Определение степени насыщенности почв основаниями

Степень насыщенности почв основаниями определяют расчетным путем.

Степенью насыщенности почв основаниями называют отношение суммы обменных оснований к емкости поглощения.

Эта величина показывает, какую часть всей емкости поглощения занимают обменные основания. Степень насыщенности почв основаниями – характерный показатель почв позволяет решать многие вопросы. Особенно большое значение придают ей при обосновании мероприятий, как известкование. Степень насыщенности выражают в % обозначают буквой V.

В почвах, не содержащих поглощенного водорода (сероземы, каштановые, карбонатные черноземы и др.), она равна 100%. Чем больше в почвах поглощенного водорода, меньше степень насыщенности.

                                                                                                      S * 100

Степень насыщенности рассчитывают по формуле: V% = -----------

                                                                                                       S + H

S – сумма обменных оснований, определенных по методу Каппена-Гильковица или сумма (Са⁺² + Мg⁺²), определенных по методу Гедройца или Шолленбергера.

Н – величина гидролитической кислотности.

 

Занятие 8. Определение стандартной емкости катионного обмена по методу Бобко-Аскинази в модификации Алешина (8часов).

Метод основан на вытеснении обменных катионов раствором ВаСI₂ по схеме:

[ППК]n(H⁺, Ca⁺², Mg⁺², Fe⁺³, AL⁺³) + BaCI₂ = [ППК]n(Ba⁺²) + Ca⁺², Mg⁺², H⁺, Fe⁺³, AL⁺³

Барий используют в качестве вытеснителя по той причине, что он не содержится в больших количествах в почвах, обладает значительной энергией поглощения и легко определяется при вытеснении его из почвы. Бобко и Аскинази разработали этот метод для определения емкости поглощения ненасыщенных основаниями почв. Грабов и Уварова ввели предварительное разрушение карбонатов в карбонатных почвах, кроме того для вытеснения применили забуференный раствор этой соли с рН 6, 5.

Применение забуференного раствора облегчает определение емкости поглощения, поскольку для вытеснения обменных катионов затрачивается сравнительно небольшое количество хлорида бария. Если почва содержит карбонаты, то навеску почвы обрабатывают 2-3 раза 0, 2 н раствором HCI, после чего промывают 0, 05 н раствором HCI до потери реакции на кальций. В ненасыщенных, некарбонатных почвах обработку кислотой не проводят.

         Выполнение определения

5-10 г почвы, подготовленной к анализам и взвешенной на аналитических весах, помещают в химический стакан и обрабатывают многократно (методом декантации) небольшим количеством забуференного раствора BaCI₂, постепенно перенося почву на фильтр и продолжая насыщать ее барием на воронке. Насыщение ведут до тех пор, пока окраска пробы фильтрата от индикатора бромтимолового синего не перестанет заметно отличаться от окраски того же индикатора в пробе исходного раствора ВаСI₂. Обычно для полного насыщения барием 5 г почвы – требуется пропустить через нее 300-400 мл раствора ВаСI₂.

После насыщения почву отмывают дистиллированной водой от избытка хлорида бария, механически задержанного почвой. Реакцию на хлор проводят 1% раствором AgNO₃. наличие белого осадка или опалисценции, свидетельствует о присутствии хлора.

Промывание почвы водой следует проводить очень внимательно, так как вода может разрушить почвенные коллоиды и тогда произойдет потеря части навески. При первых признаках помутнения фильтрата, промывание следует продолжить этиловым спиртом, до потери реакции на хлор.

После промывания фильтр на воронке оставляют на некоторое время для подсушивания, затем его помещают в коническую колбу вместимостью 250 мл. В колбу из бюретки приливают 100 мл титрованного раствора 0, 05 н раствора H₂SO₄, в течении 5 мин содержимое колбы круговыми движениями взбалтывают и фильтруют через плотный фильтр. Затем берут из полученного фильтрата аликвоту 25 мл в коническую колбочку 100 мл и титруют 0, 05 н раствором NaOH. Параллельно проводят контрольное титрование 25 мл 0, 05 н раствора H₂SO₄, используемого для вытеснения из почвы Ва⁺². Расчет стандартной емкости катионного обмена проводят по уравнению:

           (V₁ – V₂) x N x V₀ x 100

ЕКО = ------------------------------------, где

            Vал x m x Kw

Vал –аликвота анализируемого раствора, мл,

V₁ и V₂ – объем раствора NaOH, пошедший на титрование аликвоты анализируемого раствора и равного ей объема исходного 0, 05 н раствора H₂SO₄, мл,

N – нормальность NaOH,

V₀ – общий объем добавленной к почве 0, 05 н H₂SO₄,

m – масса навески почвы, г,

Kw – коэффициент гигроскопии.

Модуль ii. Элементный ВАЛОВОЙ состав почв(40 часов)

Валовым анализом называют комплекс определений, который позволяет установить валовой элементный состав почв, т.е. позволяет получить представление об общем содержании в почве химических элементов.

Результаты валового анализа почв необходимы в почвоведении для интерпретации процессов почвообразования, для выяснения генезиса почв, а так же для оценки потенциального плодородия.

В почвах обнаружены почти все элементы периодической системы Менделеева. Однако в валовом химическом анализе почв определяются наиболее важные (педоморфные) элементы, такие как: Si, AI, Fe, Ca, Mg, K, Na, P, Mn, Ti, S.

Результаты валового химического анализа почв выражают в процентах окислов и в % элементов. Выражение результатов в % окислов дает возможность приблизительно оценить точность выполненного анализа, так как сумма % содержания окислов + величина потери при прокаливании должна быть равна 100 % ( допустимая ошибка анализа ±1, 5 %), однако выражение результатов в % окислов является условным, пересчетным, так как для элементов с переменной валентностью (Fe, Mn, S) не всегда известно содержание в исследуемой почве всех их окислов. Поэтому химический состав почв целесообразнее представлять в % элементов. Для этого проводят следующий пересчет: % содержание окисла умножают на соответствующий коэффициент. Коэффициент представляет собой частное от деления атомной массы определяемого элемента на молекулярную массу соответствующего окисла. Например:                                                            

              Si (28.09)

           ----------------- = 0, 468

             SiO₂ (60, 09)

           

Коэффициенты пересчета % окислов в % элементов

 

AI = 0.529                                            

Fe = 0.699

Ti = 0.599

Mn = 0.774

Ca = 0.715

Mg = 0.603

S = 0.400

P = 0.436

K = 0.830

Na = 0.742

Тема 1. Способы разложения почв (8 часов)

Все классические методы аналитической химии минеральных соединений, которые применяются в валовом анализе почв, основаны на исследовании растворов. Поэтому валовой анализ начинают с переведения в раствор составных частей почвы или с разложения почв.

Процесс разложения состоит в разрушении минералов, входящих в состав почв и, последующем растворении, как продуктов разложения минералов, так и других компонентов почв. В валовом анализе почв используют методы кислотного разложения, сплавление и спекание.

Выявлена связь между способностью минералов к разложению и их составом:

1. минералы тем легче разлагаются кислотами, чем меньшая доля в составе минерала приходится на SiO₂ или чем меньше отношение SiО₂ к сумме окислов металлов;

 2. минералы разлагаются тем легче, чем более основной характер имеет металл, входящий в состав силиката (силикат натрия, например, растворим в воде, силикат кальция легко разлагается кислотами, а на AI₂SiO₅ кислоты почти не действуют).

А поскольку почва на 50 и более % состоит из SiO₂, содержит значительные количества AL, Fe, Ti и т.д., то разложение кислотами применяется крайне редко. Наиболее распространенным методом разложения почв является метод сплавления.

Разложение почв сплавлением

При сплавлении происходит обогащение почвы щелочными металлами, и силикаты почвы переходят в разлагаемое водой и кислотами состояние. Реакцию почвы с соединениями щелочных металлов проводят при высокой температуре в расплавленном состоянии, что в свою очередь способствует эффективному разложению минералов.

Для сплавления могут быть использованы различные по составу плавни. Выбор плавня определяется составом почв, набором элементов, которые требуется определить, и методами анализа. Может быть проведено щелочное сплавление (с карбонатами калия и натрия, с NaOH, KOH и др.), кислое сплавление (с гидросульфатом или с пиросульфатом калия или натрия и др.), окислительное сплавление (с перекисью натрия), восстановительное сплавление.

В анализе почв наиболее широко используют щелочное сплавление со смесью карбонатов калия и натрия. Смесь безводных карбонатов натрия и калия плавится при температуре около 700^о С, т.е. при более низкой температуре, чем температура плавления каждого из компонентов (температура плавления Na₂CO₃ – 850^о, К₂СО₃ – 960^о). Сплавление почв с карбонатами калия и натрия проводят при температуре около 1000^о С в платиновых тиглях. При сплавлении используют 6 – кратное количество плавня по отношению к массе почвы.

Примером реакции, протекающей в процессе сплавления, может служить взаимодействие с плавнем ортоклаза, первичного минерала, входящего в состав почв:

KALSi₃O₈ + 3Na₂CO₃  ↔ KALO₂ + 3Na₂SiO₃ + 3CO₂, т.е.при сплавлении

образуются щелочные соли кремневой кислоты легко растворимые водой.

Карбонатные плавни способствуют так же окислению некоторых элементов, например S, Mn, Cr и тем самым облегчают разложение почв.

 

MnSiO₃ + 2Na₂CO₃ + O₂ ↔ Na₂MnO₄ + Na₂SiO₃ + 2CO₂

MnO₂ + 2Na₂CO₃ + O₂ ↔ 2Na₂MnO₄ + 2CO₂

 

В процессе сплавления может происходить и окисление железа. В гидроморфных почвах окисление может быть не полным.

Более того, может происходить восстановление железа Fe⁺² до элементного, которое образует с платиной сплав, в виде темного налета, выделяющийся на стенках тигля.

 

3FeO ↔ Fe₂O₃ + Fe

 

В результате портятся тигли и могут быть потери железа.

 

    Правила пользования платиновой посудой

 

Платина является очень удобным материалом для химической посуды по многим причинам: она очень тугоплавка, температура плавления платины 1769 ^о С, она инертна по отношению ко многим химическим реагентам, обладает большой теплопроводностью, малой гигроскопичностью. При пользовании платиновой посудойнельзя применять реагенты, которые взаимодействуют с платиной или дают реагирующие с ней продукты реакции.

В платиновой посуде нельзя проводить сплавление с гидроокисями, окислами, перекисями, нитратами, цианидами щелочей, гидроокисью бария, все они разрушают платину. Нельзя обрабатывать платину смесью HCI и HNO₃ (царской водкой) – она разрушает платину, с образованием платинохлористоводородной кислоты (H₂PtCI * 6H₂O).

Платина растворяется в присутствии свободных галогенов: CI₂, Br₂, F₂ и т.д., поэтому нельзя обрабатывать в платиновой посуде вещества выделяющие в процессе реакции свободные галогены.

Извлечение плава из платиновых тиглей следует проводить аккуратно, не мять и не сдавливать их.

По окончании работы платиновую посуду рекомендуется очищать кипячением в разбавленной 1: 1 HCI, затем промыть проточной водой и ополоснуть дистиллированной.

Разложение почв спеканием

Реакцию спекания относят к реакциям в твердой фазе, в которой исходные и конечные продукты – твердые.

При спекании почву непродолжительное время нагревают с плавнями. Образуется пористая масса – спек, которая разлагается легко кислотами и водой.

 В процессе спекания происходит разрыхление кристаллической решетки минералов и диффузия ионов щелочных металлов в глубь решетки кристаллов.

В процессе спекания кремнезем алюмосиликатов связывается в нерастворимый силикат Са, алюминий переходит в окисел, а щелочные металлы (калий и натрий) образуют легко растворимые в воде хлориды. В качестве плавней используют карбонат кальция и хлорид аммония.

Разложение почв спеканием проводят сначала при слабом нагревании, чтобы разложить NH₄CI на аммиак и хлористый водород, который взаимодействует с СаСО₃ и переводит часть его в CaCI_2, затем нагревание усиливают, в результате чего CaCI₂ плавится и Са вытесняет щелочные металлы из кристаллической решетки алюмосиликатов. Наивысшая температура нагрева обусловливает термическое разложение другой части СаСО₃, в результате чего образуется окись СаО, которая связывает кремнезем и тем самым способствует полному разложению алюмосиликатов. Выделяющиеся при спекании газы NH₃, CO₂, пары Н₂О делают спек пористым, поэтому он легко поддается растворяющему действию воды (при извлечении из него хлоридов щелочей), а образующаяся при обработке спека водой гидроокись Са(OH)₂ удерживает Mg в осадке в виде нерастворимой в щелочной среде гидроокиси Mg(OH)₂.

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: