談石灰試驗中氧化鈣及氧化鎂的測定

李文萍

(太原市市政公共設施管理處，山西太原 030002)

0 引言

在道路橋梁施工中，經常要用到石灰且需要判別石灰的等級，這時就需要做石灰試驗。通常工地上要求只做氧化鈣和氧化鎂含量兩項技術指標。在道路橋梁這個行業，學化學分析專業的人很少，幾乎是工科類專業的人，做這個試驗就有種跨行業的感覺。這時就不僅需要弄懂其試驗原理，還要知道化學分析的一般知識，這樣才能保證試驗的準確性。我在此文中總結了做這項試驗的經驗及感受，以供大家學習和思考。

1 石灰試驗的原理

1)氧化鈣含量試驗是根據石灰中活性氧化鈣與蔗糖C12H22O11化合而成水溶性的蔗糖鈣CaO·C12H22O11·H2O，而石灰中的其他非活性的鈣鹽則不與蔗糖反應，氧化鎂則與蔗糖反應緩慢的原理，應用此不同的反應條件，采用中和滴定法，用已知濃度的鹽酸進行滴定(以酚酞為指示劑)，達到終點時，按鹽酸的消耗量計算出有效氧化鈣的含量。2)氧化鎂含量試驗是利用EDTA在pH=10左右的溶液中能與鈣鎂完全絡合的原理，測出鎂、鈣總含量，再利用EDTA在pH≥12的溶液中只與鈣離子絡合的原理，測出鈣含量，兩者之差即為鎂含量。石灰用鹽酸酸化后分解為鈣、鎂、鐵、鋁離子，用三乙醇胺和酒石酸鉀鈉溶液掩蔽鐵、鋁離子，氫氧化銨—氯化銨緩沖溶液、氫氧化鈉溶液是調節pH值的。酸性鉻蘭K—萘酚綠B、鈣紅是指示劑，以讓人們通過顏色的變化知道滴定終點。

2 試驗范圍

本方法適用于測定各種石灰的有效氧化鈣及總氧化鎂含量，酸性鉻蘭K—萘酚綠B。

3 石灰試驗所需的儀器

儀器包括:方孔篩、烘箱、分析天平(萬分之一)、電子天平、量筒、電爐、三角瓶、容量瓶、燒杯、大肚移液管、酸式滴定管、滴定臺及滴定管夾、表面皿、吸水管等。

4 試劑

試劑包括:蔗糖、酚酞指示劑、甲基橙水溶液、鹽酸標準溶液、鹽酸、氫氧化銨—氯化銨緩沖溶液、酸性鉻蘭K—萘酚綠B，EDTA二鈉標準溶液、氧化鈣標準溶液、氫氧化鈉溶液、酒石酸鉀鈉溶液、三乙醇胺溶液、鈣紅。

5 石灰試驗關鍵步驟

1)氧化鈣的測定:第一步配制試驗用的各種試劑。第二步標定鹽酸標準液。第三步準備試樣，分生石灰和消石灰試樣。生石灰過篩均勻挑取試樣。消石灰用四分法取樣。稱取10 g左右石灰烘干儲于干燥器中供試驗用。具體操作過程是按JTG E51-2009公路無機結合料穩定材料試驗規程做的。在此說明的是氧化鈣含量試驗的關鍵點是蔗糖要迅速覆蓋試樣，以防試樣被碳化。加入玻璃珠后要充分振蕩，使試樣充分溶解。注意石灰的存放時間。因為有效氧化鈣含量是隨著石灰的存放時間的增長而減少的。一定要用新煮沸并已經冷卻的蒸餾水，以消除二氧化碳。2)氧化鎂的測定:第一步配制氧化鈣標準溶液，精確稱量碳酸鈣1.784 8 g，這個稱量一定要準確，它影響后面的相關試驗，關系到氧化鎂含量的準確測定。第二步是用EDTA標準液標定氧化鈣溶液，計算1 mL EDTA二鈉標準溶液相當于氧化鈣的毫克數。第三步計算1 mL EDTA二鈉標準溶液相當于氧化鎂的毫克數。氧化鎂含量試驗的關鍵點是稱取試樣用減量法。石灰用鹽酸溶解加水后，加入一系列試劑后的待測溶液的pH值很關鍵，氧化鈣試驗同此。滴定速度不能過快，宜為2滴/s～3滴/s。

6 石灰試驗應注意的幾點問題

石灰試驗在工程中應用很廣，在試驗過程中，應注意以下幾個問題:1)藥品配制時，盡量混合均勻。如酸性鉻蘭K—萘酚綠B，酸性鉻蘭K要捻成粉末，否則在試驗過程中，溶液不容易變成酒紅色，而是呈棕褐色。2)標準液的濃度應精確，否則做出的試驗數據不準確。應該是兩人八平行試驗。3)在滴定試驗時，要注意試劑的高度差距不要過大，最好每次都從零開始讀數，這樣誤差較小。4)石灰試驗要求溫度在20℃，如不在此溫度下試驗，要進行標準液體積修正。5)石灰要磨得很細，盡量沒有小塊狀顆粒，這樣試驗時，滴定終點容易掌握，否則溶液總是在變色，找不出終點。6)要注意安全。石灰試驗接觸的是濃鹽酸、濃氨水，濃鹽酸加熱時要防止燙傷，濃氨水不要用鼻子聞，而應是用手扇，如不注意聞了，應喝牛奶解毒。7)石灰試驗屬化學試驗，在試驗中遵守化學試驗的規則，如試管的清洗，要用試液清洗一遍。讀數視線要與液面最低處平齊，滴定速度2滴/s～3滴/s。邊滴邊輕輕搖晃。石灰氧化鈣含量試驗時，消耗的標準液較多，不能在滴定時開始呈水流狀，最后才按要求滴。8)氧化鎂試驗時，尤其要小心，配制藥品時一定要精確，試驗時要準確吸取藥品的劑量，否則做出數據是負數。氧化鎂的含量不容易掌握，這是石灰試驗的難點。9)在確定標準液鹽酸的濃度時，要用優級純或基準級碳酸鈉。氧化鈣標準溶液要用優級純碳酸鈣，而不能用分析純的藥品。這兩種藥品用前一定要加熱烘干。10)測定時，不應使氧化鈣生成碳酸鈣，所以要用新煮沸過而盡量除去二氧化碳的蒸餾水，以免氧化鈣溶于水后生成的氫氧化鈣進一步與二氧化碳作用生成碳酸鈣，使消耗的鹽酸標準溶液量偏低。再者，因蔗糖只與氧化鈣作用，而不與碳酸鈣作用，所以稱量試樣要迅速，否則氧化鈣會吸收空氣中的二氧化碳變成碳酸鈣，導致結果偏低。11)試驗前，要檢查滴定管的嚴密性和清潔度，操作過程要規范。

7 做石灰試驗的感受

1)要認真鉆研試驗規程。在學習規程時要細心讀取規程上的每一句話，否則會造成嚴重后果。我第一次做這個試驗時，自以為認真看了規程，就和同事做起了試驗。在試驗的過程中很是認真，也很辛苦，不久就迎來了計量認證檢查組的檢查。檢查組的人來了后直奔藥品柜檢查藥品。一查方知我們用的藥品根本不符合試驗要求。碳酸鈉和碳酸鈣是要求優級純的或是基準級的，我們用的只是分析純。后來再看規程，規程上清清楚楚寫的優級純或基準級。由于自己的疏忽，造成了此試驗被取消的嚴重后果。2)要認真讀取化學試驗方面的規程。如此項試驗就要求掌握規程GB/T 601-2002化學試劑標準滴定溶液的制備。計量認證檢查時，檢查人員問我們標定標準溶液時要幾人做幾次試驗，因為怕他們說自己操作不熟練、不敢直言說兩人做了七八次。檢查人員告訴我們這個標準，才知道不僅要知道本專業的規程，還要知道化學分析上的規程。此規程一般規定中明確說明要兩人進行實驗，分別各做四平行，每人四平行測定結果極差的相對值不得大于重復性臨界極差的相對值0.15%，兩人共八平行測定結果極差的相對值不得大于重復性臨界極差的相對值0.18%。取兩人共八平行測定結果的平均值為測定結果，在運算過程中保留五位有效數字，濃度值報出結果取四位有效數字。3)要通過查閱資料弄懂試驗中的公式，如氧化鈣、氧化鎂的計算公式等。經過這次教訓，我不僅認真研讀規程，還學習了分析化學專業的一般知識，一年后重新取得了石灰試驗的資格。4)盡量搞清楚石灰試驗公式的由來，這樣做試驗時會心中有數。

總之，通過總結石灰試驗的點點滴滴，愿與同行分享經驗與教訓，與大家共勉。