1.5.3. Определение железа фотометрическим методом
Валовое содержание Fe2O3 в суглинистых и глинистых почвах обычно составляет несколько процентов (1,5-6). Его распределение в почвенном профиле является важным диагностическим признаком и позволяет выявить направленность почвообразовательного процесса. При валовом анализе почв для определения содержания железа используют различные методы: атомно-абсорбционную спектроскопию, комплексонометрическое титрование и др.
Широкое распространение получил фотометрический метод с использованием сульфосалициловой кислоты. В зависимости от рН среды сульфосалициловая кислота образует с Fe3+ три различно окрашенных комплексных соединения. При рН 2-3 образуется комплексное соединение красно-фиолетового цвета, при рН 4-8 – коричневато-оранжевого цвета. В щелочной аммиачной среде (рН 8-11) железо образует с сульфосалициловой кислотой внутрикомплексное железосульфосалицилатное соединение, окрашенное в желтый цвет. Желтая окраска этого соединения устойчива в течение месяца и более. Сульфосалициловая кислота образует устойчивые комплексные соединения со многими металлами, поэтому при проведении анализа добавляют ее избыток, чтобы предотвратить осаждение гидроксидов Al, Mg, Ca. Для предотвращения осаждения гидроксида марганца в раствор предварительно добавляют гидроксиламин солянокислый.
Ход анализа. В мерную колбу объемом 100 мл отбирают 10-25 мл фильтрата кремниевой кислоты. Приливают 25 мл воды, прибавляют 0,5 г гидроксиламина и 5-10 мл 25 % раствора сульфосалициловой кислоты. Раствор в колбе перемешивают и прибавляют аммиак до появления слабого запаха. Если раствор помутнеет от выпадения гидроксидов металлов, то для их растворения добавляют еще сульфосалициловой кислоты. Раствор снова перемешивают и добавляют еще 2 мл аммиака. Окрашенный желтый раствор доливают до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и через 10 мин измеряют оптическую плотность в области длин волн 420-430 нм.
Калибровочный график готовят из стандартного раствора, содержащего в 1 мл 0,1 мг Fe2O3. В мерные колбы объемом 100 мл приливают 1, 2, 3, 4, 5, 8 мл стандартного раствора железа, прибавляют 25 мл воды и затем приливают то же количество сульфосалициловой кислоты и аммиака, как и в исследуемый раствор. Через 10 мин измеряют оптическую плотность. По отсчетам строят график зависимости оптической плотности от концентрации Fe2O3 и находят содержание железа в испытуемой пробе, после чего вычисляют его содержание в почве по формуле:
где а – содержание железа, найденное по калибровочному графику, мг/100 мл; V0 – общий объем фильтрата от кремниевой кислоты; V1 – объем фильтрата, взятый для определения железа; m0 – навеска прокаленной почвы, г; 100 – коэффициент пересчета на 100 г почвы; 1000 – коэффициент перевода мг в г.
Пример расчета. Для определения железа в мерную колбу объемом 100 мл взято 10 мл фильтрата от кремниевой кислоты из колбы объемом 250 мл. Количество Fe2O3 найденное по калибровочному графику равно 0,88 мг/100мл, навеска прокаленной почвы – 1,0224 г. Содержание Fe2O3 равно:
Реактивы.
1. 25%-ный раствор сульфосалициловой кислоты. 25 г сульфосалициловой кислоты растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе объемом 100 мл. Раствор хранят в темной склянке с притертой пробкой.
2. 25%-ный раствор аммиака, не содержащий СО2.
3. Стандартный раствор железа. 0,6040 г «х.ч.» железо-аммонийных квасцов (NH4)2SO4 ∙ Fe2(SO4)3 ∙ 24H2O растворяют в 1 л 5%-ного раствора H2SO4 (не содержащего Fe3+). Добавляют 2 капли конц. HNO3 (пл. 1,4) для окисления закисного железа и тщательно перемешивают. Раствор содержит 0,1 мг Fe2O3 в 1 мл. Стандартный раствор может быть приготовлен из ГСО – государственных стандартных образцов.
4. 5%-ный раствор H2SO4. 29,3 мл конц. H2SO4 (пл. 1,84) приливают в мерную колбу емкостью 1 л, содержащую примерно 800 мл дистиллированной воды, перемешивают, доводят дистиллированной водой до метки и снова перемешивают.