Л.А. Воробьёва - Химический анализ почв (1114635), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Отгонкупродолжают до тех пор, пока весь аммиак не будет удален изанализируемого раствора. Объем дистиллята, необходимый дляполного отгона аммиака, устанавливают экспериментально длякаждой установки. Полноту отгона аммиака можно проверитьреактивом Несслера. Для этого трубку споласкивают несколькими миллилитрами дистиллированной воды, собирая промывныеводы в приемник; несколько капель дистиллята собирают в маленькую фарфоровую чашку, добавляют каплю реактива Несслера и, если не происходит изменения окраски раствора, отгонкуаммиака прекращают.Раствор в колбе-приемнике титруют раствором NaOH приблизительно той же концентрации, что и кислота, взятая для поглощения аммиака.
По количеству связанной с аммиаком кислоты вычисляют содержание азота в почве. Расчет проводят по уравнению:65(К1н»-(^-^з)н2)0,014100mKwN£-где V\ — объем кислоты, взятый для поглощения аммиака, мл;и{ — молярная концентрация эквивалентов серной кислоты(1/2 H 2 S0 4 ), ммоль/мл; V2 — объем NaOH, пошедший на титрование непрореагировавшей с аммиаком кислоты, мл; К3 — объемNaOH, пошедший на титрование холостого, или контрольногоопыта, мл; н2 — молярная концентрация NaOH, ммоль/мл; т —навеска почвы, г; 0,014 — молярная масса азота, г/ммоль; Kw —множитель для выражения результата анализа на высушеннуюпочву.Если при отгонке аммиака в качестве поглотителя используют раствор борной кислоты, в колбу-приемник помещают 10 мл4%-ного раствора Н 3 В0 3 и 10 мл дистиллированной воды. В колбуприбавляют 2 капли индикатора Гроака или метилового красного.Колбу с раствором борной кислоты присоединяют к установке для отгонки аммиака и проводят анализ так же, как и припоглощении аммиака серной кислотой.При поглощении аммиака борной кислотой расчет содержания азота проводят по уравнению:т(К - К,) н.
0,014-100 ^тпКуугде V'— объем серной кислоты, пошедший на титрование боратионов, мл; V\ — объем серной кислоты, пошедший на титрование борат-ионов в контрольном опыте, мл; н. — молярная концентрация эквивалентов серной кислоты, ммоль/л; m — навескапочвы, г; 0,014 — молярная масса азота, г/ммоль.Реагенты.1.
Серная кислота (H2SO4), концентрированная.2. Смесь катализаторов: K 2 S0 4 , CuS0 4 *5H 2 0, Se смешиваютв соотношении 100:10:1. Навески веществ помещают в фарфоровую ступку, тщательно перемешивают и растирают.3. 10 н. раствор NaOH(40%-ный раствор): 400 г NaOH помещают в сухой фарфоровый стакан или термостойкую колбу, маркированную на уровне 1 л. Добавляют 600 мл дистиллированнойводы без С0 2 (см. раздел 6.3.1.1.1) и тщательно перемешиваютсодержимое, которое при этом сильно разогревается. Рекомендуется раствор держать в сосуде, закрытом пробкой с хлоркальциевой трубкой, содержащей аскарит, поглощающий С0 2 .4.
2%-ный раствор борной кислоты (Н 3 В0 3 ): 20 г борной кислоты помещают в термостойкую колбу, маркированную на уровне, показывающем объем 1 л. В колбу добавляют приблизительно66950 мл дистиллированной воды, нагревают при перемешиваниидо растворения Н3В03. Раствор охлаждают и добавляют 20 млсмешанного раствора индикаторов, полученного растворением0,099 г бромкрезолового зеленого и 0,066 г метилового красного в100 мл этилового спирта.
Этот раствор может быть заменен индикатором Гроака, который получают, смешивая 1 объем 0,4%-ногоспиртового раствора метилового красного с 1 объемом 0,2%-ногоспиртового раствора метилового голубого. Затем в колбу с раствором борной кислоты осторожно добавляют 0,1 н. NaOH доприобретения раствором красновато-пурпурного оттенка (рН около5). Объем жидкости доводят дистиллированной водой до 1 л.5. 0,01 н. раствор серной или соляной кислот.Форма записи результатов№пробыНавескапочвы, гОбъем H 2 S0 4 ,взятый дляозоления, млH 2 S0 4млн.NaOHмлн.N, %навысушеннуюпочву4.3. Отношение С : NПо результатам определения входящих в состав гумуса углерода и азота рассчитывают молярное отношение C:N —_C.N_12*14'Это отношение характеризует обогащенность гумуса азотом.Отношение С: N, равное 8-10 характерно для большинства гумусовых горизонтов почв и отвечает высокой и средней обеспеченности гумуса азотом.
Очень высокое отношение (18—20) свойственно бедному азотом гумусу красноземов и грубогумуснымгоризонтам лесных почв. Низкое отношение С: N (2-3) характерно для очень бедных гумусом горизонтов (Орлов, 1992).ГЛАВА 5ПОКАЗАТЕЛИ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВАМИНЕРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ПОЧВ(валовой анализ)Проводя элементный, или валовой, анализ почвы, находятобщее (валовое) количество химического элемента в почве. Валовой анализ был разработан для горных пород и минералов.Позднее он был применен для анализа почв при изучении ихгенезиса и оценке почвенного плодородия. В настоящее времярезультаты валового анализа используют главным образом дляинтерпретации процессов почвообразования, или генезиса, почви в меньшей мере для оценки их плодородия.
В последнем случаеопределяют не общее количество химического элемента в почве,а лишь те группы соединений, которые условно считают доступными для растений.Исторически изучение элементного состава началось с анализа почвы в целом. Впоследствии стали анализировать отдельные гранулометрические фракции, новообразования и другиесоставляющие почвенной массы — массы кутан, внутренней массы педов, массы, заполняющей трещины и т.
п.Элементный состав почвы позволяет оценить итоги процессов почвообразования. Известно, что генетические горизонтыразличаются по элементному составу. Гумусово-аккумулятивнымгоризонтам свойственно повышенное содержание углерода, азота, фосфора, иллювиальные горизонты обогащены алюминием ижелезом. По сочетанию элементных составов генетических горизонтов проводят диагностику почв.При решении проблем генезиса почв или формирования химического состава генетических горизонтов оценивают изменения химического состава материнской породы в процессе почвообразования. Чтобы эти изменения выявить, сравнивают элементный состав генетических горизонтов почвы между собой исопоставляют с элементным составом материнской породы.
Приэтом допускают, что: 1) материнская порода однородна и различия в элементном составе почвенных горизонтов обусловленыпроцессами почвообразования, а не исходной неоднородностьюпороды; 2) тот слой, который принимают за материнскую поро68ду, при почвообразовании не изменился и 3) процесс почвообразования развивался в одном направлении.При решении генетических и классификационных проблемпроводят валовой анализ почвенных проб, отобранных из почвенного разреза по генетическим горизонтам. В то же время приоценке степени загрязнения почв техногенными выбросами анализируют главным образом поверхностные слои почвы.5.1.
Определяемые элементы и способы выражениярезультатов валового анализа почвВ почвах представлены практически все встречающиеся вприроде химические элементы. Наиболее высокое содержаниехарактерно для кремния, алюминия, железа, кальция, магния,калия, натрия, титана, марганца, фосфора (см. табл. 6).
Именноэти элементы традиционно определяют, проводя валовой анализпочвы. Сумма оксидов этих элементов составляет около 99% минеральной части почв.В некоторых случаях бывает достаточным провести сокращенный валовой анализ и определить те элементы, которые впроцессе почвообразования в наибольшей мере выносятся илинакапливаются в почвенном профиле.
Часто ограничиваются определением валового (общего) содержания кремния, алюминия,железа, кальция и магния. При оценке техногенного загрязненияпочв набор определяемых элементов иной и зависит от составазагрязняющих веществ.Результаты валового анализа почв выражают массовой долей(%) оксидов или массовой долей элементов. Массовой долей оксидов выражают результаты анализа не только почв, а любыхкислородсодержащих веществ. В этом случае можно приблизительно оценить точность анализа, так как сумма выраженных впроцентах массовых долей оксидов химических элементов и потери от прокаливания (см.
раздел 2.3) составляет 100%. Нужно,однако, иметь в виду, что способ выражения результатов анализамассовой долей оксидов является условным пересчетным. Он неотражает строения минеральных фаз почв и, кроме того, не даетпредставления о реальных массовых долях химических элементов в составе почвы.Не все химические элементы присутствуют в почвах в видеоксидов и, кроме того, в их составе соотношение между массойатомов элемента и массой атомов кислорода неодинаково.
Например, отношения масс атомов элемента к массе атомов кислорода в составе Р2О5, A1203, Fe 2 0 3 , MnO и К 2 0 равны соответственно 0,77, 1,12, 2,32, 3,43 и 4,88. Тогда при равной массовой69доле в почве Р 2 0 5 и МпО массовая доля марганца оказывается в1,8 раза больше, чем фосфора. Однако и способ выражения результатов анализа в массовой доле элемента не идеален.В качестве единицы измерения состава почв часто целесообразно применять не массу атомов элемента, а их число и выражать результаты анализа в единицах количества вещества.
Тогда,например, при одинаковой массовой доле Р 2 0 5 и МпО массоваядоля марганца, как уже отмечалось, в 1,8 раза выше, чем фосфора, но количество молей атомов фосфора и марганца одинаково.В то же время при одинаковой массовой доле А1203 и Fe 2 0 3 впочве массовая доля железа в 1,3 раза выше, чем алюминия, нопри этом число молей атомов железа в 1,6 раза меньше, чем число молей атомов алюминия.
Выбор единиц измерения зависит отрешаемого вопроса.Результаты валового анализа почв могут быть выражены навоздушно-сухую, высушенную при 105° и прокаленную почву (см.разделы 2.2 и 2.3).5.2. Способы разложения почвПринципиально возможен анализ почв в твердом состоянии.С этой целью могут быть использованы разнообразные методыанализа, например эмиссионный спектральный, рентгенофлуоресцентный, нейтронноактивационный. Однако не всегда лаборатории располагают соответствующей аппаратурой, не всегдаисследователей удовлетворяет точность получаемых результатов.Определенные трудности составляет калибровка приборов.Значительно чаще используют методы, позволяющие анализировать растворы. Однако основную часть почвенной массы составляют силикаты, алюмосиликаты, кварц, которые не растворяются ни в кислотах, ни в щелочах.
Поэтому первым этапомвалового анализа является разложение навески почвы. Под разложением понимают процесс, в результате которого почвенныекомпоненты переходят в форму соединений, способных растворяться в кислотах.Способность силикатов к разложению зависит от их составаи от свойств металлов, входящих в состав силикатов. Силикатразлагается тем легче, чем меньшая доля в его составе приходится на Si0 2 или чем меньше отношение Si0 2 к сумме оксидовметаллов. Силикат разлагается тем легче, чем более основныйхарактер имеют входящие в его состав металлы. В частности, силикат натрия растворяется в воде, силикат кальция легко разлагается кислотами, а на Al2Si05 кислоты почти не действуют.В химическом анализе почв используют три способа разложения почв —кислотами, сплавлением и спеканием.705.2.1.
Разложение почв кислотамиДля разложения почв используют различные минеральныекислоты — НС1, HN0 3 , H 2 S0 4 , HC104, HF. Кислоты в зависимости от их природы и концентрации могут проявлять окислительные свойства. Свойства окислителей проявляют концентрированные серная и азотная кислоты, горячая концентрированная хлорная кислота.Серную кислоту (H 2 S0 4 ) для разложения почв применяютредко из-за образования труднорастворимых сульфатов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
