù)測(cè)定重碳酸根；如出現(xiàn)紅色，則用10 mL 滴定管加入標(biāo)準(zhǔn)酸溶液，限滴隨搖，直至粉紅色不明顯為止。記錄所有標(biāo)準(zhǔn)酸溶液的體積V1。

2）再向溶液中加入甲基橙指示劑2 滴，繼續(xù)用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定至溶液剛由黃色突變?yōu)槌燃t色為止。記錄此段滴定所有標(biāo)準(zhǔn)酸溶液的體積V2。

備注：標(biāo)準(zhǔn)酸分別是硫酸溶液和鹽酸溶液。

4.3 計(jì)算公式

式中：c 為標(biāo)準(zhǔn)酸溶液的濃度，mol/L；m 為相當(dāng)于分析時(shí)所取浸出液體積的干土質(zhì)量，g；V1為為用酚酞作指示劑時(shí)，滴定消耗的標(biāo)準(zhǔn)酸溶液體積，mL；V2為為用甲基橙作指示劑時(shí)，滴定消耗的標(biāo)準(zhǔn)酸溶液體積，mL。

5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算

通過硫酸和鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)同一土壤樣品中碳酸根和重碳酸根進(jìn)行滴定，平行測(cè)定6 次，測(cè)試數(shù)據(jù)及結(jié)果計(jì)算見表1 和表2。

表1 碳酸根檢測(cè)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析

表2 重碳酸根檢測(cè)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析

6 注意事項(xiàng)

1）土壤風(fēng)干樣要過2 mm 篩孔，風(fēng)干樣的水分含量小于2%為適。

2）采用10 mL 透明的滴定管，不建議用25 mL 棕色滴定管。

3）測(cè)試過程中需全部用去二氧化碳水，去二氧化碳水需現(xiàn)制現(xiàn)用，不宜過夜存放。

4）去二氧化碳水的制備，只需加熱煮沸，逐盡二氧化碳，冷卻后立即使用。

5）浸提時(shí)間和土水比例必須統(tǒng)一，才能使分析結(jié)果可以互比較，本方法采用國(guó)內(nèi)較通的1∶5 土水比例和振蕩3 min 時(shí)間的規(guī)定。

6）實(shí)驗(yàn)過程中的玻璃器皿必須是干燥的，防止有水漬吸收空氣中的二氧化碳，對(duì)最終結(jié)果有影響。

7）滴定碳酸根時(shí)，由于終點(diǎn)不太明顯，不好判斷，需用pH 計(jì)輔助，pH=8.3 為終點(diǎn)。

8）計(jì)算公式中的m 是指所取浸出液體積的干土質(zhì)量，即為稱取風(fēng)干樣品量÷10。

9）標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定之前需重新標(biāo)定。

10）碳酸根和重碳酸的測(cè)定必須在過濾后立即進(jìn)行，不宜放置過夜，否則由浸出吸收或釋放二氧化碳而產(chǎn)生誤差。

11）用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定碳酸根和重碳酸后溶液，可以用來繼續(xù)滴定氯根，但應(yīng)將溶液用0.01 mol/L 碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH 至7 呈純黃色后，方能繼續(xù)滴定氯根。

7 討論

標(biāo)準(zhǔn)酸測(cè)定碳酸根和重碳酸根的離子反應(yīng)方程式分別是式（1）、式（2）：

硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液和鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定碳酸根和重碳酸根所依據(jù)原理相同，理論上，檢測(cè)的結(jié)果應(yīng)保持一致[3]。

在實(shí)際工作中，硫酸和鹽酸都屬于強(qiáng)酸，但硫酸的腐蝕性要比鹽酸要強(qiáng)得多，從使用安全性和管理方面考慮，使用鹽酸要比使用硫酸安全。

LY/T 1251—1999《森林土壤水溶性鹽分分析》只適用森林土壤，但是實(shí)際工作當(dāng)中，此方法對(duì)其他土壤中的碳酸根和重碳酸根的測(cè)定有一定的參考意義。

8 結(jié)論

對(duì)硫酸和鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定土壤樣品中碳酸根和重碳酸根含量的分析結(jié)果表明，不同種類酸滴定重碳酸根對(duì)結(jié)果的影響很小。因此，在實(shí)際檢測(cè)過程中，實(shí)驗(yàn)室可選用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行土樣中碳酸根和重碳酸根的滴定，以節(jié)約成本，提高工作效率。