离心分离-酚酞溴酚蓝双指示剂中和法测定土壤中的碳酸根和碳酸氢根.pdf

年 月云南化工 第 卷第 期 ，：离心分离 酚酞溴酚蓝双指示剂中和法测定土壤中的碳酸根和碳酸氢根角文升，王应平，蒲利国，刘兴龙（云南省有色地质局测试中心，云南昆明 ）摘要：通过优化土壤浸出液的制备方法和指示剂的选择，选择离心分离作为浸出液制备方法，酚酞作为碳酸根滴定终点的指示剂，溴酚蓝作为碳酸氢根滴定终点的指示剂，在测定土壤中 和 时，取得了较好的效果。为正在开展的土壤三普检测工作提供重要的参考依据。关键词：双指示剂中和法；碳酸根；碳酸氢根；离心分离中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，：；土壤盐分按照溶解度的大小可分为易溶盐（碱金属及碱土金属的氯化物、硫酸盐、碳酸氢盐，如 、等。在碱化土及苏打盐渍土中含有 、）、中溶盐 （石膏）、（）、难溶盐（硅酸盐）。其中，易溶盐是危害作物生长的最主要盐类，质量分数超过 时，作物生长即受抑制。测定土壤水溶性盐的含量是研究盐渍土盐分动态的重要方法之一，能够为改造盐渍土提供重要依据。通过测定土壤中的水溶性盐含量，可以了解土壤的盐渍化程度，从而为采取适当的改良措施提供依据。土壤水溶性盐的测定包括土壤全盐量以及 、八种离子的测定 。对于 和 的测定，其中最经典的方法是双指示剂法，这种方法使用了酚酞和甲基橙两种指示剂，采取两步滴定的方法测定混合物中 和 的质量分数。首先，以酚酞为指示剂，使用标准酸溶液进行滴定，达到碳酸盐终点（约为 ）后，更换甲基橙为指示剂，继续使用标准酸溶液滴定，直到达到 终点（约为 ）。根据化学反应的计量关系和滴定所消耗的标准酸溶液的体积，可以计算出混合物中 和 的质量分数 。此法的优点是简单快速，缺点是由于土壤浸出液本身颜色的影响，导致第 个等当点不易确定，准确度低 。为了解决这个问题，本实验将甲基橙指示剂换成溴酚蓝指示剂，溴酚蓝指示剂的变色范围 为 ，在滴定 时，溴酚蓝指示剂的颜色由紫色变为浅黄色，相较于甲基橙指示剂由黄色变为橙红色的颜色变化，溴酚蓝的颜色变化更明显，尤其对于本身有颜色的土壤浸出液，使用溴酚蓝作为指示剂，可排除土壤浸出液本底颜色的干扰，提高滴定终点判断的准确度 。实验部分 主要仪器及试剂 试剂）硫酸标准溶液 （）：准确移取 浓硫酸，滴加到 去二氧化碳水中，然后用碳酸钠标定其准确浓度。将此溶液稀释 倍，即得 的 标准溶液。）酚酞指示剂（）：称取 酚酞，溶于 无水乙醇中。）甲基橙指示剂（）：称取 甲基橙，溶于 去离子水中。）溴酚蓝指示剂（）：称取 溴酚蓝，溶于 去离子水中。主要仪器台秤，往复式震荡机，离心机，锥形瓶，布氏漏 年 月云南化工 第 卷第 期 ，斗，真空泵；酸式滴定管（），移液管（），锥 形 瓶（），锥 形 瓶（），烧 杯（），计，塑料离心瓶（）。浸出液的制备）用台式天平称取过 筛孔的风干土样品 至样品 各 ，分别放入干燥的 锥形瓶中。然后，用量筒准确加入 无二氧化碳的纯水，加塞后振荡 。同步做两组平行实验。）将第一组土壤悬浊液用慢速滤纸在 直径漏斗上过滤，漏斗上用表面皿盖好，以减少蒸发或吸收空气中的二氧化碳。最初的滤液常呈浑浊状，必须重复过滤至清亮为止。滤液用干燥锥形瓶承接。全部滤完后，将滤液充分摇匀，塞好，供测定用。）将第二组土壤悬浊液用布氏漏斗反复抽滤，直至滤液完全清亮为止。抽好的滤液转移至干燥锥形瓶，充分摇匀，塞好塞子，供测定用。）将第三组土壤悬浊液全部转移至 塑料离心瓶内。将离心机转速设为 ，根据悬浊液分离的难易程度设定离心时间，直至滤液完全清晰透明。将分离好的滤液转移至干燥锥形瓶，充分摇匀，塞好塞子，供测定用。测定步骤）将 个 锥形瓶分为 、组，每组 个，用移液管准确吸取土壤样品 浸出液 、土壤样品 浸出液 、土壤样品 浸出液 、土壤样品 浸出液 ，分别放入 组 锥形瓶中。）向 组浸出液中，加酚酞指示剂 滴。如溶液不现粉红色，表示无碳酸根存在，继续测定重碳酸根；如出现红色，则用 滴定管加入标准酸溶液，边滴边摇，直至粉红色不明显为止。记录所有标准酸溶液的体积。再向溶液中加入甲基橙指示剂 滴，继续用标准酸溶液滴定至溶液刚由黄色突变为橙红色为止。记录此段滴定所用标准酸溶液的体积。）向 组浸出液中，加酚酞指示剂 滴。如溶液不现粉红色，表示无碳酸根存在，继续测定重碳酸根；如出现红色，则用 滴定管加入标准酸溶液，边滴边摇，直至粉红色不明显为止。记录所有标准酸溶液的体积。再向溶液中加入溴酚蓝指示剂 滴，继续用标准酸溶液滴定至溶液刚由紫色突变为浅黄色为止。记录此段滴定所用标准酸溶液的体积。）将 组浸出液置于 烧杯中，将烧杯放在磁力搅拌器上，放入磁力搅拌子，插入玻璃电极和饱和甘汞电极，于电位滴定仪或酸度计上，用硫酸标准溶液滴定 至 ，记录所有标准酸溶液的体积，若 低于 ，可直接进行碳酸氢根的滴定。继续用硫酸标准溶液滴定 至 ，记录所用标准酸溶液的体积。按公式（）、（）分别计算 （）（）、（）（）。（）（）（）（）（）式中：为 硫酸标准溶液的浓度，；为相当于分析时所取浸出液体积的干土壤质量，；为用酚酞作指示剂时，滴定消耗的硫酸标准酸溶液体积，；为用溴酚蓝 甲基橙 酚酞作指示剂时，滴定消耗的硫酸标准酸溶液体积，；为 的摩尔质量，；为 的摩尔质量，。结果与讨论 浸出液的制备对于一般的土壤，最初的滤液常呈浑浊状态，需要滤纸反复过滤才能获得清亮的溶液；而对于质地较黏重的土壤，由于土壤胶体通常处于高度分散的状态，使得土体中的大部分呈极微细的黏粒分散在水浸液中 。这种类型的土壤在进行浸出液制备时，很难获得清澈的溶液，不仅增加了盐分测定的难度，在很大程度上还影响土壤盐分分析的准确性。为了解决这个问题，本实验对比了滤纸过滤、布氏漏斗抽滤、离心分离三种方法（见表 ），并得出离心分离方法对一般类型土壤类型和黏质土壤类型都有较好的分离效果，且耗时最短的结论。表 溶液清亮所需时间样品慢速滤纸过滤布氏漏斗抽滤离心分离样品 样品 样品 样品 由表 看出，对于一般的土壤样品 和土壤样品，种浸出液分离方法均有较好的分离效果，分离时间都低于 ；而对于质地粘重的土壤样品 和土壤样品 ，滤纸过滤耗时最长，布氏漏斗抽滤耗时其次，离心分离耗时最短。离心分离对于一般土壤样品和粘重土壤样品均有较好的分离效果，且耗时最短。酸碱指示剂的选择在酸碱滴定中，指示剂的选择需要根据滴定终点 年 月云南化工 第 卷第 期 ，的 范围和指示剂的变色范围来确定 。理想的情况下，指示剂的变色范围应该与滴定终点的 范围相重合或相接近。在使用滴定法测定土壤中的碳酸根和碳酸氢根时，还需考虑土壤浸出液的颜色。通常，终点颜色突变越快，突变越明显，测定结果越准确可靠。本实验以酚酞指示剂作为第一步碳酸根测定的指示剂，以溴酚蓝指示剂或甲基橙指示剂作为第二步碳酸氢根测定的指示剂 。并分别与电位滴定法的测定结果做对比，结果见表 和表 。表 碳酸根的测定方法结果对比样品编号标准酸体积 酚酞指示剂酚酞指示剂电位滴定法（）样品 （浸出液无色）样品 （浸出液无色）样品 （浸出液浅红色）样品 （浸出液灰色）由表 看出，在碳酸根的滴定中，加入酚酞指示剂时样品颜色未变红，测定样品浸出液时 均低于 。因此，两种方法均没有消耗标准酸，即未检出碳酸根。表 碳酸氢根的测定样品编号标准酸体积 甲基橙指示剂溴酚蓝指示剂电位滴定法（）样品 （浸出液无色）样品 （浸出液无色）样品 （浸出液浅红色）样品 （浸出液灰色）由表 看出，在碳酸氢根的滴定中，对于浸出液无色的样品 和样品 ，甲基橙、溴酚蓝作为指示剂的标准酸消耗量和电位滴定法的标准酸消耗量相当；对于浸出液有色的样品 和样品 ，甲基橙作为指示剂时，由于溶液本身颜色的影响，导致终点颜色突变不明显，标准酸的消耗量低于电位滴定法，测定结果偏低。溴酚蓝作为指示剂时，样品 和样品 的标准酸消耗量与电位滴定法相当。方法准确度和精密度试验用离心分离法制备土壤浸出液，酚酞 溴酚蓝双指示剂中和法对土壤有效态成分分析质控标准物质 、和 中的碳酸根和碳酸氢根平行测定 次，结果见表 。表 精密度实验（）标准物质分析离子推荐值测定值平均值标准偏差 ，由表 看出，该方法三个标准物质的测定值均位于推荐值范围内，满足分析准确度要求，在 之间，满足分析精密度要求。加标回收试验用离心分离法制备土壤浸出液，酚酞 溴酚蓝双指示剂中和法对土壤有效态成分分析质控标准物质 、和 中的碳酸根和碳酸氢根平行测定 次，结果见表 。年 月云南化工 第 卷第 期 ，表 加标回收实验标准物质分析元素样品含量 加标 测定值 回收率 由表 看出，对 个土壤样品加标，以离心分离法制备土壤浸出液，酚酞 溴酚蓝双指示剂中和法对浸出液中的 、测定，结果显示，的加标回收率介于 之间，的加标回收率介于 之间。因此加标回收率满足分析要求。结论在土壤碳酸根和碳酸氢根的测定中，浸出液是否清亮一定程度上影响测定结果的准确性。由实验可知，离心分离法对于一般的土壤样品和黏重的土壤样品均具有较好的分离效果；对于黏重的土壤样品，可大幅缩短分离时间，获得清亮溶液。指示剂的选择将直接影响测定结果的准确性，由实验可知，在测定碳酸根时，以酚酞作为指示剂，滴定终点溶液颜色由粉红色变为无色，颜色变化明显，测定简单、方便。在测定碳酸氢根时，使用溴酚蓝作为指示剂，滴定终点溶液颜色由紫色变为浅黄色，颜色变化较明显。尤其对于有颜色的土壤浸出液，以溴酚蓝作为指示剂的测定结果明显好于以甲基橙作为指示剂的测定结果。综上，本实验建立了以离心分离法制备土壤浸出液，酚酞 溴酚蓝双指示剂法滴定土壤中的碳酸根和碳酸氢根的分析方法。该方法简化了浸出液制备流程，通过优化指示剂选择，降低了土壤浸出液颜色的干扰，提高了方法的准确度。在大批量样品分析时，能大幅缩短分析时间，提高分析质量。参考文献：林土壤水溶性盐分分析：北京：国家林业局，土壤检测第 部分：土壤水溶性盐总量的测定：北京：中华人民共和国农业部，王立宛，缪燕文，何志坚 硫酸和盐酸滴定土壤中碳酸根和重碳酸根的测定结果探讨 山西化工，（）：陆家宝 切吉地区土壤可溶性盐分的测定报告 青海畜牧兽医杂志，（）：余凌云，卢艳青，安胜波 碳酸氢根和碳酸根检测方法的研究进展 西部皮革，（）：那辉 土壤 值与浸提液中碳酸根离子两者关系的探讨 黑龙江环境通报，（）：许晓慧 土壤可溶性盐八大离子的测定 新疆有色金属，（）：卢明远 土壤盐分测定方法的研究 土壤通报，（）：刘镇琨 混合碱中碳酸根和碳酸氢根含量的测定双混合指示剂法 郑州工学院学报，（）：收稿日期：作者简介：角文升（），男，云南曲靖人，学士，助理工程师，主要从事分析测试等方面的工作。