9.2. Загальні якісні характеристики ґрунту

Виявлення розчинних форм хімічних елементів у ґрунті необхідне для визначення типу ґрунту, для контролю за його засоленням і для визначення тих компонентів, яких найбільше. З попередніх розділів видно, що у ґрунті відбуваються різноманітні біохімічні і геохімічні процеси. З одного боку ґрунт успадковує ті хімічні елементи, що містяться в ґрунтовій породі в результаті геологічного розвитку певного району, з іншого, ці хімічні елементи енергійно перерозподіляються під впливом факторів гіпергенезису, головно під впливом життєдіяльності тваринних та рослинних організмів. Характерною особливістю ґрунту, як особливого природного утворення, є розташування його на місці збігу великого (геологічного) і малого (біологічного) кругообігу речовин, тому він є складною багатофазною і багатокомпонентною системою, що містить у тих чи інших кількостях усі хімічні елементи.

Макроелементи з вмістом від десятків до 10^-2% (Ca, K, Mg, Al, Fe; N, S у формі SO₄^2-, P у формі PO₄^3-, C у формі CO₃^2-) та мікроелементи (Mn, Cu, Zn, Co, Ni, Mo, B, J, F) властиві всім ґрунтам, хоча їх вміст у різних типах ґрунтів дещо відрізняється. Неоднакова роль елементів у ґрунтах: силіцій з вмістом 33% для процесу ґрунтоутворення має менше значення, ніж карбон, вміст якого лише 2%; для степових ґрунтів значно більший вплив сполук натрію, ніж алюмінію, хоча останнього більше в 10 разів ніж натрію; вміст кальцію і калію в ґрунтах планети майже однаковий, але в ґрунтоутворенні активну участь бере в основному кальцій.

Основними елементами живлення для рослин є нітроген, фосфор, калій, а з мікроелементів – розчинні сполуки цинку, купруму, бору, йоду, фтору, кобальту, які входять до складу вітамінів, ферментів, гормонів і без яких нормальна фізіологічна діяльність рослин неможлива.

За розчинністю хімічні сполуки у ґрунті діляться на три групи. Легкорозчинні сполуки (рухливі форми) переважно знаходяться у ґрунтовому розчині. Це натрій, магній, кальцій хлориди; натрій, кальцій і магній гідрогенкарбонати; натрій карбонат, натрій і магній сульфати; нітрати, нітрити і деякі інші. Усі вони легко розчиняються в дистильованій воді. Якщо вміст у верхній частині ґрунтового профілю легкорозчинних солей перевищує 0,2%, то це свідчить про засолення ґрунту, якщо досягає 1%, ґрунти відносять до солончаків. Для рослин найбільш шкідливими солями є карбонати (Na₂CO₃), хлориди ( , особливо MgCl₂ і CaCl₂), сульфати (особливо Na₂SO₄). Шкідливий вплив на рослини чинить ферум (ІІ) гідроксид. Розчинними у воді є деякі органічні сполуки (водорозчинна частина гумусу).

Середньорозчинні сполуки (обмінні форми) погано розчиняються у воді, але добре у розведених розчинах кислот. До них відносяться кальцій і магній карбонати, кальцій сульфат і частково ферум гідроксид. Карбонати кальцію і магнію добре розчиняються в хлоридній кислоті (2-10%), досить добре розчинним є кальцій сульфат (табл.9.1).

Нерозчинні сполуки – залишки мінералів, переважно силіциди, гумусово-глинисті утворення та гумусові сполуки з великими молярними масами (включаючи і комплекси з важкими металами). Гумінові кислоти та їх солі, деякі силікати, сполуки алюмінію та титану можна розчинити у 10% розчині Na₂CO₃ або NaOH.

Таблиця 9.1. Розчинність деяких поширених у ґрунті солей

Солі	Концентрація, г/л
Легкорозчинні солі
			264,9
			353,0
			427,0
			161,0
			262,0
			178,0
Середньорозчинні солі
		2,0
		0,60-0,69 (залежно від вмісту в атмосфері)

Якісне виявлення карбонатів. У випадку аналізу ґрунтів на рухливі та обмінні форми сполук перед початком аналізу одержують витяжки: розчини сильних кислот для некарбонатних ґрунтів та буферні нейтральні та слабо-кислі витяжки для карбонатних ґрунтів. Тому обов’язково встановити, чи даний ґрунт є карбонатним.

Із зразка відбирають невелику порцію ґрунту, переносять у порцеляновий тигель і піпеткою додають декілька крапель 10% HCl. За наявності карбонатів відбувається взаємодія:

Карбон діоксид виділяється у вигляді бульбашок – ґрунт неначе “закипає”. За інтенсивністю виділення СО₂ і кількістю використаної хлоридної кислоти роблять висновок про орієнтовний вміст карбонатів.

Якісний аналіз водної витяжки на засоленість ґрунту

Зважують 25 г ґрунту і переносять у конічну колбу ємністю 200 мл, наливають 50 мл свіжоперегнаної дистильованої води, яка б не містила СО₂. Вміст колби ретельно збовтують протягом декількох хвилин. Розчин відстоюють 5-10 хв, потім фільтрують через паперовий фільтр у скляну колбу. На фільтр зливають добре скаламучену суміш, бо при цьому пори фільтра швидко забиваються і затримують колоїдні частинки. Фільтрування відбувається повільно, тому лійку зверху можна накрити годинниковим склом. Фільтрат перефільтровують декілька разів, поки він стане зовсім прозорим. До аналізу приступають після повного завершення фільтрування, оскільки перші порції за складом дещо відрізняються від наступних.

Із фільтрату відбирають піпеткою 3-5 краплі розчину в пробірки, у які додають декілька крапель розчину відповідного реактиву.

Виявлення хлоридів проводять дією 0,1 М розчину аргентум нітрату. Відбувається взаємодія:

.

Реакція дуже чутлива. Випадання білого сироподібного осаду свідчить про наявність хлоридів у кількості десятих часток відсотка і більше. Якщо вміст хлоридів становить соті частки відсотка, то осад не випадає, але розчин помітно опалесціює. Слабка опалесценція - у ґрунті незначна кількість хлоридів (тисячні частки відсотка).

Виявлення сульфатів. До розчину в пробірці додають 2-3 краплі 20% розчину барій хлориду в присутності декількох крапель розчину хлоридної кислоти і нагрівають до кипіння. Відбувається реакція:

Утворення білого осаду свідчить про вміст сульфатів у кількості декількох десятих часток відсотка і більше. Сильна біла каламуть свідчить про кілька сотих часток відсотка сульфатів у ґрунті. Слабка каламуть помітна лише на чорному фоні, вказує на тисячні частки відсотка сульфатів.

Виявлення нітратів проводять дією декількох крапель дифеніламіну в сульфатній кислоті – розчин забарвлюється в синій колір.

Виявлення кальцію проводять 4% розчином амоній оксалату в присутності 1-2-х крапель 10% розчину HCl:

.

Випадання білого осаду свідчить про вміст кальцію від десятих до декількох одиниць відсотка; легке помутніння розчину  про соті і тисячні частки відсотка.

Якісний аналіз хлоридно-кислої витяжки

Залишок на фільтрі після відділення водної витяжки переносять у колбу, наливають 50 мл 10% хлоридної кислоти. Вміст колби декілька разів збовтують протягом 1-2 хв, потім відстоюють 5 хв і фільтрують.

Виявлення феруму. Відбирають у пробірки 2-3 краплі розчину і виконують якісне виявлення сполук Fe(II) та Fe(III).

Для виявлення Fe(II) до розчину додають декілька крапель розчину K₃[Fe(CN)₆]. За наявності феруму (ІІ) з’являється синій осад:

.

Для виявлення Fe(IІI) додають розчин K₄[Fe(CN)₆]. За наявності феруму (ІІІ) з’являється темно-синій осад:

.

Крім того наявність сполук феруму (ІІІ) перевіряють більш чутливою реакцією з розчином NH₄SCN, у результаті якої з’являється криваво-червоного кольору комплекс:

Fe³⁺ + nSCN^-  [Fe(SCN)_n]^3-n.

Гіпсоносність, або виявлення SO₄^2- Ca²⁺, проводять з 3-5 краплями кислотної витяжки, аналогічно як описано вище для водної.