- •В.Г. Мамонтов, а.А. Гладков практикум по химии почв Москва 2014
- •Введение
- •Раздел I. Валовой анализ
- •1.1. Способы разложения почв
- •1.1.1. Разложение почв кислотами.
- •1.1.2. Разложение почв сплавлением.
- •1.1.3. Разложение почвы спеканием.
- •1.2. Определение гигроскопической влажности
- •1.3. Определение потери при прокаливании
- •1.4. Спекание почвы с содой
- •1.5. Анализ элементного состава почв
- •1.5.1. Определение кремния желатиновым методом
- •Пример расчета. Для спекания взято 1,0224 г прокаленной почвы. Масса прокаленного осадка SiO2 составила 0,8014 г. Содержание SiO2 равно:
- •1.5.2. Определение полуторных оксидов гравиметрическим методом
- •1.5.3. Определение железа фотометрическим методом
- •1.5.4. Определение алюминия фотометрическим методом
- •1.5.5. Вычисленное содержание алюминия по разности
- •1.5.6. Определение кальция и магния комплексонометрическим методом
- •1.5.6.1. Определение кальция
- •1.5.6.2. Определение суммы кальция и магния
- •1.5.7. Пероксидный метод определения титана
- •1.5.8. Определение фосфора фотометрическим методом
- •1.6. Методы определения карбонатов
- •1.6.1.000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 Ацидометрическое определение карбонатов
- •1.6.2. Алкалиметрическое определение карбонатов по ф.И. Козловскому
- •1.7. Определение гипса
- •1.7.1. Солянокислый метод определения гипса
- •1.7.2. Определение гипса по н.Б. Хитрову
- •1.8. Способы выражения результатов валового анализа
- •1.9. Пересчеты данных валового анализа
- •1.10. Использование данных валового анализа
- •1.10.1. Использование элементного состава для суждения о генезисе почв.
- •1.10.2. Использование элементного состава для оценки потенциального плодородия почвы.
- •1.10.3. Использование данных элементного состава для расчета молекулярных отношений
- •1.10.4. Использование данных элементного состава для расчета запасов химических элементов
- •Пример расчета. Найти запас SiO2 в т/га если его содержание равно 80,63 %, плотность сложения почвы 1,18 г/см3, мощность слоя 9 см.
- •1.10.5. Использование данных элементного состава при изучении биологического круговорота веществ
- •1.10.6. Использование данных элементного состава для
- •1.10.6.1. Метод прямого сравнения
- •1.10.6.2. Методы стабильного компонента
- •1.10.6.2.1. Метод молекулярных отношений
- •1.10.6.2.2. Метод элювиально-аккумулятивных (еа) коэффициентов
- •1.10.6.2.3. Метод баланса веществ
- •1.10.7. Использование данных элементного состава для диагностики минералов илистой фракции.
- •Контрольные вопросы
- •Раздел II. Ионно-солевой комплекс почв
- •2.1. Метод водной вытяжки
- •2.1.1. Влияние солей на сельскохозяйственные культуры
- •2.1.2. Достоинства и недостатки водной вытяжки как метода изучения засоленных почв
- •2.1.3 Анализ водной вытяжки
- •2.1.3.1. Определение величины рН водной вытяжки
- •2.1.3.2. Определение величины сухого остатка
- •2.1.3.3. Определение величины прокаленного остатка
- •2.1.3.4. Определение щелочности от растворимых карбонатов
- •2.1.3.5. Определение общей щелочности
- •2.1.3.6. Определение хлорид-ионов аргентометрическим методом по Мору
- •2.1.3.7. Определение сульфат-ионов
- •2.1.3.7.1. Гравиметрический метод определения сульфат-ионов
- •2.1.3.7.2. Фотометрический метод определения сульфат-ионов
- •2.1.3.8. Определение ионов кальция и магния комплексонометрическим методом
- •2.1.3.8.1. Определение кальция
- •Титрование кальция по индикатору флуорексону
- •2.1.3.8.2. Определение суммы кальция и магния
- •2.1.3.9. Определение натрия и калия
- •2.1.3.9.1. Определение натрия и калия методом фотометрии пламени
- •2.1.3.9.2. Определение содержания натрия и калия по разности
- •Форма 4. Данные анализа водной вытяжки
- •2.1.4. Интерпретация данных водной вытяжки
- •2.1.4.1. Характеристика солевого режима почв по величине сухого остатка
- •2.1.4.2. Оценка химизма (типа) засоления почв.
- •2.1.4.2.1. Общие принципы оценки химизма засоления почв
- •2.1.4.2.2. Оценка степени засоления почв по содержанию токсичных ионов
- •2.1.4.2.3. Оценка степени засоления почв по «суммарному эффекту» токсичных ионов
- •2.1.5. Расчет промывной нормы
- •2.2. Кислотно-основные свойства и катионообменная способность почв
- •2.2.1. Общие представления о кислотно-основных свойствах почв
- •2.2.1.1. Определение рН потенциометрическим методом
- •2.2.2. Общие представления о катионообменной
- •2.2.2.1. Оценка эффективной емкости катионного обмена
- •2.2.2.2. Определение стандартной емкости катионного обмена по Бобко-Аскинази в модификации цинао
- •2.2.2.3. Определение суммы обменных оснований методом Каппена-Гильковица
- •2.2.2.4. Определение обменной кислотности по Дайкухара
- •2.2.2.5. Определение обменных водорода и алюминия по Соколову
- •2.2.2.6. Определение гидролитической кислотности по Каппену
- •2.2.2.7. Определение обменных катионов по методу Гедройца
- •2.2.2.7.1. Определение обменного кальция
- •2.2.2.7.2. Определение суммы обменных кальция и магния
- •2.2.2.7.3. Определение обменных натрия и калия методом фотометрии пламени
- •2.2.2.8. Определение обменных катионов по методу Шолленбергера
- •2.2.2.9. Определение обменных катионов по методу Пфеффера в модификации в.А. Молодцова и и.В. Игнатовой
- •2.2.2.9.1. Определение обменного кальция комплексонометрическим методом
- •2.2.2.9.2. Определение суммы обменных кальция и магния комплексонометрическим методом
- •2.2.2.9.3. Определение обменных натрия и калия методом фотометрии пламени
- •2.2.3. Использование результатов определения катионообменной способности почв
- •2.2.3.1. Вычисление степени насыщенности почв основаниями
- •2.2.3.2. Расчет дозы извести
- •2.2.3.3. Вычисление степени солонцеватости почв
- •2.2.3.4. Расчет дозы гипса
- •Контрольные вопросы
- •Раздел III. Обеспеченность почв основными элементами питания
- •3.1. Методы определения доступных для растений форм азота
- •3.1.1. Определение нитратного азота дисульфофеноловым методом
- •3.1.2. Определение аммонийного азота
- •3.1.3. Определение щелочногидролизуемого азота по Корнфилду
- •3.2. Методы определения доступных для растений форм фосфора и калия
- •3.2.1. Калориметрическое определение подвижного фосфора по фосфорномолибденовой сини
- •3.2.1.1. Восстановление молибдена фосфорномолибденовой кислоты двухлористым оловом
- •3.2.1.2. Восстановление молибдена фосфорномолибденовой кислоты аскорбиновой кислотой
- •3.2.2 Определение подвижного калия методом фотометрии пламени
- •3.2.3. Определение подвижных фосфатов и калия по методу Кирсанова
- •3.2.4. Определение подвижных фосфатов и калия по методу Чирикова
- •3.2.5. Определение подвижных фосфатов и калия по методу Мачигина
- •3.3. Методы определения микроэлементов – тяжелых металлов
- •3.3.1. Определение микроэлементов-тяжелых металлов с помощью 1 н. Раствора hno3
- •3.3.2. Определение микроэлементов-тяжелых металлов с помощью ацетатно-аммонийного буферного раствора с рН 4,8
- •Контрольные вопросы
- •Раздел IV. Органическое вещество почвы
- •4.1. Подготовка почвы для определения содержания и состава гумуса
- •4.2. Методы определения содержания общего гумуса почвы
- •4.2.1. Прямые методы определения содержания углерода органических соединений (гумуса) почвы.
- •4.2.2. Косвенные методы определения содержания углерода органических соединений (гумуса) почвы
- •4.2.2.1. Определение гумуса методом и.В.Тюрина в модификации в.Н.Симакова
- •4.2.2.2. Другие модификации метода и.В. Тюрина.
- •4.2.2.2.1. Спектрофотометрический метод определения содержания гумуса (д.С. Орлов, н.М. Гриндель)
- •4.2.2.2.2. Определение содержания органического углерода почвы методом и.В.Тюрина в модификации б.А.Никитина.
- •4.3. Методы определения общего содержания азота почвы.
- •4.3.1. Определение общего содержания азота методом Кьельдаля.
- •4.3.2. Определение общего содержания азота микрохромовым методом и.В. Тюрина.
- •4.4. Использование данных по содержанию общего гумуса и азота
- •4.4.1. Расчет отношения c:n
- •4.4.2. Вычисление запасов гумуса, углерода и азота.
- •4.5. Методы определение группового и фракционного состава гумуса.
- •4.5.1. Определение группового и фракционного состава гумуса по методу и.В. Тюрина в модификации в.В.Пономаревой и т.А.Плотниковой (1968)
- •4.5.2. Определение группового и фракционного состава гумуса по модифицированной схеме в.В.Пономаревой и т.А. Плотниковой (т.А. Плотникова, н.Е. Орлова, 1984).
- •Ход анализа
- •4.5.3. Ускоренный пирофосфатный метод определения состава гумуса по м.М. Кононовой и н.П. Бельчиковой
- •4.6. Методы изучения некоторых свойств гумусовых кислот при анализе фракционно-группового состава гумуса
- •4.6.1. Определение порога коагуляции гуминовых кислот.
- •4.6.2. Оптические свойства гумусовых веществ.
- •4.6.2.1. Электронные спектры поглощения гумусовых веществ
- •4.6.2.2. Определение коэффициента цветности q4/6
- •4.6.3. Гель-хроматография гумусовых веществ
- •4.7. Показатели гумусового состояния почв
- •Продолжение таблицы 31
- •4.8. Методы определения содержания и состава органического вещества в болотных торфяных почвах.
- •4.8.1. Определение потери при прокаливании и зольности торфа.
- •4.8.2. Одновременное определение общего содержания углерода и азота в торфяных почвах методом Анстета в модификации в.В. Пономаревой и т. А. Николаевой
- •Вычисление результатов анализа
- •Реактивы.
- •4.8.3. Определение общего содержания азота в растительных материалах (торфах, лесных подстилках и пр.) методом к.Е. Гинзбурга и г.М. Щегловой
- •4.8.4. Определение содержания органического азота в вытяжках из торфов микрохромовым методом и.В. Тюрина
- •4.8.5. Определение состава органического вещества торфяно-болотных почв по методу в.В. Пономаревой и т.А. Николаевой.
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Раздел I. Валовой анализ …………………………………………..…………5
- •Раздел II. Ионно-солевой комплекс почв……………………………70
- •Раздел III. Обеспеченность почв элементами питания….....158
- •Раздел IV. Органическое вещество почв……………………………190
3.2.1. Калориметрическое определение подвижного фосфора по фосфорномолибденовой сини
Калориметрическое определение фосфора основано на восстановлении MoVI фосфорномолибденовой гетерополикислоты с образованием «молибденовой сини» – комплекса фосфорномолибденовой кислоты, в зависимости от содержания фосфора окрашенного в синий или голубой цвет. Решающим фактором образования «молибденовой сини» является реакция среды. В щелочной среде гетерополикислота полностью разлагается, образуя соли фосфорной и молибденовой кислот, в сильнокислых растворах она также неустойчива. Поэтому кислотность среды – количество кислоты в растворе должно быть оптимальным.
Другим важным условием образованием окрашенного комплекса является концентрация молибдена в растворе. При избытке молибдат-ионов могут образоваться две сини: фосфорномолибденовая и молибденовая. Это приведет к ошибке определения, поскольку количественное определение фосфора основано на учете содержания в растворе фосфорномолибденовой сини.
При анализе почв для восстановления молибдена обычно используют двухлористое олово или аскорбиновую кислоту.
Поскольку состав получаемого окрашенного комплекса зависит от кислотности среды, концентрации молибдата аммония и свойств восстановителя, необходимо строго следовать указаниям используемой методики.
3.2.1.1. Восстановление молибдена фосфорномолибденовой кислоты двухлористым оловом
5-20 мл фильтрата помещают в мерную колбу объемом 50 мл, разбавляют дистиллированной водой примерно до 30-40 мл и доводят раствор до определенного рН. Для этого к раствору добавляют 2-3 капли α- или β-динитрофенола бесцветного в кислой среде и окрашивающего раствор в желтый цвет в щелочной среде.
Если после добавления индикатора раствор остается бесцветным, то нейтрализуют его 10%-ным раствором NH4OH до желтой окраски, а затем обесцвечивают раствор каплями 10%-ного раствора H2SO4.
Если после добавления индикатора раствор окрашивается в желтый цвет, то прибавляют 10%-ный раствор H2SO4 до его обесцвечивания.
После нейтрализации фильтрата приливают в колбочку 2 мл 2,5%-ного раствора молибденовокислого аммония в серной кислоте, доводят дистиллированной водой почти до метки, перемешивают и добавляют 3 капли 2,5%-ного раствора двухлористого олова, сразу же закрывают колбу сухой чистой пробкой и перемешивают 3-4-кратным перевертыванием колбы.
Синяя окраска раствора появляется довольно быстро, но максимальная интенсивность ее наблюдается через 5-10 мин после начала окрашивания, а затем интенсивность окраски снижается. Поэтому оптическую плотность окрашенного раствора измеряют при длине волны 630 или 840-882 нм спустя 5-7 мин и в течение 15-20 мин после начала окрашивания.
При использовании для окрашивания фильтрата мерных колб объемом 100 мл увеличивают объем добавляемых реактивов (2,5%-ного молибденовокислого аммония и 2,5%-ного двухлористого олова) в два раза.
Если окраска раствора не чисто-синяя, а мутно-зеленоватая (что может быть связано с малым содержанием P2O5, избытком Fe3+ или присутствием органических веществ), следует повторить окрашивание с большим количеством вытяжки или восстановить Fe3+ металлическим алюминием, или же окрашенные вытяжки предварительно обесцветить активированным углем и сильно разбавить. Для восстановления Fe3+ 2 мл вытяжки переносят в стаканчик на 50 мл, разбавляют дистиллированной водой до 30 мл и нагревают до кипения. Снимают с огня и прибавляют в горячий раствор на кончике ножа немного порошка металлического алюминия. Осторожно перемешивают раствор круговым движением и оставляют стоять для охлаждения до комнатной температуры. Если после охлаждения раствора остается остаток алюминия, его отфильтровывают через беззольный фильтр, собирая фильтрат в мерную колбу объемом 50 мл. Обмывают стаканчик и фильтр дистиллированной водой в туже колбу, после чего проводят окрашивание вытяжки как описано выше и определяют величину оптической плотности.
Реактивы.
1. Индикатор α-динитрофенол, или 2,4-динитрофенол; β-динитрофенол, или 2,6-динитрофенол с общей химической формулой (C6H4O5N2). Насыщенный водный раствор этих индикаторов готовят растворением 0,25 г соли в 100 мл воды при нагревании до 50 °С. На следующий день сливают прозрачный раствор с выпавших кристаллов и используют в работе, а кристаллы сохраняют.
2. 2,5%-ный раствор молибденовокислого аммония в 10 н. H2SO4. Сначала готовят раствор кислоты. В колбу, желательно из термостойкого стекла, помещают 500 мл дистиллированной воды и осторожно, при перемешивании приливают 280 мл конц. H2SO4 (пл. 1,84). При растворении серной кислоты происходит сильный разогрев жидкости, поэтому колбу ставят на асбест или асбестовую сетку. Оставляют раствор охладиться до комнатной температуры. Пока раствор кислоты охлаждается, готовят водный раствор молибденовокислого аммония. 25 г перекристаллизованного* (NH4)6Mo7O24 ∙ 4H2O растворяют в 200 мл дистиллированной воды, нагретой до 60 °С: если в растворе есть механические примеси, его отфильтровывают. Охлаждают полученный раствор до комнатной температуры.
Приливают приготовленный раствор молибденовокислого аммония к раствору серной кислоты небольшими порциями при постоянном перемешивании. После охлаждения полученного раствора до комнатной температуры доводят общий объем раствора дистиллированной водой до 1 л, хорошо перемешивают и переливают в бутыль из оранжевого стекла с притертой пробкой. Раствор устойчив и может храниться длительное время.
*Перекристаллизация необходима по той причине, что при хранении молибдат аммония выветривается и теряет часть NH3. Ее выполняют следующим образом: 100 г или больше молибдата аммония («х.ч.») растворяют примерно в 200 мл дистиллированной воды, нагретой до 60 °С. Прибавляют аммиак до запаха, перемешивают и фильтруют горячий раствор в кристаллизатор. После суточного стояния отделяют выпавшие кристаллы от маточного раствора с помощью воронки Бюхнера и высушивают их на воздухе между листами фильтровальной бумаги.
3. 2,5%-ный раствор двухлористого олова. 2,5 г SnCl2 ∙ 2H2O растворяют при нагревании в 24 мл конц. HCl (пл. 1,19). После охлаждения доводят дистиллированной водой объем раствора до 100 мл. Растворение двухлористого олова непосредственно в 10%-ном растворе HCl идет медленно и иногда при этом выпадает небольшая муть. Наличие мути не мешает определению фосфора, так как при взаимодействии с кислым раствором молибденовокислого аммония она исчезает. В работе используют только свежеприготовленный раствор двухлористого олова.
4. Алюминий металлический. Порошок или стружка.