|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Направление – 021900.62 «Почвоведение». Квалификация (степень) – «бакалавр»Стр 1 из 17Следующая ⇒
Школа естественных наук
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ «химический анализ почв» Направление – 021900.62 «Почвоведение». Квалификация (степень) – «бакалавр» Форма подготовки – очная Школа естественных наук ДВФУ Кафедра почвоведения курс ___3____ семестр __5, _6___ лекции __________________20 час. практические занятия ______ часа. семинарские занятия ____-___ час. лабораторные работы ____80___ час. консультации ____________ час. всего часов аудиторной нагрузки - 100 часов. самостоятельная работа ________44 час. общая трудоемкость__________ 144 часа. (4 зачетные единицы) реферативные работы (количество) - нет контрольные работы зачет ______-_____ семестр экзамен____6_____семестр Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (Приказ Минобрнауки РФ № 126 ЕН/СП от 10.03.2012. Учебно-методический комплекс обсужден на заседании Кафедры почвоведения ШЕН Протокол от «__» _. № ____ Заведующий кафедрой – доцент О.В.Нестерова __________________ «_____» _____________20____г. Составитель (ли): доцент Трегубова В.Г.
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДИСЦИПЛИНЫ (УМКД) «ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЧВ» Стр. 1. Аннотация УМКД «Химический анализ почв ………………………..3 2. Рабочая программа учебной дисциплины (РПУД)…………………….4-18 3. Полный конспект лекций …………………………………………….19 -114 4. Материалы для лабораторных занятий (темы и задания к лабораторным работам) …. ………………………………………………………… 115-137 5. Материалы для организации самостоятельной работы студентов … 138-150 6. Контрольно-измерительные материалы …………………………….151-170 7. Список литературы и интернет ресурсов ……………………………171-172 8. Глоссарий ……………………………………………………… ……173-177 9. Дополнительные материалы: Презентация к лекциям.
АННОТАЦИЯ Учебно-методический комплекс дисциплины «Химический анализ почв» разработан для студентов 3-го курса бакалавриата по направлению 021900.62 «Почвоведение» в соответствие с требованиями ФГОС ВПО по данному направлению, и положением об учебно-методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего профессионального образования (утверждено приказом и.о. ректора ДВФУ от 17.04.2012 № 12-13-87). Дисциплина «Химический анализ почв» входит в базовую (общепрофессиональную) часть профессионального цикла и является дополнением к базовой дисциплине «Химия почв». Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа. Учебным планом предусмотрены лекционные занятия (20 часов), лабораторные работы (80 часов), самостоятельная работа студентов (44 часа). Дисциплина реализуется на 3-м курсе в 5-м и 6-м семестре. В лекционной части учебного методического комплекса изложены основные понятия, термины и система показателей химических почвенных процессов, дано теоретическое обоснование методов химического анализа почв и приемов интерпретации результатов анализа. Охарактеризованы показатели и методы определения элементного и вещественного состава почв, а также показатели и методы оценки кислотно-основных, и катионообменных свойств почв. Материалы лабораторных занятий позволяют студентам лучше усвоить теоретический материал, освоить методы определения химических и физико-химических свойств почв. Требования к «входным» знаниям, умениям и готовностям обучающегося, необходимые при освоении данной дисциплины – ориентироваться в показателях химических свойств почв, знать почвенную и химическую терминологию, уметь правильно выбрать метод определения того или иного показателя, уметь интерпретировать результаты, полученные в результате анализа. Для освоения курса необходимы знания по «Аналитической химии», «Химии почв», «Почвоведению». Дисциплина направлена на формирование общепрофессиональных компетенций выпускника. Учебно-методический комплекс, включает в себя: · рабочую учебную программу дисциплины; · полные конспекты лекций с интерактивным методом обучения: лекции-визуализации с использованием презентации к лекциям в формате ppt); · материалы для лабораторных занятий (активный метод обучения в виде индивидуального практикума). Студенты выполняют лабораторную работу, используя индивидуальные почвенные образцы, отобранные во время летней полевой практики по почвоведению. · материалы для организации самостоятельной работы студентов; · контрольно-измерительные материалы; · список литературы (в том числе интернет-ресурсов); · глоссарий. Автор-составитель учебно-методического комплекса: к.б.н., доцент, кафедры почвоведения В.Г. Трегубова. Зав. кафедрой почвоведения, доцент О.В. Нестерова.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК ДВФУ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД) Химический анализ почв Почвоведение» Направление подготовки «почвоведение» специализация Квалификация (степень) выпускника бакалавр Форма подготовки очная
Школа естественных наук ДВФУ Кафедра почвоведения курс __3_____ семестр ___5, 6____ лекции _20_ (час.) практические занятия час. семинарские занятия________час. лабораторные работы__80____час. консультации час. всего часов аудиторной нагрузки__100____ (час.) самостоятельная работа __44_ (час.) реферативные работы контрольные работы зачет ___________ семестр экзамен 6 семестр Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования, утвержденного приказом министерства образования и науки РФ от 10.03.2012 № 126 ЕН/СП / образовательного стандарта ДВФУ
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры_______________________________________«________» _____________200____г. Заведующая (ий) кафедрой_________________________________________ 200____г. Составитель: Трегубова В.Г. к.б.н., доцент I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры: Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______ Заведующий кафедрой _______________________ __________________ (подпись) (И.О. Фамилия)
II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры: Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______ Заведующий кафедрой _______________________ __________________ (подпись) (И.О. Фамилия)
Начальник УМУ школы ------------------------------- (подпись, ф.и.о.)
АННОТАЦИЯ Является дополнением к базовой дисциплине «Химия почв». Для освоения курса необходимы знания по «Аналитической химии», «Почвоведению». Изложены показатели химических свойств почв и химических почвенных процессов. Теоретически обоснованы приемы исследования химического состояния почв и интерпретации полученных результатов. Охарактеризованы показатели и методы определения элементного и вещественного состава почв, а также показатели и методы оценки кислотно-основных, и катионообменных свойств почв. Программа предназначена для студентов, обучающихся по специальности «почвоведение». Целью дисциплины является: познакомить студентов с основами химического анализа почв; с методами определения элементного и вещественного состава почв, с показателями и методами оценки кислотно-основных и катионнообменных свойств почв, с принципами интерпретации полученных результатов. Задачи: 1. Знать теоретические основы проведения химического анализа почв. 2. владеть аналитическими и инструментальными приемами анализа почв. 3. уметь интерпретировать полученные результаты анализа.
В результате освоения дисциплины формируются частично следующие компетенции: ОК- 1- владение современной культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения. ОК-2- - умение логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь. ОК-3- готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе. ОК-4- способность находить организационно-управленческие решения в нестандартных ситуациях и готовность нести за них ответственность. ОК-5- умением использовать нормативные правовые документы в своей деятельности. ОК-6- ОК-6 - способность использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук, гуманитарных и экономических наук. ОК-8 - умение критически оценивать свои достоинства и недостатки, наметить пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков. ОК-10- способностью анализировать социально-значимые проблемы и процессы. Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями: ПК-1 - знание теории формирования и рационального использования почв; способность эксплуатировать современную аппаратуру и оборудование для выполнения научно-исследовательских полевых и лабораторных исследований в области почвоведения, мелиорации физики, химии, географии, биологии, экологии, эрозии почв, агрохимии и агрофизики, почвенно-ландшафтного проектирования, радиологии почв, охраны и рационального использования почв. ПК-5 - способностью понимать, излагать и критически анализировать получаемую информацию и представлять результаты исследований почвенного покрова. ПК-7- применением специализированных знаний фундаментальных разделов физики, химии, экологии для освоения физических, химических и экологических основ почвоведения. ПК-8 - использованием информационных средств на уровне пользователя, способностью осваивать и использовать информационные технологии для решения задач в области почвоведения, мелиорации, физики, химии, географии, биологии, экологии, эрозии почв, агрохимии и агрофизики, почвенно-ландшафтного проектирования, радиологии почв, охраны и рационального использования почв. ПК-9 - владением теоретическими основами организации и планирования работ по изучению почв. ПК-11 - умением составлять научно-технические отчеты, обзоры, аналитические карты и пояснительные записки. ПК-13 - умение работы с людьми, разъяснять и самостоятельно выполнять порученные задания. ПК-14 - знание принципов составления проектов производственных работ по исследованию почв. ПК-15- умение пользоваться нормативными документами, определяющими стоимость проведения полевых, лабораторных, вычислительных и интерпретационных работ в области почвоведения, мелиорации, физики, химии, географии, биологии, экологии, эрозии почв, агрохимии и агрофизики, почвенно-ландшафтного проектирования, радиологии почв, охраны и рационального использования почв.
Структура и Содержание теоретической части курса Модуль i. Теоретические основы химического анализа почв (20 часов). Раздел 1. Понятия и показатели при проведении химического анализа почв (6часов). Вопросы к экзамену по курсу «Химический анализ почв» 1.Каковы основные области применения классических аналитических и инструментальных методов количественного анализа? 2.Какие существуют критерии выбора метода количественного анализа? 3.Каковы основные преимущества и недостатки классических аналитических и инструментальных методов количественного анализа? 4.Какова область применения гравиметрических методов в химическом анализе почв. 5.Из каких этапов состоит гравиметрический анализ. 6.Что такое осаждаемая и гравиметрическая формы и какие требования к ним предьявляют. 7.На чем основаны титриметрические методы анализа? 8.Какие существуют разновидности титритрических методов 9.Что такое конечная точка титрования и как ее можно зафиксировать? 10.Каким требованиям должна отвечать реакция, происходящая при титровании. 11.Какие существуют способы проведения титрования, когда они используются? 12.От каких факторов зависит устойчивость комплексных соединений металлов с органическими реагентами (Трилон Б). 13.Как рассчитывают эффективные константы устойчивости комплексонатов? 14.Какие существуют способы устранения влияния мешающих компонентов при комплексонометрическом титровании? 15.Какие индикаторы используют при коплексонометрическом титровании? 16.На чем основаны электрохимические методы анализа? Какие электрохимические методы используют в химическом анализе почв? 17.Каковы достоинства и недостатки потенциометрического метода анализа почв? 18.На чем основаны спектральные методы анализа? 19.На какие группы и по каким принципам делятся спектральные методы, используемые в химическом анализе почв? 20. В чем отличие спектрофотометров от фотоколориметров? 21.Какой физический закон лежит в основе фотоколориметрического метода анализа? 22.Для определения каких элементов используют метод фотометрии пламени, каковы его достоинства и недостатки? 23.С чем связана способность почв к ионному обмену, катионному и анионному? 24.Что характеризуют величины эффективной и стандартной емкости катионного обмена почв? 25.Какие обменные катионы почвоведы рассматривают в качестве обменных катионов, а какие в качестве обменных оснований? 26.Из каких этапов складывается определение стандартной емкости катионного обмена в некарбонатных почвах? 27.Почему вытеснение обменных катионов из ППК проводят при многократной обработке навески почвы раствором катиона-вытеснителя, докажите что эти действия необходимы. 28.Какие почвы рассматривают как насыщенные основаниями, а какие нет? 29.Какую информацию о кислотности почв дает рН водн. И какой вид почвенной кислотности он характеризует? 30.Каким может быть соотношение рН н2о и рНксl, измеренных при одном и том же соотношении почвы и раствора? Почему? 31.Общую потенциальную (гидролитическую) кислотность определяют при более высоком значении рН, чем обменную. Какую информацию при этом получают? 32.С чем могут быть связаны заниженные результаты определения обменного водорода методом Соколова? 33.Почему используют разное соотношение между почвой и экстрагирующим раствором при получении вытяжек из минеральных и органогенных горизонтов? 34.Какие профессиональные задачи решают по результатам валового анализа почв? 35.Что понимают под разложением почв? Какие способы разложения используют при проведении валового анализа почв? 36.Выберите способ разложения почв, если в ее составе необходимо определить калий и натрий. 37.Почему результаты валового анализа принято выражать в процентах оксидов? Каковы недостатки такого способа выражения? 38.На чем основаны солянокислый и желатиновый методы определения кремния? 39.Почему при определении железа комплексонометрическое титрование проводят в кислой среде, а кальция и магния в щелочной?
Школа естественных наук КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «Химический анализ почв» Г. Владивосток 2014
Модуль i. Теоретические основы химического анализа почв(20 часов). Раздел 1. Понятия и показатели при проведении химического анализа почв (6часов). Схема анализа и расчета.
Число миллимолей эквивалентов определяемого вещества во всем объеме анализируемого раствора (V0) будет соответствовать выражению:
Это количество миллимолей эквивалентов вещества содержится во взятой для анализа навеске почвы (m), а количество миллимолей эквивалентов определяемого вещества в 100 граммах почвы можно рассчитать по уравнению:
Если результаты анализа необходимо выразить в процентах (граммах на 100 г почвы), то (v) умножают на молярную массу эквивалента определяемого вещества. В этом случае получаем уравнение:
В общем виде уравнение для расчета результатов титриметрического определения вещества в процентах (г/100 г почвы) будет иметь вид:
В том случае, если при анализе используется не прямой метод титрования, а метод титрования по остатку (метод обратного титрования), то общий ход рассуждений остается прежним, но в уравнениях (1) и (2) вместо произведения V▪ н. (объем титранта, умноженного на его нормальность) вводят величину, равную разности между количеством миллимолей эквивалентов (V▪ н.) реагента, введенного в анализируемый раствор в избытке, и количеством миллимолей эквивалентов титранта (V1▪ н1), затраченных на взаимодействие с избытком реагента, не прореагировавшим с анализируемым веществом. В этом случае уравнение для расчета будет иметь вид:
Комплексонометрическое титрование. В химическом анализе почв для определения многих компонентов в качестве титранта используют растворы ЭДТА (в литературе этот реагент часто встречается также под названием комплексон III или Трилон Б, это натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты). Известно, что одна молекула этой кислоты реагирует с металлами в соотношении 1: 1 независимо от их заряда. Поэтому в комплексонометрии удобно использовать растворы титранта с молярной концентрацией. Тогда произведение объема титранта (V) на его молярность (М) дает количество миллимолей атомов металла в анализируемой аликвоте раствора. Расчет ведут по уравнению:
Для перевода результатов в проценты (г/100г почвы) полученную величину умножают на молярную массу металла. В валовом анализе почв результаты анализа часто выражают в процентах оксидов металлов, которые содержат «а» атомов металла, и «в» атомов кислорода, тогда расчет процентного содержания оксида типа Меа▪ Ов ведут по уравнению:
Гравиметрические методы Гравиметрический анализ заключается в выделении вещества в чистом виде и точном определении его массы взвешиванием. Чаще всего проводят осаждение анализируемого компонента. Реже определяемый компонент выделяют в виде летучего соединения (.метод отгонки). Гравиметрия - это абсолютный метод, не требующий сравнения полученного результата с эталонами или стандартами. Недостатком гравиметрических методов является длительность определения, особенно при анализе большого числа проб. Главный же недостаток связан со сложным составом почвы и заключается в неселективности метода. Реагенты осадители, за небольшим исключением, редко бывают специфичными. Поэтому определяемое вещество должно быть отделено от примесей. Это ограничивает круг определяемых элементов и замедляет выполнение анализа. Титриметрические методы Титриметрический (или объемный) метод анализа основан на титровании - точном измерении объема раствора с точно известной концентрацией реактива, требующегося для реакции с данным количеством определяемого вещества. Вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах (vi=v2). Так как v=cV, где с - молярная концентрация эквивалентов вещества, а V- объем, в котором растворено вещество, то для двух стехиометрически реагирующих веществ справедливо соотношение: Конечную точку титрования можно зафиксировать инструментальными методами: например, непрерывно измеряя в ходе титрования активность ионов (потенциометрическое титрование) или оптическую плотность раствора (колориметрическое титрование). При использовании автоматических титраторов подача титранта прекращается при достижении ТЭ. Инструментальное определение ТЭ может значительно повысить точность титриметрического метода и повысить скорость выполнения работы при анализе большого числа проб. Реакция титрования должна отвечать следующим требованиям: 1) быть строго стехиометричной; 2) протекать быстро; 3) протекать количественно, поэтому константа равновесия реакции должна быть высокой; 4) должен существовать способ фиксирования точки эквивалентности. В титриметрии используют реакции всех типов, что находит отражение в названии методов - кислотно-основное, окислительно-восстановительное, осадительное титрование и т.д.
По способу выполнения различают прямое, обратное титрование и титрование заместителя. При прямом титровании титрант непосредственно добавляют к титруемому веществу. Такой способ применим только при выполнении всех требований, перечисленных выше. Если скорость реакции мала, или не удается подобрать индикатор, или наблюдаются побочные эффекты, например, потери определяемого вещества вследствие летучести, можно использовать прием обратного титрования: добавить к определяемому веществу заведомый избыток титранта, довести реакцию до конца, а затем найти количество непрореагировавшего титранта титрованием его другим реагентом с известной концентрацией. Если реакция нестехиометрична или протекает медленно, можно использовать титрование заместителя. Для этого проводят стехиометрическую реакцию определяемого вещества с вспомогательным реагентом, а получающийся в эквивалентном количестве продукт оттитровывают подходящим титрантом. В химическом анализе почв чаще всего используют кислотно-основное, окислительно-восстановительное, осадительное и комплексонометрическое титрование. Комплексонометрическое титрование. Комплексонометрическое титрование в химическом анализе почв может быть использовано как для определения валового содержания железа, алюминия, кальция и магния, так и для определения состава различных вытяжек из почв. Комплексонометрический метод количественного анализа основан на образовании устойчивых хелатных (циклических) комплексных соединений ионов металлов с комплексонами. К комплексонам относится большая группа хелатообразующих аминополикарбоновых кислот. Комплексы металлов с комплексонами называют комплексонатами. Комплексоны представляют собой а - аминополикарбоновые кислоты и их соли. Наиболее известным комплексоном является двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, называемая комплексоном III (трилон Б), следующего строения: NaOOCCH2 2HCCOONa N - CH2 - CH2 - N * 2H2O NaOOCCH2 2HCCOONa
В водном растворе комплексон III диссоциирует по уравнению Na2H2Y = 2Na + + H2Y-2. Анион H2Y-2 образует комплексные соединения с катионами различной валентности:
Ме+2 + Н2Y-2 = MeY-2 + 2H+ Me+3 + H2Y-2 = MeY- + 2H+ Me+4 + H2Y-2 = MeY + 2H+
Грамм-моль комплексона всегда связывается с грамм - ионом металла независимо от его валентности. При этом освобождаются два грамм - иона водорода. Строение комплексонатов показывает, что ионы металлов главными валентностями присоединяются к карбоксильным группам комплексона, а побочными - координативно связываются с двумя атомами азота. Образование такого внутрикомплексного соединения кальция с комплексоном III представлено следующей схемой:
CH2СОО- CH2COO- N N CH2COOH CH2COO
CH CH + Ca+2 ↔ Ca + 2H+ CH CH
CH2COOH CH2COO N N CH2COO- CH2COO-
Устойчивость комплексонатов определяется величиной константы нестойкости, обозначаемой рК = - lg [Me+n], т.е. логарифмом концентрации ионов металла, взятым с обратным знаком. Чем выше значение рК, тем выше прочность комплексов. Устойчивость образующихся комплексонатов неодинакова. Логарифмы констант устойчивости комплексонатов металлов приведены в таблице. Таблица Логарифмы констант устойчивости комплексов с ЭДТА при 20°С
В реальных условиях на устойчивость комплексонатов влияют сопутствующие реакции, в которых участвуют лиганд - анион ЭДТА или комплексообразователь - ион металла. Помимо этого прочность комплексонатов изменяется с изменением рН, т.е. от кислотно - основных свойств системы, в которой протекает реакция, зависят и эффективные константы устойчивости комплексонатов. Лишь при рН выше 11 этой величиной можно пренебречь, и устойчивость комплексонатов характеризовать табличными значениями концентрационных констант. Величины - lg [Me+n] для разных значений рН приведены в таблице.
В связи с тем, что комплексонометрическое титрование часто проводят при более низких значениях рН, устойчивость комплексонатов оценивают по эффективным константам. Изменение устойчивости комплексонатов в зависимости от величин рН рассмотрим на примере комплексоната кальция. При рН 12 этилендиаминтетрауксусная кислота находится в виде свободного аниона, величина- lg [Me+n], равна 0, 01. В этих условиях эффективная константа устойчивости комплексоната кальция практически соответствует концентрационной и равна 1010, 7. При рН 6 величина эффективной константы устойчивости комплексоната равна 106. При рН 3 кальций практически не образует комплексонатов - эффективная константа устойчивости комплексоната кальция равна 10 0, 1. Зависимость устойчивости комплексоната кальция от значений рН приведена на рисунке.
Если устойчивость комплексонатов металлов меняется в зависимости от рН раствора, то изменяется и форма кривых титрования, и величина скачка. При построении кривых комплексонометрического титрования на оси ординат откладывают отрицательный логарифм молярной концентрации ионов металла, а на оси абсцисс - долю оттитрованного металла. Скачок на кривой титрования выражен тем резче, чем более устойчивым является образующийся при титровании комплексонат, т.е. чем выше эффективная константа устойчивости комплексоната металла. Комплексонометрическое титрование можно проводить лишь в том случае, если эффективная константа устойчивости комплексоната достигает 107-108. Сопоставление эффективных констант устойчивости комплексонатов позволяет оценить последовательность взаимодействия ионов металлов с ЭДТА и мешающее влияние сопутствующих компонентов. Это особенно важно знать при анализе таких сложных по составу объектов, каким является почва. При анализе почв в растворах присутствует большой набор химических элементов, реагирующих с ЭДТА. С помощью комплексонометрического метода может быть проведено селективное определение ионов металлов и определение их суммы, если в растворе присутствуют ионы нескольких металлов, реагирующих с ЭДТА. В первую очередь ЭДТА будет реагировать с ионами того металла, который образует наиболее устойчивый комплексонат. Допустим, что в растворе присутствуют ионы двух металлов, и Me1 образует более устойчивый комплексонат, чем Ме2. Тогда при добавлении раствора ЭДТА вначале будут реагировать с ЭДТА ионы Me1, а затем Ме2. Поэтому при титровании суммы ионов металлов (Са и Мg) выбирают индикатор, который дает возможность фиксировать конечную точку титрования для реакции ЭДТА с ионами Ме2, т.е. с ионами того металла, который образует менее устойчивый комплексонат. В этом случае изменение окраски индикатора будет соответствовать концу титрования ионов обоих металлов. Например, комплексонометрическое определение суммы кальция и магния проводят по индикатору на магний - по эриохрому черному. В условиях проведения анализа при рН 10 эффективная константа устойчивости комплексоната константа устойчивости комплексоната кальция выше, чем магния, и вначале с ЭДТА будет взаимодействовать кальций, и лишь затем - магний. Раздельное селективное определение металлов можно проводить лишь в том случае, если комплексонаты в достаточной степени различаются по своей устойчивости. Для этого эффективные константы устойчивости комплексонатов металлов должны различаться более чем в 104-105 раз. Регулируя рН и вводя маскирующие реагенты, комплексонометрическим методом можно определить большой набор химических элементов. В комплексонометрии для установления конечной точки титрования используют индикаторы, которые образуют с титруемым ионом металла окрашенные комплексные соединения. В точке эквивалентности окраска раствора исчезает или изменяется из-за образования более устойчивого комплексоната металла и разрушения комплекса металла с индикатором. Устойчивость комплекса металла с индикатором должна быть ниже, чем устойчивость комплексоната металла. Для индикации конечной точки титрования могут быть использованы относительно простые бесцветные комплексообразующие реагенты, которые при взаимодействии с ионами металлов, обладающих хромофорными свойствами, образуют окрашенные комплексные соединения. Однако интенсивность окраски этих соединений невелика, молярный коэффициент поглощения составляет около 10. Вследствие малой интенсивности окраски этих комплексов точность титрования не слишком велика, так как несколько процентов от присутствующего в растворе металла еще может существовать в виде комплекса с индикатором и тогда, когда визуально наблюдается исчезновение окраски. Примером может служить титрование железа с сульфосалициловой кислотой. Наиболее широко в комплексонометрии применяют металлохромные индикаторы; это органические красители, окраска которых обусловлена их структурными особенностями. Индикатор, не связанный в комплекс с металлом, также почти всегда окрашен, поэтому конец титрования устанавливают не по исчезновению или появлению окраски, а по ее изменению. Интенсивность окраски комплексов металлов с металлохромными индикаторами значительно выше, молярный коэффициент поглощения равен 104 – 105. Отчетливое изменение окраски можно наблюдать при концентрации металлохромного индикатора порядка 10-6-10-5 М. К группе металлохромных индикаторов относятся мурексид, эриохром черный и др. В комплексонометрии применяют различные способы титрования. Прямое титрование применяют для определения ионов металлов, которые быстро реагируют с ЭДТА и для которых есть индикатор, меняющий свою окраску в точке эквивалентности. Если прямое титрование невозможно, применяют обратное или вытеснительное титрование. Тема 2. Инструментальные методы их преимущества и недостатки. Электрохимические методы. Спектральные методы. Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) (6часов). Определение в почвах многих химических элементов с высокой чувствительностью и достоверностью стало возможным лишь после разработки инструментальных методов химического анализа. Инструментальные методы основаны на зависимости какого-либо параметра (например, электрического потенциала или оптической плотности), величина которого, измеряемая на специальном приборе, зависит от концентрации определяемого компонента в пробе. Среди большого числа инструментальных методов при химическом анализе почв наиболее широко используются электрохимические и спектроскопические. В отдельных случаях использованию инструментальных методов в химическом анализе почв нет альтернативы (например, при измерении величин рН). В других случаях количественное определение интересующих нас компонентов возможно как химическими, так и различными инструментальными методами. Чем обусловлен выбор метода количественного определения? Главные требования к выбору аналитического метода - это чувствительность и воспроизводимость результатов. Почва состоит из соединений химических элементов, содержащихся в сильно различающихся концентрациях (таблица).
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-10-04; Просмотров: 62; Нарушение авторского права страницы
. Следовательно, можно найти неизвестную концентрацию одного из веществ, если известны объем его раствора и объем и концентрация прореагировавшего с ним вещества: 
. Чтобы зафиксировать конец реакции, который называют точкой эквивалентности (ТЭ), раствор с известной концентрацией вещества {титрант) постепенно, небольшими порциями, добавляют к раствору определяемого вещества. Этот процесс называют титрованием. Экспериментально конец титрования устанавливают по изменению цвета индикатора или какого-либо физико-химического свойства раствора. Эта точка, называемая конечной точкой титрования (КТТ), в общем случае может и не совпадать с теоретически рассчитанной точкой эквивалентности, но должна находиться к ней настолько близко, чтобы не вносить в анализ существенной погрешности.
