Запитання до самоперевірки:

1. На чому заснований метод атомно-абсорбційної спектрофотометрії?

2. З якою метою проводиться атомно-абсорбційний аналіз?

3. Пояснити умови Уолша.

4. Що називається резонансним випромінюванням?

5. За яким законом виконується поглинання резонансного випромінювання?

6. Як визначається чутливість методу?

7. Призначення та принцип роботи лампи з порожнистим катодом.

8. Як відбувається процес вимірювання на С-115М1?

9. Що є допуском до роботи в режимі "СА"?

10. Як проводиться підготовка проби ґрунту до аналізу?

Лабораторна робота № 8

Визначення обмінної кислотності ґрунту

Мета роботи: практично ознайомитися з методом приготування сольової витяжки ґрунту та визначення обмінної кислотності.

Обладнання та реактиви

1. рН-метр або іономер з похибкою виміру не більше 0,1 рН;

2. Блок автоматичного титрування БАТ-15;

3. Змішувач магнітний;

4. Терези лабораторні загального призначення типу ВЛР-200г;

5. Колби конічні ємністю 250 см³ за ГОСТ 25336-82;

6. Лійки скляні за ГОСТ 25336-82;

7. Посуд мірний лабораторний за ГОСТ 1770-74;

8. Стакани хімічні ємністю 100см³ за ГОСТ 25336-82;

9. Піпетки 2-го класу точності за ГОСТ 20292-74;

10. Мікробюретка на 5см³ 2-го класу точності за ГОСТ 20292-74;

11. кислота хлоридна, стандарт-титр (0,1н.);

12. Калій гідроксид за ГОСТ 24363-80, х.ч. або ч.д.а., р-н масової концентрації 100 г/дм³;

13. Kалій хлорид за ГОСТ 4234-77, х.ч. або ч.д.а.;

14. Натрій гідроксид, стандарт-титр (0,1н.);

15. Вода дистильована за ГОСТ 6709-72;

16. Папір фільтрувальний за ГОСТ 12026-76;

17. Фенолфталеїн, індикатор за ТУ 6-09-5360-80, ч.д.а. (розчин масовою концентрацією 10г/дм³ в етиловому спирті)

Теоретичні відомості

Реакція ґрунтового розчину зумовлюється наявністю і співвідношенням в ньому вільних іонів гідрогену (Н⁺) і гідроксильних (ОН^-) іонів. рН ґрунтових розчинів коливається в межах від 2,5 (кислі сульфатні ґрунти, верхові торф’яники) до 8-9 і вище (карбонатні й засолені ґрунти), у солонцях і содових солончаках – 10-11. Оптималь­ний рН (близько 7) характерний для некарбонатних ґрунтів, ГВК яких повністю насичений Са та Мg. Природна кислотність ґрунтів може бути викликана органічними кислотами, що потрапляють у ґрунт з рослинними рештками або кореневими виділеннями, діоксидом карбону в ґрунтовому повітрі й надходженням нітратної та сульфатної кислот з кислотними опадами. Розчинення СО₂ призводить до утворення карбонатної кислоти Н₂СО₃. Сама по собі це досить слабка кислота, але в ґрунтовому повітрі доля СО₂ значно вища, ніж в атмосферному. Тому в некарбонатних ґрунтах тільки за рахунок СО₂ величина рН може опускатися до 4,5 й навіть нижче.

Залежно від стану іонів Н⁺, розрізняють актуальну і потенціальну кислотність.

Актуальна (активна) кислотність ґрунтів характеризується реакцією ґрунтового розчину. Вона зумовлена наявністю в ґрунтовому розчині вільних кислот, гідролітично кислих солей, ступеня їх дисоціації. солі, гідролізуючись, підсилюють активність Н⁺ і ОН^- і разом з кислотами утворюють особливу систему кислотно-лужної рівноваги в ґрунті, завдяки чому формується певна хімічна модель ґрунтового розчину. Підкислюють ґрунтовий розчин солі алюмінію внаслідок реакції гідролізу:

AlCl₃ + 3H₂O Al(OH)₃ + 3HCl

Величину активної кислотності (рН) визначають у водних витяжках. Інколи рН ґрунту визначається за допомогою електрода безпосередньо у ґрунті за природних умов. Актуальна (активна) кислотність значно впливає на хімічні, фізико-хімічні та біологічні процеси, які відбуваються в ґрунті, а також на розвиток рослин.

Потенціальна кислотність – здатність ґрунту при взаємодії з розчинами солей вести себе як слабка кислота. Потенціальна кислотність зумовлена наявністю в ГВК увібраних іонів Н⁺ і Al³⁺, які знаходяться в твердій фазі ґрунту:

[ГВК]Н⁺ + КС1 [ГВК]К⁺ + НС1

[ГВК]Аl³⁺ + 3КС1 [ГВК]3К⁺ + А1С1₃

В органічних горизонтах головну роль у формуванні кислотності відіграє обмінний Гідроген, причому безпосереднім джерелом його служать органічні кислоти, включаючи гумусові, і карбонатна кислота. При взаємодії з колоїдами Гідроген цих кислот входить в їх дифузійний шар, займаючи місце основ, які вилуговуються чи випадають в осад.

За способом визначення потенціальної кислотності виділяють обмінну і гідролітичну кислотності.

Обмінна кислотність – концентрація іонів гідрогену, витіснених з дифузійного шару колоїдної міцели катіонами нейтральних солей. Для визначення обмінної кислотності використовують 1.0 н. розчин КСІ (рН близько 6.0).

При рН ґрунту менше 4 кислотність зумовлена в основному обмінним гідрогеном, при рН від 4,0 до 5,5 – обмінним алюмінієм. Виражається обмінна кислотність в мг-екв/100 г ґрунту або рН сольовим (КСІ). За величиною рН_сол. ґрунти поділяються на сильнокислі (<4,5), кислі (4,6-5,0), слабокислі (5,1-5,5), близькі до нейтральних (5,6-6,0), нейтральні (6,1-7,0). Для слаболужних і лужних ґрунтів (рН > 7,0) рН_сол. не визначають.

Гідролітична кислотність. Іони гідрогену утримуються колоїдною часткою дуже міцно і при обміні з катіонами нейтральної солі повністю не витісняються. Якщо діяти на ґрунт гідролітично лужною сіллю (солі з сильною основою і слабким кислотним залишком), то відбувається майже повне витіснення увібраних іонів гідрогену. Для визначення гідролітичної кислотності використовують 1М розчин СН₃СООNa (рН близько 8,2).

Кількість оцтової кислоти, яка утворилася, визначають титруванням. Вона і характеризує гідролітичну кислотність ґрунту. Гідролітична кислотність зазвичай більша, ніж обмінна. Виражається в мг-екв на 100г ґрунту.

Наявність потенційної кислотності характерна для ґрунтів, збіднених лужноземельними металами (Са²⁺, Мg²⁺). Чим більше ґрунт збіднений основами, тим більше виявляє він кислотні властивості.

Велике значення в утворенні відповідної реакції ґрунту має характер ґрунтоутворюючої породи. Ґрунтоутворюючий процес також впливає на втрати основ і підкислення (підзолистий процес), у інших випадках спостерігається збагачення ґрунту основами (дерновий процес). На формування кислих ґрунтів мають вплив кліматичні умови (промивний характер водного режиму), рослинність (хвойні ліси, трав'яниста рослинність, листяні ліси) також впливає на формування ґрунтів з різною реакцією. Сільськогосподарська діяльність людини викликає зміну реакції ґрунту: виніс елементів живлення з врожаєм, довготривалий обробіток, внесення мінеральних добрив, хімічна меліорація ґрунтів.