Занятие 2. Разложение почв сплавлением – 4 часа.

 

                     Выполнение определения

Навеску почвы (0, 8 -1 г), растертой до состояния пудры, берут на аналитических весах в платиновых тиглях. Навеску плавня (смесь карбонатов калия и натрия), предварительно растертого в фарфоровой ступке, берут на технических весах на кусочке кальки. Количество плавня должно в 6 раз превышать количество почвы, взятой для сплавления.

С помощью стеклянной лопаточки плавень небольшими порциями переносят в тигель, тщательно смешивая с почвой каждую порцию плавня. Около 1/6 части плавня не смешивают с почвой, об него вытирают лопаточку и высыпают его в тигель, равномерно распределяя по поверхности смеси почвы и плавня. Содержимое тигля уплотняют легким постукиванием по поверхности стола. Смесь почвы с плавнем не должна занимать больше половины объема тигля, так как сплавление сопровождается обильным выделением СО₂, смесь вспучивается и может быть выброшена из тигля.

Тигель закрывают платиновой крышкой и ставят в холодную муфельную печь. Медленное нагревание постепенно удаляет из образца воду, СО₂ и предотвращает разбрызгивание. Плавление начинается около 800^о С. Процесс сплавления считают законченным, когда жидкая масса в тигле становится однородной и не содержит крупинок плавня. Обычно для этого требуется 1, 5 – 2 часа с момента нагрева печи.

После этого тигли вынимают из печи длинными тигельными щипцами и быстро погружают в фарфоровую чашку, наполовину заполненную холодной дистиллированной водой.

  Затем тигель переносят во вторую чашку с дистиллированной водой и, по охлаждении, ставят его в чистую пустую фарфоровую чашку. При выполнении этих операций крышку не снимают с тигля, так как при быстром охлаждении масса плава растрескивается, и кусочки плава могут вылететь из тигля. В тигель, стоящий в пустой чашке, наливают из промывалки горячую дистиллированную воду с таким расчетом, чтобы она покрывала плав, закрывают крышкой и оставляют на несколько минут. Затем круговыми движениями стеклянной палочки плав отделяют от стенок и содержимое тигля выливают в чашку. Крышку и тигель несколько раз промывают небольшими порциями воды, жидкость из тигля выливают по палочке.

Если плав плохо вынимается из тигля водой, можно обработать его разбавленной 1: 1 соляной кислотой. Нельзя этого делать в том случае, если плав имеет изумрудно-зеленый цвет, свидетельствующий о присутствии солей марганцовистой кислоты. При взаимодействии их с раствором HCI, выделяется свободный CI, который растворяет платину, с образованием платинохлористоводородной кислоты. В этом случае плав вынимают азотной кислотой.

После того как плав полностью перенесен в фарфоровую чашку, приступают к разложению карбонатов соляной кислотой. Поскольку при взаимодействии углекислых солей с кислотой происходит бурное выделение СО₂, сопровождаемое разбрызгиванием, необходимо чашку закрыть часовым стеклом. Кислоту (20 мл конц. HCI) приливают осторожно по стенке чашки, только чуть сдвигая стекло. В результате добавления кислоты, в чашке получается раствор кислоты разбавленный примерно 1: 1. Размешивая раствор под стеклом стеклянной палочкой, следят за изменением окраски содержимого чашки, по мере перехода карбонатов в хлориды – раствор становится желтым от хлорида железа, что служит показателем его кислой реакции.

Если разложение карбонатов идет медленно, рекомендуется поставить чашку на горячую водяную баню, тем самым ускорить процесс растворения.

После разложения карбонатов часовое стекло с чашки убирают и содержимое чашек выпаривают на кипящей водяной бане до состояния мокрых солей.

Тема 2. Методы количественного анализа продуктов разложения почв. Гравиметрические методы анализа (12часов)

Занятие 3. Определение кремневой кислоты желатиновым методом (4 часа).

              Валовое содержание кремния в почвах колеблется в пределах 40 – 80 % и зависит от присутствия тех или иных минералов. Si в природе входит практически во все соединения. В почвах кремний содержится в составе большинства первичных и вторичных минералов (кварц, плагиоклазы, слюды, пироксены и т.д.). Минерал кварц – полностью состоит из двуокиси кремния (SiO₂).

Содержание кремния в разных генетических горизонтах почв – разное, поэтому содержание кремния служит зачастую диагностирующим показателем протекающих в почвенном профиле почвообразовательных процессов. Например процесс подзолообразования – кремний накапливается в верхней части почвенного профиля, в горизонте А2.

Валовое содержание кремния в почвах определяется весовыми методами. Существует два весовых метода определения кремния (желатиновый и солянокислый).

Растворы кремневой кислоты, которые получают при растворении плава соляной кислотой, неустойчивы. Молекулы кремневой кислоты укрупняются в результате реакции полимеризации и образуются поликремневые кислоты с различной длиной цепи:

 

ОН            ОН   ОН

                                                                              

ОН                                                       

Si     HO – Si – O – Si - OH + H₂O

                       

ОН

ОН             ОН   ОН

 

 

В процессе конденсационной полимеризации ортокремневой кислоты могут образоваться не только линейные полимеры, но и разветвленные цепи и сетчатые пространственные структуры. Реакция конденсационной полимеризации катализируется ионами Н⁺ и ОН^-. Максимальная устойчивость пересыщенных растворов наблюдается при рН 1-3, минимальная при рН около 6, в щелочной среде устойчивость пересыщенных растворов кремневой кислоты вновь повышается. Кроме того, установлено, что скорость полимеризации возрастает с увеличением концентрации кремнекислоты и с повышением температуры. Полимеризованные кремневые кислоты легко коагулируют и выпадают в осадок, особенно при добавлении желатина.

Полимеры кремневой кислоты, находящиеся в растворе представляют собой отрицательно заряженные частицы. В двойном электрическом слое этой частицы в качестве противоионов находятся протоны Н⁺. Поэтому прибавление соляной кислоты нарушает ионное равновесие и вызывает коагуляцию частиц с образованием геля кремневой кислоты SiO₂ * nH₂O, который выпадает в осадок. Наиболее полно коагуляция протекает в присутствии желатина, состоящего из положительно заряженных коллоидных частиц этого вещества в условиях сильнокислой среды.

Желатин имеет кислые (карбоксильные) и основные (амино) группы и поэтому является амфотерным коллоидом. В кислой среде он приобретает положительный заряд. При взаимодействии положительно заряженных гидрофильных частиц желатина с отрицательно заряженными гидрофильными частицами кремневой кислоты происходит нейтрализация зарядов, что ведет к коагуляции и полному выделению геля кремневой кислоты из раствора.

 

                          Выполнение определения

В чашки, с мокрыми солями приливают 25 – 30 мл конц. HCI, тщательно размешивают содержимое чашки стеклянной палочкой, прикрывают чашку стеклом и ставят на горячую водяную баню, чтобы подогреть раствор до 60 – 70^о С.

Вливают в раствор из пипетки по каплям 5 мл свежеприготовленного 1% раствора желатина, тщательно размешивая палочкой энергичными круговыми движениями каждую прибавленную каплю. Снова ставят чашку под стеклом на горячую водяную баню на 5 – 10 мин для полного взаимодействия желатина с кремневой кислотой. Затем приливают в чашку 25 – 30 мл горячей дистиллированной воды (т.е. количество равное по объему внесенной для осаждения HCI), чтобы снизить кислотность раствора перед фильтрованием. Хорошо перемешивают содержимое чашки, выдерживают на водяной бане 5 – 8 мин и фильтруют декантацией через фильтр с белой лентой.

При фильтровании жидкость из чашки на воронку переносят обязательно по стеклянной палочке. Осадок на фильтре и в чашке промывают горячим 1 % раствором HCI до тех пор, пока он не станет белым, и переносят его на фильтр. Фильтрат и промывные воды собирают в мерные колбы емкостью 250 мл.

Чашки тщательно протирают маленькими кусочками фильтра, которые присоединяют к осадку на фильтре, и снова ополаскивают.

Когда фильтрат в мерной колбе составит ¾ ее объема, делают пробу на полноту промывания осадка от ионов Fe⁺³. Для этого под воронку подставляют пробирку, собирают 0, 5 – 1 мл фильтрата и добавляют 2 – 3 капли 1 М раствора роданида калия или аммония. Если раствор окрашивается в розовый цвет, то осадок продолжают промывать, если раствор остается бесцветным – промывание прекращают. Объем жидкости в колбе доводят дистиллированной водой до метки и оставляют для последующих определений. Фильтр с осадком подсушивают в сушильном шкафу или на воздухе и помещают в фарфоровый тигель, предварительно высушенный и взвешенный. Тигли ставят в холодную муфельную печь и прокаливают осадок при температуре 900 – 1000 ^о С до постоянного веса. Прокаленный осадок в тиглях взвешивают и рассчитывают содержание кремния по формуле:

 

          А * 100

SiO₂ % =------------- * К ппп

               г

где А - вес прокаленного осадка

  100 – пересчет в %

г – навеска почвы, взятая для сплавления

К ппп – коэффициент потери при прокаливании, который рассчитывается:

 

 

           % ППП + 100

К ппп = --------------------

                   100

                                    

Занятие 4. Определение суммы полуторных окислов аммиачным методом (4 часа).

Метод основан на осаждении железа и алюминия в виде гидроксидов аммиаком при нагревании. При нейтрализации фильтрата от кремнекислоты аммиаком последовательно осаждаются гидроксид титана (рН 1-1, 5), затем гидроксид железа (рН 2-5) и, наконец, гидроксид алюминия (рН 4, 5-6, 5) Аммиак добавляют до изменения окраски индикатора метилового красного от красной в желтую. Избыток аммиака может привести к растворению гироксида алюминия, обладающего амфотерными свойствами. Кроме того, в щелочной среде может происходить осаждение гидроксида магния.

При нейтрализации анализируемого солянокислого раствора аммиаком образуется большое количество хлорида аммония, который препятствует повышению рН и адсорбции других ионов на поверхности осадка гидроксидов. Кроме гидроксидов при добавлении аммиака по метиловому красному осаждаются фосфаты и ванадаты алюминия и железа.

Чтобы от суммы смешанного осадка оксидов (R₂O₃) перейти к сумме оксидов алюминия и железа, необходимо из массы смешанного прокаленного осадка вычесть содержания Р₂О₅, TiО₂, определяемые в отдельных пробах солянокислого раствора.  

Выполнение определения

 Из мерной колбы с солянокислым фильтратом, полученным при отделении кремнекислоты, предварительно тщательно перемешанным, пипеткой отбирают 50 или 100 мл (объем записать! ) и помещают в химический стакан вместимостью 150-200 мл.

Нагревают раствор до появления первого пузырька, снимают с огня и добавляют по каплям при перемешивании 25%-ный (концентрированный) аммиак для частичной нейтрализации НС1, до тех пор, пока содержимое стакана слегка не помутнеет и не приобретет буроватый оттенок за счет образования гидроксида железа.

К предварительно нейтрализованному раствору добавляют 2-3 капли индикатора метилового красного. Заранее добавлять индикатор не следует, т.к. в сильнокислом горячем растворе он обесцвечивается. Окраска индикатора метилового красного изменяется в интервале рН 4, 4-6, 2. Если раствор будет иметь желтую окраску, добавляют несколько капель разбавленной соляной кислоты до появления розовой окраски. После этого продолжают нейтрализацию раствора, пользуясь более разбавленным (10%-ным) раствором аммиака. Его добавляют также по каплям до перехода окраски из розовой в желтую от одной капли аммиака, после чего прибавляют еще 1-2 капли до появления очень слабого запаха аммиака. В стакане образуется хлопьевидный осадок, который может иметь разную окраску (от почти белой до бурой) в зависимости от соотношения Fe и А1. Критериями правильного осаждения R(OH)₃ являются, таким образом, три признака: желтая окраска индикатора, слабый запах аммиака и «зрелость» осадка (если образуются не хлопья, а равномерная муть, значит, рН раствора выше или ниже требуемого значения).

Когда осаждение закончено, раствор с осадком ставят на горячую водяную баню на 10 минут. За это время готовят все необходимое для фильтрования и промывания осадка: химический стакан вместимостью 500 мл для сбора фильтрата и промывных вод; небольшую воронку с хорошо подогнанным рыхлым фильтром (красная лента, диаметр 9 см, для лучшего прилегания к воронке смочить несколькими каплями воды), закрепленную на штативе; промывалку с горячей промывной жидкостью- 1%-ным раствором NH₄NО₃, имеющим рН -6, 2 (рН проверить!!! ).

Раствор в стакане нагревают до кипения, снимают с огня, прикрывают стеклом и дают осадку опуститься на дно. Сливают отстоявшуюся горячую жидкость по стеклянной палочке на фильтр, а осадок в стакане 2-3 раза промывают горячим (~70-80°С) раствором NH₄NО₃ путем декантации, т.е. каждый раз сливая на фильтр только надосадочную жидкость, не перенося осадка. Методом декантации осадок промывают небольшими порциями раствора нитрата аммония до отрицательной реакции на хлорид ион: в пробирку помещают 1-2 мл фильтрата из-под воронки, 1-2 капли 1%-ного раствора AgNО₃, 1-2 капли концентрированной HN03. Допустима слабая опалесценция жидкости в пробирке, помещенной на темный фон; более заметный осадок AgCl (хлопья или муть) свидетельствует о необходимости дальнейшего промывания. Удаление Сl из осадка необходимо потому, что при последующем прокаливании в присутствии Сl возможна частичная потеря Fe³⁺ за счет образования FeCl₃, который улетучивается при t > 320°С. Затем переносят осадок полностью на фильтр.

Если осадок полуторных оксидов большой, то проводят их переосаждение, так как при первом осаждении осадок поглощает (окклюдирует) значительное количество ионов, имеющихся в растворе. Осадок вместе с фильтром переносят в тот стакан, в котором проводилось первое осаждение, приливают 5-10 мл (в зависимости от величины осадка) 10%-ного раствора НС1 и растворяют осадок, а фильтр размельчают стеклянной палочкой до кашеобразной массы. Прибавляют 50-100 мл дистиллированной воды. Нейтрализуют большую часть кислоты (до слабокислой среды) 25%-ным раствором аммиака. Содержимое стакана нагревают до кипения, проводят вторичное осаждение гидроксидов 10%-ным раствором аммиака, отделение и промывание осадка выполняют, как при первом осаждении.

Фильтраты и промывные воды от первого и второго осаждений R(OH)₃ соединяют, помещая в один стакан, и упаривают на электроплитке с закрытой спиралью или на песчаной бане до объема 150-200 мл для последующего определения кальция, магния и серы. Во избежание разбрызгивания раствора (в случае его закипания) в стакан опускают стеклянную палочку с каучуковым наконечником.

Промытый и высушенный осадок помещают вместе с фильтром во взвешенный фарфоровый тигель и озоляют на электроплитке в вытяжном шкафу, а затем переносят в муфельную печь.

Продолжительность и температура прокаливания зависят от соотношения Fe и А1.

При большой доле железа (осадок интенсивно окрашен) температура должна быть не выше 850-950°С, поскольку при более высокой температуре и недостаточном доступе воздуха часть Fe203 может восстановиться с образованием Fe₃О₄, и масса осадка окажется заниженной. При малом содержании железа (осадок светлый) целесообразно прокаливать тигли при t > 1000°С, так как осадок А1₂О₃ в этом случае получается не гигроскопичным. Прокаливание ведут до постоянной массы тигля с осадком.

Фильтрат, полученный при выделении полуторных оксидов, упаривают до 150 мл, переносят в мерную колбу вместимостью 200 или 250 мл. Стакан 2-3 раза обмывают дистиллированной водой и присоединяют жидкость к раствору в мерной колбе. Содержимое колбы доливают до метки дистиллированной водой, закрывают пробкой, перемешивают и используют в дальнейшем для определения кальция, магния и серы.

Занятие 5. Весовой метод определение серы (4часа).

                 Валовое содержание серы в почвах не превышает 1 %, если почвы не засолены. В засоленных почвах содержание серы высоко, которая содержится в них в виде гипса CaSO₄ * 2H₂O, мирабилита Na₂SO₄ * 10H₂O, кизерита MgSO₄ * H₂O и других солей серной кислоты. В болотных почвах сера содержится в составе пирита и марказита FeS₂.

В незасоленных почвах сера накапливается в верхних горизонтах. Накопление ее в них обусловлено биологическим накоплением.

Определение серы проводят весовым методом.

Метод основан на осаждении сульфат иона ионом бария.

Ва⁺² + SO₄^-2 = BaSO₄ ↓      

Вес прокаленного осадка пересчитывают на SO_3. Осаждение ведут в солянокислой среде, поскольку HCI, препятствует выделению малорастворимых солей СаСО₃, а так же ВаНРО₄ и, кроме того, способствует образованию крупнокристаллического осадка BaSO₄.

Из нейтральных растворов этот осадок выделяется в виде мелких кристаллов, проходящих через поры фильтра.

Сульфат бария всегда содержит примеси, вследствие соосаждения многих ионов. С осадком BaSO₄ соосаждаются катионы Fe, AL, поэтому железо и алюминий предварительно удаляют из фильтрата (для определения серы используют фильтрат после осаждения полуторных окислов). Определению серы мешает так же большое количество кальция, потому что образуется малорастворимый CaSO₄ * 2H₂O, поэтому в почвах содержащих карбонаты кальция, перед осаждением BaSO₄ удаляют из раствора кальций.

Осаждение BaSO₄ ведут в нагретом растворе, нагревание способствует укрупнению осадка сульфата бария. При осаждении надо избегать избытка осадителя, так как это приводит к образованию мелких кристаллов, могущих пройти сквозь поры фильтра.

 

 

                     Выполнение определения

Из колбы с фильтратом от полуторных окислов берут пипеткой 100 мл фильтрата и помещают в химический стаканчик. Щелочной раствор подкисляют 10 % раствором соляной кислоты до явно розовой окраски индикатора метилового красного, после чего приливают еще 1 мл концентрированной HCI.

Затем вносят в раствор 5-10 капель 1 % раствора пикриновой кислоты (пикриновая кислота способствует выделению более крупных кристаллов осадка) нагревают до кипения, и приливают 5-10 мл горячего 10 % раствора BaCI₂, тщательно размешивая палочкой каждую каплю осадителя, во избежание местного перенасыщения и образования мелких кристаллов.

Закрывают стакан часовым стеклом и кипятят 5 мин., (разрушая тем самым образовавшиеся мелкие кристаллы) затем ставят на горячую водяную баню на 30 мин., для старения осадка ( при старении осадка идет разрушение мелких кристаллов с образованием более крупных). Затем осадок профильтровывают через плотный фильтр с синей лентой. Фильтр необходимо предварительно запарить кипящей дистиллированной водой, дабы уменьшить поры фильтра.

Осадок в стакане и на фильтре промывают водой, подкисленной соляной кислотой, тем самым полностью перенося его на фильтр, затем фильтр с осадком помещают во взвешенный фарфоровый тигель и прокаливают в муфельной печи при температуре 750^оС. Содержание серы рассчитывают:

 

            А * 0, 343 * 100

SO₃ % = -------------------

                      Г

А – вес прокаленного осадка

0, 343 - % содержание серы в молекуле BaSO₄

Г – навеска почвы, соответствующая аликвоте

Тема3.Титриметрические методы анализа. Комплексонометрическое титрование (8 часов)

Занятие 6.  Определение железа и алюминия. Комплексонометрическое титрование железа и алюминия (4 часа).

                Определение железа           

                                                                                                                   

Железо в почвах присутствует в двухвалентных и трехвалентных формах. В почвах железо входит в состав различных минералов: как первичных (пироксены, амфиболы, слюды и т.д.), так и вторичных (глинистых минералов: монтмориллонита, нонтронита, хлорита, гидрослюд, вермикулита и т.д.). Очень часто железо встречается в виде окислов: гематита, (Fe₂O₃), гидрогематита, гетита (Fe₂O₃ * H₂O), гидрогетита, лимонита (Fe₂O₃ * 3H₂O). Двухвалентные формы соединений: сидерит (FeCO₃), пирит ( FeS₂ ), вивианит (Fe₃(PO₄)₂ * Н₂О.

В почвах содержание валового железа по генетическим горизонтам различно и зависит от протекающих почвообразовательных процессов. Например – в подзолистых почвах, в горизонте А₂ – железа содержится очень мало (1 – 3%) и меньше, тогда как в иллювиальном горизонте Вm, Bfe cодержание его может превышать 10% и более.

В бурых лесных почвах ( в буроземах, красноземах ) содержание валового железа как правило велико, 10 – 20 %. В этих почвах железо преимущественно содержится в виде вторичных, глинистых минералов и окислов.

В химическом анализе почв методы определения железа можно разделить на две группы: 1. фотоколориметрические ( инструментальные) методы, 2.комплексонометрические (титриметрические или объемные) методы.

 

 Комплексонометрический метод определения железа

 

Определение валового содержания железа в почвах проводят комплексонометрическим методом, титруя трехвалентное железо, так как константа устойчивости ( см. Комплексонометрию) комплексоната трехвалентного железа в 10¹⁰ раз выше, чем комплексоната двухвалентного железа. Титрование железа раствором комплексона III (трилоном Б) проводят в кислой среде. Титрование в кислой среде позволяет устранить мешающее влияние многих сопутствующих элементов, так как в этих условиях некоторые металлы вообще не образуют комплексонатов - (Ва, Mg, Ca), либо комплексонаты образуются, но их устойчивость мала - (AI, Zn, Cu и др.).

Взаимодействие железа с комплексоном III протекает медленно, поэтому анализируют подогретые растворы. В качестве индикатора используют сульфосалициловую кислоту, которая с железом в кислой среде образует комплексное соединение лилово-красного цвета. При титровании лилово-красная окраска переходит в слегка желтоватую окраску соединения железа с комплексоном III. Интервал кислотности, в котором развивается лиловая окраска сульфосалицилата железа, невелик, поэтому при выполнении анализа необходимо тщательно контролировать рН раствора. Как уже отмечалось, молярный коэффициент погашения сульфосалицилата железа тоже невелик, поэтому переход окраски при комплексонометрическом титровании железа не резкий.

 

                    Выполнение определения

Берут пипеткой 25 мл фильтрата от кремневой кислоты ( предварительно тщательно перемешав ), прибавляют 7 капель концентрированной HNO₃ и нагревают до кипения, чтобы окислить закисное железо, образующееся при частичном восстановлении Fe⁺³ в процессе плавления. Окисление проводят по схеме:

 

3Fe⁺² + HNO₃ + 3H⁺ = 3Fe⁺³ = 2H₂O = NO

 

Затем нейтрализуют раствор 10 % раствором аммиака (NH₄OH) до появления устойчивой мути, прибавляя аммиак по каплям при размешивании.

Затем проводят обратную нейтрализацию, прибавляя 10 мл 1н раствора HCI (муть должна полностью раствориться), доводят объем раствора примерно до 100 мл дистиллированной водой (тем самым уменьшая концентрацию раствора), нагревают раствор до 50 – 55^о С, проверяют рН универсальной индикаторной бумагой (рН должна соответствовать 1 – 1, 5), прибавляют в раствор 1 мл 10 % раствора сульфосалициловой кислоты (или 0, 1 г кристаллической) и медленно титруют горячий, окрашенный в лилово-красный цвет раствор комплексоном III при тщательном перемешивании.

В точке эквивалентности лилово-красная окраска переходит в желтоватую – характерную для комплексоната железа.

Процентное содержание железа вычисляют по формуле:

 

                 А * Т Fe₂O₃ * 100

Fe₂O₃% = ------------------------

                             Г                          

 

А – объем комплексоната, затраченный на титрование,

Т _Fe2O3 – титр молярного раствора комплексона,

Г – навеска сухой почвы, соответствующая аликвотной части фильтрата, взятого для титрования, ее вычисляют:

1 г (навеска почвы взятой для сплавления) - 250 мл (общий объем фильтрата)

X г (навеска почвы соответствующая взятой аликвоте) - 25 мл (объем аликвоты, взятой на титрование)

                     1 г * 25 мл

           X = ----------------- = 0, 1 г

                          250 мл

 

 

               Определение алюминия

 

Алюминий в почвах, так же как и железо содержится в составе первичных, и вторичных глинистых минералов. Основная часть алюминия входит в состав глинистых минералов и является вторым после Si компонентом их.

 

m [ Mg₃ (Si₄O₁₀) *(OH)₂ ] * p[ (AI, Fe )₂ Si₄O₁₀ * (OH)₂ ] * nH₂O - формула монтмориллонита.

Валовое содержание алюминия, так же как и железа меняется по генетическим горизонтам почв, и это зависит от протекающих в почвах почвообразовательных процессов. Например, при оподзоливании алюминий вместе с железом мигрирует вниз по профилю и осаждается в средней части профиля, образуя иллювиальный горизонт. Следовательно, алюминия, так же как и железа в верхней части почвенного профиля содержится мало, а в нижней достаточно много.

В отличие от железа алюминий в химическом анализе почв определяется чаще всего объемными, титриметрическими методами, хотя и существуют другие методы определения алюминия ( весовой, фотоколориметрический), но они к сожалению не совершенны. Поэтому в валовом анализе почв для определения алюминия наиболее широко используют комплексонометрические методы.

 

 Комплексонометрический метод определения алюминия

Алюминий, так же как и железо, образует с ионом ОН^- гидрокомплексы, поэтому титрование алюминия комплексоном III можно проводить лишь в кислой среде, в этом случае гидрокомплексы если и образуются в умеренных количествах, то быстро разрушаются. Нужное же для проведения анализа более высокое значение рН целесообразно устанавливать, прибавляя буферный раствор. Алюминий, как правило, определяют методом обратного титрования. В связи с тем, что алюминий медленно реагирует с комплексоном III, реакцию проводят при нагревании. Нагревание необходимо и при использовании метода обратного титрования, так как титрование избытка комплексона можно начинать лишь после того, как закончится взаимодействие AI с комплексоном III. Обратное титрование избытка комплексона III проводят раствором ZnCI₂.

 

                               Выполнение определения

 

Определение алюминия проводят в той же порции раствора, в которой комплексоном III было оттитровано железо. В эту колбу из бюретки добавляют 15 – 25 мл 0, 05 М раствора трилона Б. Нагревают до кипения и кипятят 1-2 мин., после чего в нее добавляют 1-2 капли индикатора метилового оранжевого и нейтрализуют кислый раствор разбавленным аммиаком (10%) до перехода красного цвета в желтый. Затем приливают 5 мл ацетатного буфера, с рН = 5.0, после чего рН раствора становится равной 4, 5 – 5, 0, реакцию раствора контролируют по универсальной индикаторной бумаге. Раствор охлаждают до 20-30^о С и добавляют 30-5- мг индикатора ксиленового оранжевого. Цвет раствора становится при этом ярко-желто-оранжевым. Оттитровывают избыток трилона Б 0, 05 М раствором хлористого цинка до перехода окраски в красно-золотистую. Надо отметить, что переход окраски происходит постепенно, поэтому титрование следует вести очень внимательно. Процентное содержание алюминия рассчитывают:

              ( А – Б ) * Т_AI2O3 * 100

AI₂O₃ % = ------------------------------------

                               Г                           

 

А – количество трилона Б, прилитое в колбу после титрования железа,

Б – количество хлорида цинка пошедшего на титрование избытка трилона Б,

Т_AI2O3 – титр молярного раствора трилона Б по AI₂O₃.

Г – навеска почвы, соответствующая взятой на анализ аликвоте (рассчитывается так же,    

как и железо).

Занятие7. Определение кальция и магния. Комплексонометрическое титрование кальция и магния (4 часа).

В почвах Са содержится в основном в составе первичных минералов (основных, средних плагиоклазов, амфиболов, пироксенов). Например, минерал анортит Са (AL₂SiO₈). В карбонатных почвах Са входит в состав почвенных карбонатов, СаСО₃ * MgCO₃ – доломит.

В засоленных почвах кальций входит в состав гипса (CaSO₄ * 2H₂O) или хлорида (CaCI₂ * 6Н₂О). Процентное содержание Са в почвах выражается в единицах %. В почвах не содержащих карбонатов, содержание валового Са в верхних горизонтах, как правило, больше, чем в нижних, за счет биологического накопления кальция в составе растительных остатков, гумуса.

В почвах, содержащих карбонаты, максимум кальция находится в нижних горизонтах и в почвообразующей породе.

Магний, так же как и кальций, в почвах содержится в составе первичных минералов, например, очень много магния в оливинах (Mg, Fe)₂ SiO₄. Но в отличие от кальция магний содержится в значительных количествах и в составе вторичных, глинистых минералов, особенно много магния в вермикулите, хлорите.

В карбонатных почвах магний накапливается в составе магнезита (MgCO₃) или доломита (CaCO₃ * MgCO₃).

В засоленных почвах Mg содержится в виде простых сульфатов и хлоридов, а так же их двойных солей.

Валовое содержание магния, так же как и кальция колеблется в единицах процентов.

В валовом анализе почв используют гравиметрические и титриметрические методы определения кальция и магния, особенно широко применяют комплексонометрические методы.

 

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: