Описание прибора Кларка.

Основными частями прибора для определения карбонатности являются: цилиндрический сосуд - 1, реакционная колба - 8, змеевик - 3, мерная колба - 6.

Бюретка при помощи резиновой трубки соединяется со стеклянной трубкой изогнутой в виде змеевика и служащей холодильником. Конец трубки выведен через крышку прибора вверх и резиновой трубкой соединяется со стеклянной трубкой, вставленной на пробке в реакционную колбу. Колба при помощи пробки и втулки вставляется в крышку.

 

Рис.1. Прибор Кларка для определения карбонатности горных пород

Порядок выполнения работы.

Образец породы измельчают в порошок и взвешивают на технических весах. В зависимости от содержания карбонатов в породе навеску берут 0,5 - 5 г. В фарфоровый тигелек наливают 3-6 см³ соляной кислоты (1:2) и помещают в колбу. Края колбы вокруг трубки тщательно обмазывают, добиваясь герметичности процесса. С помощью склянки, служащей для установления уровня жидкости во внутреннем цилиндре, в бюретке, опускают уровень воды до нуля. Затем колбу наклоняют, чтобы перелить кислоту из тигля в колбу. При соединении образца с кислотой выделяющийся углекислый газ поступает по змеевику в бюретку, вытесняя из нее воду в кольцевидное пространство. Для установления уровней воды в кольцевидном пространстве и в бюретке на одинаковой высоте склянку опускают, после чего открывают кран, и часть воды из цилиндра снова перепускают в склянку. Эту операцию повторяют до тех пор, пока не прекратится выделение углекислого газа из исследуемого образца.

По разности расчетов уровней в бюретке до и после проведения опыта определяют объем (в см³) выделившегося углекислого газа. Записывают температуру воды в термостате и показания барометра. Содержание карбонатов в породе в пересчете на СаСО₃ по найденному объему СО₂ в процентах определяют по формуле:

Здесь К - содержание СаСО₃ (карбонатов) в породе, %; V - найденный объем углекислого газа, в см³; Р - масса 1 см³ углекислого газа в мг при температуре и барометрическом давлении в момент отсчета, мг; а - масса исследуемого образца породы, г. Для определения Р пользуются таблицей, в которой приводится его значения при различных температурах и барометрических давлениях.

Предположим, что при действии соляной кислоты на породу, взятую в количестве 2 г, из последней выделилось 50 см³ углекислого газа и, что температура воды в термостате в момент определения объема углекислого газа в бюретке была 20 ⁰С, а барометрическое давление 753,5 мм рт.ст.

Тогда согласно таблице Р =1,860 и соответственно содержание СаСО₃ в породе составит:

Вывод формулы для вычисления карбонатности.

Рассмотрим происходящую при титровании химическую реакцию: СаСО₃ + 2НСl = СО₂ + СаСl₂ + Н₂О

с учетом атомных весов кальция (Са)=40, углерода (С)=12, кислорода (О)=16, имеем: 40 + 12 + 3 х 16 = 100, 12 + 2 х 16 = 44.

Согласно реакции между НСl и СаСО₃ на 100 весовых единиц СаСО₃ получается 44 весовых единицы СО₂. Следовательно, чтобы определить процентное содержание СаСО₃ в породе надо найденный объем СО₂ при температуре и барометрическом давлении во время опыта Р, разделить на 44, умножить на 100, разделить на вес навески а в граммах, умножить на 100. В результате получим: