2964

21

пропускают через сухой беззольный складчатый фильтр. Фильтрование следует производить в комнате, свободной от паров кислот и аммиака. Воронка для фильтрования должна иметь диаметр 15-20 см. Край фильтра должен на 0,5-1 см ниже края воронки. Если фильтр возвышается над краем воронки, по краю фильтра образуются выцветы солей, и концентрация их в фильтрате снижается. Чтобы фильтр не прорвался под тяжестью почвы и вытяжки, под него следует подложить простой беззольный фильтр диаметром 9 см. Предварительно фильтр рекомендуется 2-3 раза промыть дистиллированной водой до удаления адсорбированных кислот.

Перед тем как вылить вытяжку на фильтр, содержимое колбы встряхивают, чтобы взмутить навеску, и на фильтр стараются перенести, по возможности, всю почву. Это необходимо для того, чтобы частички почвы забили поры фильтра, что способствует получению прозрачного фильтрата. При вливании струю суспензии направляют на боковую стенку фильтра, чтобы он не прорвался.

Первую порцию фильтрата (≈ 10 см3) собирают в химический стакан и отбрасывают. Это делают для того, чтобы исключить влияние компонентов фильтра на состав вытяжки. Последующие порции перефильтровывают до тех пор, пока вытяжка не станет прозрачной. Поэтому вытяжку фильтруют сначала в ту же колбу, из которой была вылита суспензия. Как только фильтрат станет прозрачным, его собирают в чистую мерную колбу емкостью 250 см3, а мутный фильтрат из первой колбы выливают на фильтр.

Во время фильтрования следят за скоростью фильтрации, окраской и прозрачностью фильтрата. Если почва не щелочная и содержит много растворимых солей, то фильтрация идет быстро и фильтрат получается прозрачным, бесцветным, так как катионы солей препятствуют пептизации почвенных коллоидов. Если же солей в почве мало, коллоиды забивают поры фильтра, что ведет к снижению скорости фильтрации. В кислых и особенно щелочных вытяжках растворяется органическое вещество, поэтому они всегда окрашены. При длительной фильтрации во избежание испарения вытяжки воронку прикрывают часовым стеклом, а в горло колбы вставляют тампон ваты. В рабочем журнале надо всегда

22

отмечать фильтруемость вытяжки, а также прозрачность и окраску фильтрата.

К анализу вытяжки приступают по окончании фильтрации, перемешав круговым движением содержимое колбы, так как состав первой и последней порции фильтрата может быть различным в отношении некоторых компонентов. При анализе вытяжек обязательно следует проводить холостой опыт. Для этого с определенным объёмом дистиллированной воды выполняют все операции анализа, включая фильтрование. Результаты анализа «холостого» раствора вычитают из результатов каждого из определений.

Водные вытяжки анализируют сразу после их получения, так как под влиянием микробиологической деятельности может изменяться их состав (щелочность, окисляемость). Хранят вытяжку в колбе, закрытой пробкой.

Лабораторная работа № 2 КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУЛЬФАТОВ В ПОЧВАХ

Цель работы: определить методом комплексонометрического титрования содержание сульфатов в предложенных образцах почвы.

Сущность метода. Обработанную катионитом водную вытяжку из образцов почвы (см. стр.17) смешивают с определенным объемом раствора хлорида бария точно известной концентрации для осаждения сульфата бария. Хлорид бария вводят в избытке. Избыток ионов бария титруют комплексоном (III) в аммиачном растворе при рН = 11 в присутствии индикатора тимолфталексон.

Мешающее влияние. Определению мешают все катионы, которые также как и ионы бария реагируют с комплексоном III. Их удаляют из раствора путем ионного обмена. Нерастворимые вещества снижают эффективность действия катионита. Кроме того, мутность раствора мешает четко установить конечную точку титрования. Мутные воды фильтруют перед катионированием пробы.

Посуда.

Мерные цилиндры на 50, 250 см3. Колбы конические на 250-300 см3.

23

Мерные пипетки на 5, 10, 100 см3. Бюретка на 25 см3.

Стеклянный шпатель. Электроплитка. Магнитная мешалка.

Реактивы.

Катионит высокой степени кислотности (вофатит КР в Н+ - форме).

Аммиачный – буферный раствор (рН = 9).

Сухая смесь эриохромчерного Т с хлоридом натрия: 0,5 г эриохромчерного Т тщательно растирают с 100 г хлорида натрия.

Хлорида бария, 0,05 моль/дм3 раствор. Триэтаноламина, 20% раствор. Концентрировый аммиак, 20% раствор.

Сухая смесь тимолфталексона с хлоридом натрия: 0,6 г тимолфталексона растворяют в ступке с 50 г хлорида натрия.

Комплексона III, 0,05 моль/ дм3 раствор.

Подготовка и регенерация катионитов

Для перевода катионитов в Н+ - форму перед началом работы или при регенерации 500 мл катионита КР вымачивают перед первым применением минимум 12 часов в дистиллированной воде. Затем обрабатывают 500 см3 3,0 моль/ дм3 раствором хлористоводородной кислоты, перемешивая в химическом стакане, дважды в течение 10 минут. И промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции. Вофатит в Н+ - форме хранят под слоем дистиллированной воды в закрытом сосуде. Использованный вофатит собирают в отдельный сосуд, и вновь регенируют перед применением.

Ход определения

1.150 см3 водной вытяжки из почвы (см. стр.17) помещают

вконическую колбу, прибавляют примерно 10 г катионита, перемешивают 5-10 минут на магнитной мешалке и проверяют на отсутствие многозарядных катионов. Для этого 10 см3 водной вытяжки смешивают с несколькими каплями аммиачного буферного раствора (рН = 9) и сухой смесью эриохромчерного Т с хлоридом натрия. При отсутствии многозарядных катионов раствор окрашен в чисто-синий цвет, при наличии – в красный.

2.Из обработанной таким образом водной вытяжки отбирают 100 см3 пробы и переносят в другую коническую колбу. Пи-

24

петкой добавляют 5 см3 раствора хлорида бария, смесь кипятят в течение 5 минут.

3. После охлаждения в раствор добавляют 10 см3 раствора триэтаноламина, 30 см3 концентрированного аммиака и тимолфталексон на кончике шпателя, перемешивают. Пробу медленно титруют раствором комплексона III до изменения окраски индикатора от синей до бесцветной или слабо-светло-серой. Выполняют минимум три параллельных опыта. Проводят холостой опыт: 100 см3 дистиллированной воды, освобожденной от углекислого газа, вместо вытяжки из почвы, и все реактивы.

Концентрацию сульфатов в мг/кг вычисляют по формуле:

48 – эквивалентная масса сульфат-ионов, г/экв.

Согласно цели работы самостоятельно написать вывод о проделанной работе.

Лабораторная работа № 3 ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

НИТРАТОВ В ПОЧВЕ Цель работы: определить концентрацию нитратов в предложен-

ных образцах почвы потенциометрически с помощью нитрат – селективного электрода.

Сущность метода. Для измерения активности нитрат-ионов в водной вытяжки из почвы используют в качестве индикаторного электрода мембранный нитратселективный электрод марки ЭМ – NO3- -01 в паре с хлоридсеребряным электродом и регистрирующей разность потенциалов прибор иономер или специальный нитратомер.

Анализируемый раствор не должен образовывать пленок и осадков на мембране электрода. Определение нитратов мешают значительные количества иодидов и бромидов.

25

Расчет концентрации нитратов выполняют методом градуировочного графика.

Приборы и посуда.

Иономер или нитратомер.

Нитратселективный электрод, подготовленный к работе. Хлоридсеребряный электрод сравнения.

Магнитная мешалка.

Мерные колбы на 250, 100 см3. Пипетки мерные на 10, 25, 50 см3. Стаканы вместимостью 100 см3.

Стандартный раствор нитрата калия 0,1моль/ дм3.

Выполнение анализа.

1.Приготовление стандартных (градуировочных) растворов:

1.1.10-2 М раствор KNO3: пипеткой отобрать 25 см3 10-1 М раствора KNO3 в мерную колбу на 250 см3 и довести до метки дистиллированной водой, перемешать.

1.2.10-3 М раствор KNO3: пипеткой отобрать 25 см3 10-2 М раствора KNO3 в мерную колбу на 250 см3 и довести до метки дистиллированной водой, перемешать.

1.3.10-4 М раствор KNO3: пипеткой отобрать 25 см3 10-3 М раствора KNO3 в мерную колбу на 250 см3 и довести до метки дистиллированной водой, перемешать.

1.4.10-5 М раствор KNO3: пипеткой отобрать 25 см3 10-4 М раствора KNO3 в мерную колбу на 250 см3 и довести до метки дистиллированной водой, перемешать.

2.Построение градуировочного графика.

2.1.50 см3 каждого стандартного (градуировочного) раствора, начиная с раствора наименьшей концентрации (10-5М), переносят в стакан емкостью 100 см3, погружают электроды.

2.2.Перед погружением электродов в первый градуировочный раствор их промывают три раза дистиллированной водой при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке в течение 5 минут.

2.3.Электрод дважды промывают градуировочным раствором концентрацией 10-5 моль/л. Затем измеряют потенциал ячейки.

26

2.4.При переходе к раствору большей концентрации электроды промывают этим раствором при перемешивании в течение 5 минут. Затем измеряют потенциал ячейки.

2.5.Так как из вспомогательного электрода в анализируемый раствор попадает определенное количество насыщенного раствора хлорида калия, изменяется ионная сила раствора. Это может увеличить погрешность в измерении концентрации растворов. Поэтому необходимо избегать длительного времени установления потенциала электрода в анализируемом растворе. Максимальное время установления потенциала электрода не должно превышать двух минут. По этой же причине объём анализируемой пробы не должен быть меньше 50 см3.

2.6.Результаты измерений записывают в таблицу.

Таблица 2. Результаты определения ЭДС нитрат – селективного элек-

трода в стандартных растворах

Строят градуировочный график: Е,мВ - рNO3. Допустимое отклонение точек от прямой линии, характеризующей электродную функцию, не должно превышать 6 мВ.

3. Анализ водной вытяжки из почвы.

Отбирают мерной пипеткой 50 см3 водной вытяжки (см. стр. 17), переносят в стакан на 100 см3, погружают электроды, предварительно промытые дистиллированной водой (см. пункт 2), включают магнитную мешалку на 2-3 минуты. Раствор выливают. Промывание электродов раствором водной вытяжки из почвы повторяют 2 раза. И лишь в третьей порции исследуемого раствора измеряют ЭДС (Е).

4. Обработка результатов.

По градуировочному графику Е= f (рNO3), находят рNO3, соответствующий ЭДС исследуемого раствора.

Концентрацию нитратов в водной вытяжке из почвы рассчитывают по формуле:

27

СNO3− , мг / кг = С × M NO3− ×1000 ×Vв.в , где

mпочвы

С – концентрация нитратов, определенная по градуировочному графику, моль/л.

М(NO3-) – молярная масса нитрата (62 г/моль). Vв.в. – объём водной вытяжки, взятой на анализ, см3.

mпочвы – навеска почвы, г.

Согласно цели работы самостоятельно написать вывод о проделанной работе.

Лабораторная работа № 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АММОНИЙНОГО АЗОТА В ПОЧВЕ

Цель работы: фотометрически определить содержание аммонийного азота в водной вытяжке из почвы по реакции с реактивом Несслера в щелочной среде.

Сущность метода. Метод основан на способности аммиака и ионов аммония образовывать в щелочной среде с реактивом Несслера (K2[HgI4]) окрашенное в желто-оранжевый цвет йодид меркураммония. При низких концентрациях аммонийного азота (< 3 мг/л) образуется коллоидный раствор, поглощающий свет в интервале длин волн 400-425 нм.

Предел обнаружения 0,05 мг NH4+/ дм3. Диапазон измеряемых концентраций ионов аммония в пробе 0,005 –0,150 мг. Проведению анализа мешают амины, хлорамины, ацетон, альдегиды, спирты, которые удаляют отгонкой. Мешающее влияние ионов кальция, магния устраняют введением тартрата калия-натрия (сегнетовой соли). Большие количества железа, сульфидов, мутность удаляют осветлением пробы. Для этого в неё вводят или гидроксид алюминия, или сульфат цинка, доводя рН смеси до

10,5.

Приборы и реактивы.

Фотометр.

Колбы мерные на 50, 100 см3.

Пипетки градуированные на 1, 5, 10 см3. Пипетки мерные на 10, 20 см3.

Пробирки стеклянные диаметром 13-14 мм.

Кюветы стеклянные с расстоянием между рабочими гранями 5 см.

28

Стандартный раствор соли аммония: основной раствор с концентрацией 0,1 мг NH4+/ см3.

Реактив Несслера.

Тартрат калия – натрия, 50%-ный раствор. Безаммиачная вода.

Выполнение анализа.

1.Качественное определение с приближенной количественной оценкой.

В пробирку диаметром 13-14 мм наливают 10 см3 исследуемой водной вытяжки, прибавляют 0,2 –0,3 см3 тартрата калия – натрия и 0,2 см3 реактива Несслера. Перемешивают. Через 10-15 минут проводят приближенное определение содержание ионов NH4+ по таблице 3.

Таблица 3 Ориентировочное определение ионов аммония

2. Количественное определение. Фотометрическое опреде-

ление содержания ионов аммония в исследуемой пробе возможно двумя способами: по методу градуировочного графика и по методу сравнения. По методу сравнения концентрацию ионов аммония в исследуемой водной вытяжке из почвы рассчитывают по результатам измерений оптической плотности исследуемого раствора и стандартного рабочего раствора.

2.1.Объём исследуемой водной вытяжки из почвы выбирают таким образом (учитывая данные таблицы 2), чтобы содержа-

ние NH4+ в пробе лежало в интервале от 0,01 до 0,05 мг. Приготовление водной вытяжки см. на стр. 17.

2.2.В мерную колбу на 50 см3 помещают выбранный (как описано выше) объём исследуемой водной вытяжки, доводят до

29

метки дистиллированной безаммиачной водой. Добавляют 1 см3 50 % -ного раствора тартрата калия-натрия, 1 см3 реактива Несслера, перемешивают. Через 10 минут измеряют оптическую плотность раствора при λ = 425 нм в кювете с толщиной слоя 5 см относительно раствора сравнения: безаммиачная вода, 1 см3 50%-ного раствора тартрата калия – натрия, 1 см3 реактива Несслера.

2.3.Приготовление рабочего стандартного раствора: 5 см3 основного стандартного раствора переносят в мерную колбу на 100 см3 и доводят до метки безаммиачной дистиллированной во-

дой. Содержание ионов NH4+ в рабочем стандартном растворе

0,005 мг/ см3.

2.4.В мерную колбу на 50 см3 помещают 5 см3 рабочего

стандартного раствора (5·0,005 = 0,025 мг NH4+), доводят до метки безаммиачной дистиллированной водой, далее добавляют все необходимые реактивы и измеряют оптическую плотность как описано в 2.2.

3.Обработка результатов.

Содержание ионов NH4+ во взятом на анализ объёме исследуемой пробы рассчитывают по формуле:

Vв.в. – общий объём водной вытяжки, см3.

mпочвы – навеска почвы, г.

Согласно цели работы самостоятельно написать вывод о проделанной работе.

30

Лабораторная работа №5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОДВИЖНЫХ ФОСФАТОВ В

ПОЧВЕ Цель работы: фотометрически определить содержание фосфатов

в водной вытяжке из почвы с реактивом молибдатом аммония. Сущность метода. Определение основано на образовании молибдофосфатного комплекса при взаимодействии фосфатов с молибдатом аммония с последующим восстановлением до фосфор- но-молибденовой сини. Нижний предел обнаружения 0,5 мкг/ см3 раствора, точность измерения ± 25%, измеряемые концентрации 25-500 мг/кг почвы. Мешают определению растворимые соединения мышьяка и железа. Их влияние устраняется в процессе обработки пробы.

Приборы и реактивы.

Фотоколориметр.

Кюветы стеклянные с расстоянием между рабочими гранями 30 мм.

Посуда лабораторная, мерная, ГОСТ 20294-74, 1770-74. Баня водяная Плитка электрическая.

Набор сит Кноппа Воронки стеклянные, ГОСТ 8613-75. Фильтры, ГОСТ 12026-66.

Сульфат меди, 4,0% раствор. Хлороводородная кислота, 37% раствор. Серная кислота, 10 Н.

Молибдат аммония, 0,12 Н раствор в 10 Н растворе серной кислоты.

Хлорид олова, 0,24% свежеприготовленный раствор. Уксусная кислота, 0,5 Н раствор.

Фосфат калия, основной стандартный раствор; 0,1 мг/ см3

Р2О5.

Фосфат калия, рабочий стандартный раствор; 10 мкг/ см3 Р2О5, готовят перед анализом разведением основного стандартного раствора дистиллированной водой.

Приготовление растворов.

1. 0,12 Н раствор молибдат аммония в растворе 10 Н серной кислоты. Помещают 25 грамм перекристаллизованного молибдата аммония в колбу вместимостью 1 дм3 и растворяют в 200 см3