1. Фотоэлектроколориметр КФК-2 или КФК-3 с кюветами 50 мм.

2. Весы лабораторные 2 класса.

3. Колбы мерные на 100, 250 и 500 мл.

4. Колбы конические на 100 мл.

5. Пипетки с отметкой 1, 2, 5 мл.

6. Цилиндр мерный на 50 мл, 500 мл.

7. Соляная кислота НСl х.ч.

8. Серная кислота Н₂SO₄, х.ч.

9. Кислота хлорная НСlО₄, х.ч.

10. Олово двухлористое 2 водное SnCl₂, H₂O, х.ч.

11. Олово гранулированное.

12. Стакан ТХС 50, 250, 500 мл, 1000 мл

13. Международный стандартный образец М.С.О. на фосфат ион с массой концентрацией 5 мг/ см³

14. Сито с диаметром отверстий 1 мм.

15. Ступка и пестик фарфоровые.

16. Обеззоленные фильтры «синяя лента».

17. Шпатели

18. Воронки стеклянные.

19. Стаканы для взвешивания.

20. Эксикатор.

21. Электроплитка с закрытой спиралью.

Краткие теоретические сведения

Подвижной фосфорной кислотой называют ту часть соедине­ний фосфора, которая легко растворяется в воде и других сла­бых растворителях (в органических и минеральных кислотах сла­бой концентрации, в растворе углекислых солей и пр.). Эта часть соединений фосфора является наиболее доступной для рас­тений.

Определение фосфора

В верхнем горизонте почв содержится 0,10 - 0,19% Р₂О₅. Во всех почвах содержание фосфора в нижних горизонтах значительно меньше, чем в верхних. Большая часть фосфора находится в почве в виде фосфорорганических соединений. Во многих почвах больше половины его входит в состав этих соединений. Увеличение содер­жания фосфора в нижних горизонтах некоторых почв связано с со­ставом горных пород.

Из минеральных соединений фосфора в почве чаще всего встре­чаются апатиты и продукты их гидролиза, из которых наиболее устойчив гидроксилапатит Са₅[РО₄]₃ * (ОН) и фторапатит Са₅[РО₄]₃F. Из простых фосфатов известны варисцит Al[РО₄] * 2H₂O, бераунит Fe₃^III[РО₄]₂(ОН)₃ * 2,5 Н₂О и вавелит А1[РО₄]₂ * ОН₃. В болотных поч­вах встречается вивианит Fe₃^III[РО₄]₂(ОН)₃ * 8Н₂О, который приурочен глав­ным образом к глеевым горизонтам, но часто встречается и в тор­фяных горизонтах.

Аналитические методы определения фосфора основаны на спо­собности фосфорной кислоты давать соединения с молибденовой кислотой. Из многочисленных методов определения фосфора наибо­лее пригодными для анализа почв следует признать колориметри­ческие методы, поскольку валовое содержание фосфора в почве не превышает долей процента.

Приготовление растворов

1. Аммоний молибденовокислый – 2,5 % раствор. Навеску 25 г переносят в коническую колбу вместимостью 500 мл и растворяют в 200 мл горячей дистиллированной воде 60⁰ С. Раствор охлаждают и при необходимости фильтруют. Одновременно в химический стакан вместимостью 1000 мл цилиндром отмеряют 500 мл дистиллированной воды, цилиндром отмеряют 280 мл концентрированной кислоты Н₂SO₄ и осторожно по стеклянной палочке добавляют к дистиллированной воде. Раствор охлаждают. Раствор аммония молибденовокислого переносят в мерную колбу на 1000 мл и добавляют к нему охлажденный раствор серной кислоты. После охлаждения доводят объем раствора в мерной колбе водой до метки и перемешивают.

2. Олово двухлористое – 2,5 г взвешивают, переносят в коническую колбу 100 мл отмеряют цилиндром 24 мл соляной кислоты (конц.), добавляют к навеске. Растворяют навеску при умеренном нагревании до полного осветления раствора. После охлаждения раствор количественно переносят в мерную колбу на 100 мл и доводят объем до метки дистиллированной водой. И для прекращения окисления добавляют несколько гранул олова. Раствор пригоден в течение 3 суток.

3. Раствор хлорной кислоты – 30 %. В мерную колбу вместимостью 1000 мл вносят 400 мл дистиллированной воды. Цилиндром отмеряют 398 мл хлорной кислоты и осторожно добавляют к дистиллированной воде. Доводят объем до метки водой и тщательно перемешивают. Раствор пригоден в течение года.

4. Рабочий раствор № 1 с массовой концентрацией иона-фосфата 250 мг/л. Пипеткой на 5 мл отбирают 5 мл МСО переносят в мерную колбу на 100 мл, доводят объем раствора до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Раствор пригоден в течение 3 месяцев.

5. Раствор № 2 с массовой концентрацией иона-фосфата 12,5 мг/л. Пипеткой на 5 мл отбирают 5 мл рабочего раствора № 1 в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают. Раствор пригоден в течение 12 часов.

Построение градуировочного графика

В мерные колбы на 100 мл вносят по 50 мл дистиллированной воды и градуировочной пипеткой на 5 мл вносят 0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 рабочего раствора № 2, концентрация иона-фосфата в этих растворах 0; 6,25; 12,5; 25,0; 37,5; 50,0; 62,5 мкг добавляют по 4 мл раствора аммония молибденовокислого и по 0,3 мл раствора олова двухлористого.

Содержание колб перемешивают после добавления каждого реактива доводят объем до метки дистиллированной водой и еще раз перемешивают.

Измеряют оптическую плотность растворов и холостой пробы через 10 минут.

При использовании КФК – 3 измерения производят на длине волны 700 нм, на КФК – 2 длина волны 670 нм. Используют кювету с длиной волны 50 мм.

Раствор сравнения – вода дистиллированная. От полученных значений оптической плотности градуировочных растворов отнимают значение оптической плотности холостой пробы.

По оси ординат откладывают оптическую плотность (Д), а по оси абсцисс концентрацию иона-фосфата в мкг. (С)

1, 2, 3 – точки для построения градуировочной прямой

Согласно закона Ламберта – Бугера – Бера допускается работа только в линейном диапазоне графика.

Подготовка проб

Пробу почвы просыпают на бумагу, разминают пестиком, потом выбирают включения: корни растений, камни, стекло и т.д. Почву высушивают до воздушно-сухого состояния. Методом квартования отбирают пробу массой не более 200 г растирают в ступке пестиком и просеивают через сито 1 мм. Из пробы отбирают предварительную пробу массой не менее 20 г, которую растирают в ступке до пудрообразного состояния. Подготовленную пробу помещают в бюкс и и хранят на протяжении всего времени анализа в эксикаторе. Из подготовленной пробы берут навеску массой 2 г.

Навеску с почвой обрабатывают при нагревании концентрированной серной кислотой, с добавлением 30 % раствора хлорной кислоты, как катализатор. Разложение идет быстрее при t⁰ 215 ⁰С.

Разложение обеих кислот идет по схеме:

H₂SO₄ > SO₃⁺ + H₂O

2SO₃⁺ > 2SO₂ + O₂

4HClO₄ > 2Cl₂ + 7O₂ + 2H₂O

2HClO₄ > Cl₂ + 3O₂ + H₂O₂

Навески с почвой переносят в коническую колбу на 100 мл добавляют 3 мл дистиллированной воды для смачивания пробы, добавляют 10 мл концентрированной серной кислоты. Колбы закрывают пробками на 60 минут (или на ночь). После этого к навесам добавляют 5 – 6 капель раствора хлорной кислоты. При наличии органических веществ проба приобретает темно-серую окраску. В колбу вставляют воронку и нагревают на плитке 5 – 7 минут (при умеренном кипении). Если за это время окраска в колбах исчезнет, или приобретет желтоватый оттенок, то кипячение продолжают еще 20 минут. Если за это время темно-серая окраска в колбах не исчезнет их снимают с электроплиты, охлаждают и добавляют по 2 капли раствора хлорной кислоты. Эту операцию повторяют до полного обесцвечивания смеси, после чего кипячение повторяют еще 20 минут.

Колбы снимают с электроплиты, охлаждают. В зависимости от химического состава почв, раствор над осадком может быть прозрачным, серовато-желтоватого цвета, белесоватым иногда с включениями черных мелких частиц (возможно окислов тяжелых металлов или угля).

К полученным растворам добавляют цилиндром по 30 мл дистиллированной воды, фильтруют через двойной фильтр «синяя лента», в мерные колбы на 250 мл. К колбам, в которых проводили озоление, добавляют по 30 мл горячей воды подкисленной серной кислотой (из расчета 1 мл H₂SO₄ на 1000 мл дистиллированной воды), обмывая при этом воронки и стенки колб и промывают осадок на фильтре. Такую операцию повторяют трижды. Объем раствора в мерных колбах доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают.