3.1.1. Определение нитратного азота дисульфофеноловым методом

Нитраты экстрагируют из почвы дистиллированной водой или 0,05%-ным раствором K₂SO₄ при соотношении почва : раствор 1 : 5. Более предпочтительно использование раствора K₂SO₄, поскольку в этом случае фильтрование вытяжки идет быстрее, и фильтрат получается прозрачным.

Ход анализа. К навеске свежей почвы массой 10-20 г (в зависимости от содержания нитратов) приливают пятикратное количество дистиллированной воды или 0,05%-ного раствора K₂SO₄ (50-100 мл) и взбалтывают 3 мин. Одновременно берут навеску почвы для определения гигроскопической воды.

Вытяжку фильтруют через плотный складчатый фильтр, предварительно промытый горячей безаммиачной водой до отсутствия окрашивания фильтрата в желтый цвет реактивом Несслера. Чтобы получить прозрачную вытяжку, нужно сразу как можно полнее перенести почву на фильтр. Почва задержит прохождение через фильтр тонкодисперсных частиц, создающих муть. Первые порции фильтрата (5-10 мл) отбрасывают. Если фильтрат мутный, его несколько раз перефильтровывают через тот же фильтр.

Если определение нитратов не может быть проведено сразу после приготовления вытяжки, в нее добавляют 2 капли (на 100 мл вытяжки) толуола. В консервированном виде вытяжка может храниться не более 2 дней.

Перед определением нитратов необходимо сделать качественное испытание на содержание в вытяжке NH₄⁺ и Cl^-. Выпаривание вытяжек, содержащих значительное количество аммония, и ионов Cl^- более 30 мг в 1 л, занижает количество нитратов.

Чтобы предотвратить отрицательное влияние аммония перед выпариванием вытяжки в фарфоровую чашку добавляют 2-3 капли 10%-ного раствора сернокислого калия.

Ионы хлора осаждают сернокислым серебром на основании показателей предварительного титрования.

К 10 мл вытяжки добавляют 0,5 мл 10%-ного раствора K₂CrO₄ и титруют раствором Ag₂SO₄ до розового окрашивания. К той части вытяжки, которую берут для определения нитратов, сернокислое серебро добавляют из расчета, где а – количество Ag₂SO₄ пошедшее на титрование, мл; с – количество вытяжки, взятое для выпаривания, мл; b – количество вытяжки, взятое для титрования, мл. Поскольку при титровании в присутствии K₂CrO₄ окраска раствора изменяется при избытке Ag₂SO₄, количество последнего по отношению к выпариваемому объему вытяжки берут на 10-15% меньше, чем найдено по результатам титрования. В случае почернения сухого остатка при выпаривании вытяжки в фарфоровой чашке выпаривание повторяют заново, уменьшив количество добавляемого к вытяжке сернокислого серебра.

По рекомендации Бремнера для осаждения ионов хлора к 100 мл вытяжки добавляют 0,1 г Ag₂SO₄ (в порошке), смесь взбалтывают 25 мин. Для осаждения избытка Ag⁺ в раствор добавляют в виде сухих реактивов, 0,2 г Са(ОН)₂ и 0,5 г MgCO₃, взбалтывают 5 мин. Суспензию фильтруют через сухой складчатый фильтр. В фильтрате определяют содержание нитратов.

В зависимости от ожидаемого содержания нитратов берут пипеткой 5-50 мл приготовленной вытяжки, помещают в фарфоровую чашку соответствующего объема и выпаривают на водяной бане досуха. Снимают чашку с сухим остатком и дают полностью охладиться.

В охлажденную чашку по каплям из пипетки приливают 1 мл дисульфофеноловой кислоты, стараясь смочить находящийся на дне и на боках чашки остаток. Сухой остаток тщательно растирают с дисульфофеноловой кислотой оплавленным концом стеклянной палочки. Растирание следует проводить не только в середине чашки, но и по бокам ее, где сухой остаток невиден. Оставляют чашку в покое на 10 мин (палочку не вынимать).

Приливают в чашку 15 мл дистиллированной воды, смачивая ею всю поверхность чашек, чтобы собрать все продукты нитрования. Нейтрализуют кислый раствор 20%-ным раствором NaOH или КОН до щелочной реакции. При удалении ионов хлора с помощью сернокислого серебра подщелачивание раствора проводят 10%-ным раствором NH₄OH. Использование NaOH или КОН может вызвать появление бурого оттенка при развитии желтой окраски раствора.

В присутствии нитратов жидкость после подщелачивания окрашивается в желтый цвет. Щелочь прекращают добавлять, когда раствор приобретет устойчивую желтую окраску или универсальная лакмусовая бумажка, опущенная в раствор, посинеет.

Окрашенный раствор переливают в мерную колбочку объемом 50 или 100 мл (в зависимости от количества нитратов), обмывают фарфоровую чашку вместе с палочкой 3-4 раза дистиллированной водой, которую присоединяют к раствору в мерной колбе. Доводят раствор в колбе дистиллированной водой до метки, закрывают пробкой, тщательно перемешивают и сразу же определяют оптическую плотность, поскольку интенсивность окраски почвенной вытяжки при стоянии снижается. Оптическую плотность измеряют при длине волны 400-450 нм. В качестве раствора сравнения используют дистиллированную воду, выпаренную и обработанную реактивами (дисульфофеноловой кислотой и щелочью) по аналогии с почвенным образцом. Если интенсивность окраски анализируемого раствора слишком велика, берут определенную его часть и разбавляют до нужного объема и определяют оптическую плотность разбавленного раствора. При расчете содержания нитратов в почве учитывают разбавление. Содержание нитратов в вытяжке находят по калибровочному графику.

Содержание нитратного азота в мг/кг почвы находят по формуле

где N-NO₃ содержание азота нитратов, мг/кг почвы; a – концентрация азота нитратов, найденная по калибровочному графику, мг/мл; V₀ – общий объем вытяжки, мл; V_k – объем колбы, в которую помещалась аликвота фильтрата после выпаривания и окрашивания, мл; 1000 – коэффициент пересчета на 1 кг почвы; Кн₂о – коэффициент пересчета на сухую почву; m – навеска почвы, г; V₁ – объем вытяжки взятый для определения нитратов, мл.

Пример расчета. Для определения содержания азота нитратов взято 20 г свежей почвы, общий объем вытяжки составил 100 мл, на окрашивание взято 15 мл фильтрата и после выпаривания и окрашивания перенесено в мерную колбу объемом 50 мл, Кн₂о равен 1,156, концентрация азота нитратов, найденная по калибровочному графику, составила 0,0014 мг/мл. Содержание нитратов равно:

Реактивы.

1. Раствор дисульфофеноловой кислоты. 30 г чистого фенола помещают в плоскодонную колбу емкостью 500 мл, приливают 200 мл конц. H₂SO₄ (пл. 1,84), закрывают колбу корковой пробкой со вставленной в нее длинной стеклянной трубкой (~ 50 см), служащей обратным холодильником. Конец трубки в пробке должен находиться на уровне ее нижней поверхности. Содержимое колбы хорошо перемешивают, после чего колбу опускают в кипящую водяную баню и держат в ней 6 час. После этого реактив охлаждают и хранят в склянке из коричневого стекла.

Реактив, хранящийся в холодном месте, может выкристаллизоваться. Кристаллы растворяют, поставив колбу в горячую воду. Разбавлять реактив водой не следует.

Для анализа можно использовать реактив – фенол-2,4-дисульфокислоту. Навеска его массой 50 г растворенная в 100 мл конц. H₂SO₄ (пл. 1,84) соответствует реактиву дисульфофеноловой кислоты, приготовление которого описано выше.

2. 20%-ный раствор NaOH или КОН. 20 г того или иного реактива растворяют в 100 мл дистиллированной воды.

3. 10%-ный раствор NH₄OH. В мерную колбу объемом 500 мл приливают примерно 200 мл дистиллированной воды, приливают 211 мл 25%-ного раствора NH₄OH, перемешивают, доводят дистиллированной водой до метки и снова перемешивают.

4. 10%-ный раствор K₂CrO₄. 10 г реактива растворяют в 100 мл дистиллированной воды.

5. Запасной эталонный раствор нитратного азота. 0,7216 г прекристаллизованного и высушенного при 100-105 °С до постоянной массы KNO₃ помещают в мерную колбу емкостью 1 л, растворяют в дистиллированной воде. Добавляют для консервации 1 мл толуола, доводят объем дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают. Полученный раствор содержит 0,1 мг N в 1 мл.

6. Рабочий эталонный раствор нитратного азота. Берут пипеткой 10 мл запасного эталонного раствора, переносят в мерную колбу емкостью 100 мл, доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Раствор содержит 0,01 мг N в 1 мл. Рабочий раствор нитрата калия не устойчив при хранении, его готовят непосредственно перед определением.

7. Серия рабочего эталонного раствора для калибровочного графика. Для построения калибровочного графика в фарфоровые чашки бюреткой отмеряют 2; 2,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 15,0 мл рабочего эталонного раствора, выпаривают и далее выполняют все операции, предусмотренные для окрашивания аликвоты анализируемой вытяжки.

8. При выражении результатов анализа в форме нитрат-ионов NO₃^- для приготовления запасного эталонного раствора берут 0,1631 г перекристаллизованного и высушенного до постоянной массы при 100-105 °С «х.ч.» KNO₃, растворяют в дистиллированной воде, прибавляют 1 мл толуола, доводят дистиллированной водой до объема 1 л и тщательно перемешивают. Раствор содержит 0,1 мг NO₃^- в 1 мл. Рабочий эталонный раствор готовят разбавлением запасного эталонного раствора в 10 раз, получая раствор с содержанием NO₃^- 0,01 мг/мл. Рабочий эталонный раствор используют для построения калибровочного графика