Порядок выполнения работы

0,2 г почвы, отделенной от растительных остатков и просеянной через сито 0,25 мм, поместить в коническую колбу на 100 мл. Прилить 10 мл хромовой смеси (К₂Сr₂О₇ в кислоте). Осторожно кpуговыми движениями взболтать содержимое.

Накрыв колбу воронкой, нагревают содержимое колбы ровно 5 мин. не допуская сильного кипения и перегрева. При нагревании начинается окисление гумуса, заметное по мелким пузырькам выделяющегося СO₂. Часть двухромовокислого калия при этом затрачивается на окисление гумуса:

2К₂Сr₂O₇ + 8H₂SO₄ → 2K₂SO₄ + 2Cr₂(SO₄)₃ + 8Н₂O + 3O₂

3O₂ + 3С (гумус) → 3СO₂

Затем колбу снять с плитки, охладить до комнатной температуры, добавить 100 мл дистиллированной воды, 2 мл 85 %-ного раствора фосфорной кислоты и 5-8 капель фенилантраниловой кислоты в качестве индикатора. Содержимое колбы оттитровать 0,25 н. раствором соли Мора до изменения темно-бурой окраски через фиолетовую и синюю в грязно-зеленую. При появлении синего цвета титровать нужно осторожно, прибавляя раствор соли Мора по 1 капле и тщательно размешивая титруемую жидкость.

Параллельно необходимо провести холостой опыт (взять 0,2 г прокаленного песка, поместить в коническую колбу на 100 мл) строго в аналогичных условиях.

Вычислить процентное содержание гумуса в почвенном образце по формуле:

где а - объем раствора соли Мора, затраченный на холостое титрование 10 мл хромовой смеси, мл; b - объем раствора соли Мора, затраченный на титрование содержимого колбы после окисления гумуса бихроматом калия, мл; N - концентрация соли Мора; 100 - коэффициент пересчета на 100 г почвы; 0,00129525 - коэффициент пересчета на гумус (показывает, что 1 мл 0,25 н. раствора соли Мора соответствует такому количеству хромовой кислоты, которое окисляет 0,00129525 г гумуса); с – навеска почвы.

Требования к отчету

В отчете приводят название и цель работы, результаты титрования, расчеты содержания гумусовых веществ в почве.

Вопросы для самоподготовки

1. Гумус, деление гумусовых веществ на группы.

2. Сущность метода определения гумуса.

3. Роль органического вещества в почвообразовании.

4. Категории почв по гумусу и окраске.

Лабораторная работа № 15 Определение кислотности почв и подвижного аллюминия

Величина рН – важнейший показатель состояния почвы. Режим кислотности почв складывается под влиянием целого комплекса факторов: свойств материнской породы (например, граниты дают продукты выветривания с кислой реакцией), климатических условий, загрязнения воздуха и грунтовых вод, применения минеральных удобрений и отражает воздействие кислых осадков, процессов выщелачивания почвы, ее засоления, известкования, применения кислых удобрений и т. д. При недостатке тепла и обилии атмосферных осадков разложение органических остатков идет с образованием большого количества органических кислот, которые увеличивают кислотность почвенного раствора. Загрязнение воздуха оксидами азота и серы приводит к возникновению кислотных дождей, содержащих сильные кислоты (Н₂SO₄, HNO₃ и др.), что также способствует загрязнению почв и поверхностных вод. В зависимости от величины рН водной суспензии почв их можно разделить на кислые (рН от 1 до 5); слабокислые (рН от 5,5 до 6,5); нейтральные (рН от 6,5 до 7,0); слабощелочные (рН от 7,0 до 8,0) и щелочные (рН от 8,0 и выше).

Различают актуальную кислотность определяемую наличием в почвенном растворе свободных неорганических и органических кислот (актуальная кислотность почвы выражается величиной рН = – lg [H⁺]), и потенциальную кислотность. По способу определения потенциальной кислотности различают обменную и гидролитическую кислотность.

Обменная кислотность обусловлена ионами водорода и алюминия, связанными с почвенным поглощающим комплексом (ППК). Эта форма кислотности определяется взаимодействием ППК с нейтральными солями (обычно используют 1 н раствор КСl):

Н⁺ К⁺

[ППК] Н⁺ + 3 KCl ↔ [ППК] К⁺ + 3 HCl

Н⁺ К⁺

Количество образовавшихся по этой реакции кислот отражает количество связанных с ППК ионов водорода, которые легко могут быть вытеснены в почвенный раствор другими ионами. В иных случаях в ППК могут преобладать ионы алюминия. Тогда при взаимодействии ППК с нейтральной солью происходит реакция:

K⁺

[ППК] Al³⁺ + 3 KCl ↔ [ППК] K⁺ + AlCl₃

K⁺

Ионы алюминия, выделенные из ППК, оказывают влияние на степень кислотности, поскольку гидролизуются с образованием ионов H⁺:

Al³⁺ + H₂О ↔ Al(OH)²⁺ + H⁺

Al(OH)²⁺ + H₂О ↔ Al(OH)₂⁺ + H⁺

Al(OH)₂⁺ + H₂О↔Al(OH)₃ + H⁺

Обменную кислотность оценивают по величине рН солевой вытяжки. Для количественного определения солевую вытяжку титруют раствором щелочи.

Гидролитическая кислотность почвы обусловлена ионами водорода и ионами алюминия, более прочно связанными с почвенным поглощающим комплексом и вытесняемыми из ППК при взаимодействии почвы с раствором гидролитически щелочной соли (обычно используют 1 н раствор ацетата натрия):

[ППК] Н⁺ + CH₃COONa ↔ [ППК] Na⁺ + CH₃COOН

Поскольку в результате реакции образуется слабая уксусная кислота, равновесие в большей степени сдвинуто вправо, т.е. происходит более полное вытеснение ионов водорода из ППК, чем по реакции с КСl. Таким образом, величина гидролитической кислотности всегда выше, чем величина обменной кислотности. Значения рН вытяжки после обработки почвы 1 н раствором CH₃COONa находятся в интервале 6,2 – 7,5, в отличие от рН 3,0 – 6,5, характерного для случая обработки почв раствором KCl. Характерно, что при этом в вытяжке, полученной обработкой почвы раствором ацетата натрия, соединений алюминия практически нет, что объясняется минимальной растворимостью в соответствующем интервале рН (6,2 – 7,5) Al(OH)₃, образующегося в результате гидролиза.

Величина рН не только характеризует степень деградации почв, но и определяет меры, необходимые для восстановления ее плодородия. Величина гидролитической кислотности используется на практике для расчета количества извести, необходимой для нейтрализации кислотности данной почвы.

Подвижным называется такой алюминий, который обнаруживается при обработке почвы раствором нейтральной соли (КСl), тесно связан с обменной кислотностью и обычно появляется при рН солевой вытяжки меньше 5,0...5,3, наряду с обменным водородом обусловливает обменную кислотность и позволяет установить природу почвенной кислотности.

Подвижный алюминий оказывает вредное действие на растительность и полезную микрофлору почвы. Растения угнетаются при содержании подвижного алюминия более 3...4 мг и погибает при количестве его 7...8 мг на 100 г почвы.

При обработке почвы 1,0 Н, раствором КСl в раствор переходят поглощенные водород и алюминий. Хлорид алюминия в водном растворе гидролизуется с образованием дополнительного количества соляной кислоты. Принцип метода заключается в том, что солевую вытяжку титруют дважды щелочью: первую пробу обычным титрованием, вторую предварительно добавив в нее фторид натрия или калия.

При первом титровании определяют сумму ионов Н⁺ и Аl³⁺ в солевой вытяжке. При втором титровании, при добавлении фторида натрия ионы алюминия связываются в комплексе:

АlСl₃ + 6 NaF → 3 NaCl + Na₃[AlF₆]

Вычитая из результатов первого титрования результаты второго, можем получить количество подвижного алюминия.

Щелочность почв – способность почвы подщелачивать почвенный раствор вследствие наличия в составе почвы гидролитически щелочных солей, а также обменного натрия. Различают актуальную и потенциальную щелочность. Актуальная щелочность определяется содержанием в почвенном растворе или водной вытяжке гидролитически щелочных солей, преимущественно карбонатов и гидрокарбонатов щелочных и щелочноземельных металлов (Na₂CO₃, NaHCO₃, Ca(HCO₃)₂). Актуальная щелочность может определяться значением pH водной вытяжки, а также титрованием водной вытяжки кислотой и оцениваться в мг-экв/100г почвы.

Потенциальная щелочность почв определяется содержанием обменного Na⁺, поскольку последний в определенных случаях может переходить в почвенный раствор, подщелачивая его. Щелочность почв принято оценивать только по значению актуальной щелочности.

В то же время, следует отметить, что актуальная и потенциальная щелочность теснейшим образом связаны друг с другом через процессы ионного обмена. Не могут существовать почвы, обладающие высокой актуальной щелочностью, обусловленной наличием свободных солей щелочных металлов, и не содержащие соответствующие катионы в составе ППК. Средства химической мелиорации засоленных почв всегда одновременно действуют на щелочность почв и состав ППК.

Оборудование и реактивы: рН-метр, технические весы, электроплитка, химические стаканы, цилиндр мерный, конические колбы, бюретка для титрования, пипетки на 25 мл, фильтры бумажные; 1 н раствор KCl; раствор фенолфталеина; 1,0 н раствор CH₃COONa; 0,02 н и 0,1 н раствор NaOH; 3,5% раствор NaF.