Л.А. Воробьёва - Химический анализ почв (1114635), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Если щелочность обусловлена только карбонат- и гидрокарбонат-ионами, то для изменения рН от точки эквивалентности до рН 10 требуется 1—2 капли 0,02 н. NaOH. При исходныхзначениях рН анализируемых растворов, превышающих 10, результаты определения карбонатной щелочности могут быть несколько заниженными.Если отсутствуют сульфиды, карбонатную щелочность рассчитывают по уравнению:231(Кн.-К,н,)И0 100Шкарб ММОЛЬ(—)/100г ПОЧВЫ =—,где V — объем кислоты, пошедший на прямое титрование до рН4, мл; Vx — объем раствора щелочи, пошедший на обратное титрование, мл; н. и Hj _ молярная концентрация эквивалентов кислоты и щелочи, моль/л или ммоль/мл; V0 — общий объем воды,добавленной к почве, мл; V^ — объем аликвоты водной вытяжки, мл; т — навеска почвы, г.При наличии в почвах сульфидов это уравнение позволяетрассчитать щелочность, обусловленную карбонатами и сульфидами.
Сульфидную щелочность можно ожидать в восстановленных почвах, если почвенные пробы хранились при естественнойвлажности в герметически закрытых сосудах.Общее содержание бора и боратную щелочность можно селективно определить титрованием в присутствии маннита. ЕслирН раствора, в котором проводили прямое и обратное титрование, довести до 7 и добавить маннит, то в отсутствие бора рН неизменится, а при наличии бора, который при рН 7 находится ввиде Н3ВО3, образуется более сильная борно-маннитовая кислота и рН понижается. В этом случае проводят титрование раствором NaOH до рН 7 (Diagnosis and Improvement of saline and alkalisoils, 1954).
По объему раствора щелочи, пошедшему на это титрование (^б), рассчитывают содержание бора и боратную щелочность. Боратная щелочность (Щб) обусловлена присутствием врастворе борат-ионовH2BOj+ Н20 *=* Н3В03 + ОН",количество которых зависит от рН. Общую концентрацию бора вводной вытяжке находят по уравнениям:Кн. 1000св ммоль/л = у>гадСв мг/л = св ммоль/л 10,8,где Vw н. — объем и концентрация NaOH; K^— объем аликвотыводной вытяжки, мл; 10,8 мг/ммоль — молярная масса бора.Бор в растворе представлен борной кислотой и борат-ионами, соотношение которых зависит от рН:СВ = cH,BO,+ cH2BO; •Выразив концентрацию H2BOj через константу диссоциации(кислотности) борной кислоты[Н3ВО3]232и сделав ряд преобразований, получим концентрацию борат-ионов:КУнЛООО7,1 10-'°Кн. 1000=cHiBOj- ммоль(-)/л - р Т ] 7 ^ Г (10-^ + 7,Ы0-'0).^ =V к 1000= Z-7,Ы0- 10™е^10-РН+7,Ы0-10'Тогда боратная щелочность почвы равна:Щб ммоль(~)/100 г почвы = zУн.У0 100Значения множителя z в зависимости от рН приведены втабл.
19.В тех случаях, когда анализируют почвы, в которых можноожидать присутствия сульфидов, проводят раздельное определение содержащихся в растворе карбонатных ионов и S2~ и HS",осаждая карбонаты в виде ВаС0 3 . Определение сульфидов проводят в отдельной порции анализируемого раствора. Аликвотураствора подкисляют до рН 3, переводя СО|" и HCOj в Н 2 С0 3(С0 2 ), a S2" и H2S~ в H2S. Затем с помощью инертного газа сероводород и диоксид углерода вытесняют в колбу с растворомВа(ОН)2, где происходит осаждение карбоната бария и ионизация сероводорода. Осадок карбоната бария отфильтровывают иопределяют содержание сульфидов титрованием кислотой.Таблица19Множители для расчета боратной щелочности'РН11,010,910,810,710,610,510,410,310,210,110,09,99,89,7z1,00,9830,9780,9730,9660,9570,9470,9340,9180,8990,8770,8490,8180,781рН9,79,69,59,49,39,29,19,08,9|1]8,88,78,68,58,4z0,7810,7390,6920,6410,5860,5290,4720,4150,3610,3090,2620,2200,1830,151j|JрН8,48,38,28,18,07,97,87,77>67,57,47,37,27,1z0,1510,1240,1010,08200,06630,05340,04290,03440,02750,02200,01750,01400.01110.008912339.5.3.1.1.
Методика определенияразличных видов щелочностиАликвоту водной вытяжки (обычно 15 мл) или другого раствора помещают в стаканчик для потенциометрического титрования и с помощью рН-метра измеряют рН анализируемого раствора. Затем проводят прямое титрование, добавляя 0,02 н. H2SO4порциями — 0,05-0,1 мл. После добавления каждой порции кислоты раствор перемешивают магнитной мешалкой и измеряютрН. Титрование проводят до рН 3.
Если в растворе не предполагается определять сульфиды, можно титровать до рН 4. Затемчерез раствор в течение 10—15 мин продувают инертный газ иливоздух, освобожденный от С0 2 , пропусканием через склянку с40%-ным раствором NaOH. После этого проводят обратное титрование системы 0,02 н. NaOH до рН 11. Для удобства построения кривых титрования целесообразно готовить растворы H 2 S0 4и NaOH одинаковой концентрации из фиксаналов.Затем с помощью 0,02 н.
H 2 S0 4 устанавливают рН системы,равным 7, добавляют 5 г маннита, содержимое стакана перемешивают и измеряют рН. Если рН понизился, систему титруют0,02 н. NaOH до рН 7. Строят кривые потенциометрического титрования и находят общую, карбонатную, органическую и боратную щелочность.Сульфидную щелочность определяют из отдельной аликвотыс помощью простой установки, состоящей из трех герметическизакрывающихся колб, соединенных стеклянными трубками. Впервую колбу помещают дистиллированную воду, во вторую —аликвоту анализируемого раствора, в третью — 40 мл 0,02 н.Ва(ОН)2. Во вторую колбу к анализируемому раствору приливают такое количество кислоты, которое идет на его титрование дорН 3; колбу немедленно закрывают, содержимое колбы перемешивают и через установку пропускают инертный газ или воздух,лишенный С0 2 .
Затем содержимое третьей колбы фильтруют ифильтрат титруют 0,02 н. H 2 S0 4 .9.5.4. Соотношение рН и общей щелочности почвКак уже отмечалось, общая щелочность может быть обусловлена карбонатами, органическими компонентами, боратами, сульфидами. В связи с тем что эти компоненты характеризуются различными константами основности (см. табл. 18) и соотношениеих в разных почвах неодинаково, часто не наблюдается соответствия между величинами рН и общей щелочности. Высокомузначению рН не всегда соответствует высокая общая щелочность234Т а б л и ц а 20Критерии разделения почв по составу компонентов,обусловливающих щелочность (по результатам анализа водных вытяжек)Компоненты,обусловливающиещелочностьNaHCO„Na 2 C0 3ППК слабозасоленныхпочв, содержащий об1 менный натрий1 БоратыСаСО,1) песчаные и микроагрегированные почвы2) суглинистые и глинистые почвыОсновные показателиДополнительныепоказателирН сусммоль(экв)/100 г почвыпензиисоотношениерН пасты(1:5)Щ ^ и Ca+Mgни> 8,75> 8,75> 0,5-0,8 1Ц*Щ > Ca+Mg> 0,5-0,8 11U.
> Ca+Mg> 8,75< 8,75> 8,75> 0,5-0,8 Щ*. < Ca+Mg> 8,75> 8,75< 0,5-0,8 ШО6Ш < Ca+Mg< 8,75< 8,75> 0,5-0,8 Щ ^ < Ca+Mg< 8-8,75и наоборот. Тем не менее и по соотношению общей щелочностии рН можно получить представление о природе щелочности почв.На основе результатов исследования природы щелочностипочв и закономерностей изменения соотношения рН и карбонатной щелочности в карбонатных и карбонатно-кальциевых системах были разработаны ориентировочные критерии разделенияпочв по составу компонентов, обусловливающих щелочность (Воробьева, Панкова, 1995). Эти критерии приведены в табл. 20.По этим критериям на основе соотношения уровней показателей, определяемых при анализе почв методом водной вытяжки,можно ориентировочно оценить, с какими компонентами связана щелочность исследуемых почв.В перечень показателей, уровни которых позволяют получить представление о природе щелочности почв, введено соотношение общей щелочности и суммы миллимолей эквивалентовкальция и магния, извлекаемых из почв методом водной вытяжки.
Это соотношение широко используют для выделения той части общей щелочности, которая обусловлена Na2C03 или NaHC03.Принято считать, что разность между величинами общей щелочности и суммой кальция и магния показывает содержание карбонатных ионов, присутствующих в почвах в виде легкорастворимых солей — карбонатов и гидрокарбонатов натрия и калия.
Втех случаях, когда сумма кальция и магния равна или выше общей щелочности, считают, что она связана с карбонатами щелочно-земельных металлов.ГЛАВА 10ПОКАЗАТЕЛИ И СПОСОБЫ ОЦЕНКИКАТИОНООБМЕННЫХ СВОЙСТВ ПОЧВКатионообменные свойства почв связаны с наличием отрицательных зарядов на поверхности минеральных и органическихкомпонентов почвенного поглощающего комплекса (ППК). Отрицательные заряды ППК компенсируются положительно заряженными противоионами — обменными катионами.Среди зарядов ППК выделяют постоянные, или перманентные, и переменные. Постоянные заряды связаны с изоморфными замещениями в кристаллических решетках глинистых минералов.
Их количество не зависит от рН и многих других факторов, так как обусловлено структурными особенностями минералов.Переменные заряды часто называют рН-зависимыми. Их количество связано с ионизацией функциональных групп органического вещества почв и поверхностных ОН-групп оксидов и гидроксидов. Оно увеличивается с ростом рН, зависит от валентности противоиона, концентрации электролита и других факторов.10.1. Понятия, термины, показателиНаиболее общим показателем катионообменных свойств почвы является емкость катионного обмена (ЕКО). В англоязычной литературе этот показатель обозначают СЕС (the cationexchange capacity). По существу величина ЕКО отражает количество отрицательных зарядов ППК или количество положительных зарядов обменных катионов, компенсирующих эти заряды ППК.
Часто под ЕКО понимают общее количество катионов одного рода, которое почва может удержать в способном кобмену состоянии в заданных стандартных условиях.Величина ЕКО может быть оценена количеством веществаотрицательных зарядов ППК в единице массы почвы [ммоль(е~)/кгпочвы] или количеством вещества положительных зарядов обменных катионов, компенсирующих отрицательные заряды ППК[ммоль(р+)/кг], или количеством вещества эквивалентов обмен236ных катионов [ммоль(+)/кг, смоль(+)/кг или ммоль(+)/100 г почвы]. Величины численно должны быть равны, поскольку 1 протон (р+) или его электрохимический эквивалент в виде катионакомпенсируют одну отрицательно заряженную позицию ППК.Поскольку ЕКО зависит от рН и других факторов, при оценке катионообменных свойств почв определяют реальную, илиэффективную (ЕКОЭфф), и стандартную емкость катионного обмена (ЕКО ст ).
ЕКОэфф характеризует емкость катионного обменапочвы в кислотно-основных условиях, близких к реальным. Стандартная емкость катионного обмена характеризует ЕКО почвыпри заданном значении рН и позволяет сравнивать ЕКО почв сразными кислотно-основными свойствами. Для целей моделирования почвенных процессов рекомендуют получать кривые зависимости ЕКО от рН системы.Понятиями, близкими по своему содержанию к ЕКО, являются «сумма обменных катионов» и «сумма обменных оснований».
Обменными считают любые катионы, которые находятся вППК в состоянии, способном к обмену на другие катионы. Обменными катионами могут быть Н + , Al3+, Са 2+ , Na+ и др. Обменными основаниями называют обменные катионы, кислотные свойства которых проявляются столь слабо, что эти катионы (Са2+,Mg2+, Na + , K+) как кислоты не оказывают влияния на свойствасистемы.
В то же время, замещая в ППК катионы с выраженными кислотными свойствами, такие, как Н + , А13+, обменные основания, хотя и не обладают свойствами акцепторов протонов, «нейтрализуют» ППК. По-видимому, именно в связи с этим обменные Са 2+ , Mg 2+ , Na + , K+ почвоведы всего мира называют«обменными основаниями».
Термин нестрогий, но пока не имеетадекватной замены.Почвы, которые в составе обменных не содержат катионов свыраженными кислотными свойствами (Н + , А13+), называют почвами, насыщенными основаниями. Почвы, содержащие в ППКобменные катионы, обладающие кислотными свойствами, называют почвами, не насыщенными основаниями.При оценке катионообменных свойств почв, кроме ЕКО, суммы обменных катионов и суммы обменных оснований, определяют состав и содержание обменных катионов. Содержание иликоличество вещества обменных катионов выражают числом сантимолей эквивалентов катионов в 1 кг или числом миллимолейэквивалентов в 100 г почвы [смоль(+)/кг, ммоль(+)/Ю0г].Показатели катионообменных свойств используют при характеристике степени выраженности некоторых почвенных процессов. Например, степень солонцеватости почв оценивают по доле(%) обменного натрия от ЕКО или суммы обменных оснований,237Таблица21Показатели катионообменных свойствСвойствоПоказательЕдиницы измеренияКатионообменная Емкость катионного обмена — ЕКО ммоль(+)/100 г,способность(англоязычная аббревиатура — СЕС) смоль(+)/кг почвыСумма обменных катионов — 1 ^ ^То жеСумма обменных оснований (в насыщенных основаниями почвах) —То же"ofix.ociiСостав обменных Количество обменных Са2\ Mg2+, Na\катионовК\ Н \ АГДоля (%) обменного катиона от ЕКОили от суммы обменных катионовТо же%степень насыщенности почв основаниями — по доле (%) обменных оснований от ЕКО или суммы обменных катионов.Набор показателей катионообменных свойств почв приведенв табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
