Лабораторна робота 8 визначення обмінних катіонів кальцію та магнію трилонометричним методом

Ґрунтові колоїди, завдяки великій сумарній поверхні і наявності електричного заряду, здатні поглинати з ґрунтового розчину іони, катіони й аніони. Переважна частина мінеральних і всі органічні колоїди мають негативний заряд, тому поглинаються в основному катіони.

Катіони, що знаходяться у ввібраному стані і які здатні вступати в обмінні реакції з катіонами ґрунтового розчину, називаються обмінними чи поглиненими.

До обмінних катіонів відносяться Ca²⁺, Мg²⁺, Fe ³⁺, Al³⁺, Na⁺, NH₄⁺, H⁺, K⁺.

Кількість катіонів, яку може ввібрати ґрунт, називається ємністю вбирання, або ємністю обміну.

Сукупність колоїдів ґрунту разом з поглинутими катіонами .прийнято називати (по К. К. Гедройцю) ґрунтовим вбирним комплексом (скорочено ГВК)

Від складу ввібраних катіонів і від їх співвідношення залежать властивості ґрунту і його родючість. Вони дають можливість більш ретельно підійти до рішення питання що до необхідності проведення вапнування кислих та гіпсування лужних ґрунтів.

Двовалентні катіони кальцію і магнію (Ca²⁺, Мg²⁺ ) спричиняють коагуляцію ґрунтових колоїдів, сприяють утворенню агрономічно цінної структури.

Одновалентні катіони (Na⁺, NH₄⁺, H⁺, K⁺) пептизують ґрунтові колоїди, не сприяють утворенню структури ґрунту, призводять до погіршення фізико-механічних і водно-фізичних властивостей ґрунту.

Ґрунти, в яких до 25% ємності вбирання припадає на Н⁺ і Аl³⁺ (75% на Са²⁺ і Мg²⁺ ), вважають насиченими основами. До них відносяться чорноземи, каштанові ґрунти і сіроземи.

Якщо іони водню і алюмінію становлять понад 25% ємності вбирання, то це свідчить про те, що ці ґрунти ненасичені основами. До них відносяться дерново-підзолисті, болотні ґрунти та червоноземи.

Ґрунти, в яких вбирний комплекс насичений на 15-20% і більше Na⁺ , називаються солонцями.

Як кількість окремих катіонів, так і ємність поглинання виражаються в міліграм-еквівалентах (мг-экв.) на 100 г ґрунту. Величина ємності поглинання вказує на кількість колоїдів у ґрунті і коливається в межах від 5-10 ( у сірих опідзолених легкосуглинкових ґрунтах), до 50-60 мг-экв (в чорноземах).

За співвідношення Са²⁺/Мg²⁺ можливо дати оцінку фізичним властивостям ґрунту, якщо співвідношення менше 1 – властивості незадовільні, 3-4 – задовільні, більше 4 – добрі.

Визначення ввібраних катіонів засноване на здатності поглинених катіонів витіснятися яким-небудь іншими катіонами, що знаходяться в ґрунтовому розчині або ж введеними в розчин.

Хід аналізу

1. На аналітичних терезах беруть наважку ґрунту 1 г, просіяного через сито з діаметром отворів 0,25 мм і переносять на складчастий беззольний фільтр. Фільтр розміщають на лійці з дренажем (бите скло). Потім лійка вставляється в мірну колбу на 100 мл і наважка ґрунту промивається 1 н розчином хлористого натрію (NaCI) з pН 7-7,2.

2. Промивання продовжується до наповнення колби фільтратом до мітки. При промиванні ґрунту розчином NaCI відбувається витіснення увібраних катіонів Са²⁺ та Мg²⁺ і заміна їх катіонами Na⁺. У розчині витіснені катіони будуть знаходитися у вигляді хлоридів:

3. Після цього лійка з ґрунтом поміщається в іншу колбу і ґрунт промивається розчином NaCI доти, поки не збереться 40-50 мл фільтрату. Цей фільтрат використовується для перевірки на повноту витіснення Са²⁺ і Mg²⁺.

4. Фільтрат, який знаходиться в мірній колбі на 100 мл треба обережно сколотити, поділити на дві частини по 50 мл і перенести в колби ємністю по 250 мл для подальшого титрування. При цьому в обидві колби з фільтратом додається по 50 мл дистильованої води. В одній колбі визначається поглинений Са²⁺, а в другій - сума Са²⁺ і Mg²⁺.

Визначення засноване на здатності Трилону-Б, (звідси і метод називається трилонометричним) утворювати з іонами Са²⁺ і Mg²⁺ міцні комплексні сполуки, які можуть розчинятися у воді.