1.12.6 Тапсырма Калийдің және натрийдің (кальций мен магнийдің) ауыспалы катиондарын Шолленбергер әдісімен анықтау

Бұл әдіс жеңіл еритін тұздары, гипсі жоқ карбонатсыз, карбонатты топырақтардағы ауыспалы калийді (натрийді) аммоний ацетаты ерітіндісімен шығарып алып, соңынан калийді жалынды фотометрде мына схемамен анықтауға негізделген.

TCK K+ CH₃COONH₄ = TCK NH₄ + CH₃COOK

Егер суда ерігіш тұздар болса, оларды топырақ үлгісінен, 50 проценттік спиртпен жуу арқылы шығарып жібереді.

Жабдықтар мен заттар: топырақ үлгілері, саңылауы 1 мм елеуіш, конус колбалар, химиялық стакандар, воронкалар, сүзгі қағаздар, технохимиялық таразы (гирлерімен), жалынды фотометр.

Реактивтер

1) 1 М аммоний ацетаты СН₃СООNН₄;

2) қара хромоген ерітіндісі С₂₀Н₁₃О₇N₂SNa. 0,2 г тұзды 10 мл хлорлы аммиак буферінде ерітіп, 100 мл этиль спиртімен сұйылтады, қараңғыда сақтайды;

3) аммиакты буфер ерітіндісі. 20 г NH₄Cl тұзын дистилденген суда ерітіп, 100 мл-ге жеткізу; 81 мл NH₄ОН (25%-тік ерітінді не тығыздығы 0,92) 100 мл-ге жеткізу. Екі ерітіндіні де 1:1 есебімен қосып араластыру, сумен 1 л-ге жекізу;

4) дистилденген су.

Тапсырманы орындау

1) технохимиялық таразы да 10-20 г топырақ өлшеп алу;

2) топырақты 1 М аммоний ацетаты ерітіндісімен (рН 6,6-7,0) кальцийге теріс реакцияға дейін декантациялап жуу. Бұл үшін пробиркаға 2-3 мл сүзінді құйып, 3 тамшы қара хромоген қосады. Шарап-қызыл бояудың болуы кальций мен магнийдің ауыспалы катиондарының толық ығыстырылмағанын көрсетеді. Бұл ретте кальций мен магнийге теріс реакция болғанша жууду жалғастырады;

3) калийді немесе натрийді жалынды фотометрде (1.12.5 тапсырманы қара) анықтау;

4) егер топырақта жеңіл еритін тұздар болса, онда осы тәжірибемен қатар бос анықтауды жүргізу. Ол үшін топырақты дистилденген сумен өндеу және оның сулық сығындысынан калийді және натрийді жалынды фотометрде анықтап, жеңіл еритін тұздарға түзету табу.

Тұз ерітіндісінің және су сығындысының нәтижелерінің айырмасы бойынша калийдің немесе натрийдің ауыспалы катиондарының нақты мөлшерін анықтайды.

1.12.7 Тапсырма Кальций және магнийдің ауыспалы катиондарын комплексометриялық әдіспен анықтау

Ауыспалы катиондарды комплексометриялық әдіспен анықтау комплексондардың (органикалық қосындылардың) 2 және 3 валентті металдар катиондары мен суда еритін комплексішілік (тұнбаға түспейтін) қосындылар түзуіне, соңғыларының мөлшерін тиісті индикатор қосып титрлеу арқылы табуға негізделген.

Химиялық талдау жұмыстарында комплексондардың екі түрін қолданады. Олардың бірі индикаторлар ретінде қолданылады, олар Са²⁺, Mg²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺ катиондарымен берік емес, еритін түсі бастапқы ерітінділердің түсінен өзгеше боялған қосындылар түзеді. Индикатор комплексондарға қара хромоген жатады. Басқа комплексондар жоғарыдағы катиондармен беріктеу, бірақ түссіз, еритін қосындылар жасайды. Олардың ішінде натрийі, басқа катиондарға ауысатын трилон Б – этилендиамин – тетрасірке қышқылының қос натрийлі тұзы кең қолданылады. Сулық сығындының кальций және магний катиондарының комплексон – индикатор мен өзара әсерінен боялған қосындылар түзіліп, трилон Б-мен титрлегенде біршама тұрақты түссіз қосындыларға өтеді. Трилон Б-ның шығындаған мөлшеріне қарай Са²⁺ және Mg²⁺ ауысу катиондарының жиынтығын есептеп шығарады. Са²⁺ , Mg²⁺ катиондарын анықтау алдында сілтілік жер негіздерінің карбонаттарына тексеру жасайды. Ол үшін 1 г топырақты фарфор табақшаға салып, бірнеше тамшы дистилденген сумен ылғалдайды, үстіне 1-2 мл 10 проценттік НСl ерітіндісін қосады. Топырақтың көпіршіктенуіне байланысты карбонаттардың бар екенін шамалайды.

Мұнан соң жеңіл еритін тұздардың және гипстің бар екенін тексереді. Ол үшін фарфор табақшаға 1 г топырақ салып, 5 есе (5 мл) сумен (гипс үшін үлгіні 1 %-тік HСl ерітіндісімен) өңдейді, табақшадағы топырақты 3 пробиркаға сүзіп, біріншісіне AgNO₃ (СІ – ды сапалық анықтау үшін) екіншісіне ВаСІ₂ (SO^2-₄-ті анықтау үшін), үшіншісіне (NH₄)C₂O₄ (Ca – ді анықтау үшін) қосады. Егер топырақта сілтілік жер негіздердің карбонаттары, гипс және жеңіл еритін тұздар болмаса, Са²⁺ және Мg²⁺ ауыспалы катиондарын анықтауды жүргізеді (егер топырақта карбонаттар мен гипс болса, бұл әдісті қолданбайды.)

Жабдықтар мен заттар: топырақтар үлгілері, саңылауы 1 мм елеуіш, фарфор табақшалар, пробиркалар, пипеткалар, бюреткалар, сыйымдылығы 200-500 мл өлшемді колбалар, 250 мл конус колбалар, электроплитка немесе газ жандырғышы, аналитиқалық таразылар.

Реактивтер 1) трилон Б ерітіндісі C₁₀H₁₄O₈N₂Na  2H₂O; 2) хлоридті – аммиакты буфер ерітіндісі; 3. Қара хромоген ерітіндісі C₂₀H₁₃O⁷N₂SNa; 4) мурексид C₈H₈N₆O₆  H₂O; 5) натрий сульфиді ерітіндісі Na₂S  9H₂O; 6) тұз қышқылды гидроксиламиннің 1 проценттік ерітіндісі NH₂OH  9H₂O; 7) 10 проценттік NaOH немесе КОН ерітіндісі; 8) 10 проценттік НСІ ерітіндісі; 9) AgNO₃; 10) 1М NaCl ерітіндісі; 11) ВаСІ; 12) (NH₄)₂ С₂О₄; 13) Са, Mg, Cu-ның бар екеніне тексерілген дистилденген су.

Тапсырманы орындау

А) Са²⁺ және Mg²⁺ - ді ерітіндіге ығыстырып шығару

1) саңылауы 1 мм елеуіштен өткізілген ауа-құрғақ топырақтың үлгісінен аналитиқалық таразыда 2-20 г топырақ өлшеп алу;

2) 1М NaCl ерітіндісімен Са²⁺ және Mg²⁺ катиондарын ығыстырып шығару (декантация – тұндыру әдісімен);

3) толық ауысуды анықтау. Ол үшін пробирқаға 2-3 мл сүзінді құйып, 3 тамшы қара хромогенді қосу. Шарап – қызыл бояудың болуы Са²⁺ және Mg²⁺ катиондарына теріс реакцияға дейін шаяды;

4) топырақтан Са²⁺, Mg²⁺ толық ығыстарылған білгеннен кейін катиондар хлоридтер түрінде жүрген сүзіндіні сыйымдылығы 200-500 мл өлшемді колбаларға ауыстыру;

5) колбадағы сұйықты дистилденген сумен белгісіне дейін жеткізу жақсы араластыру;

6) ауысу катиондарын комплексометриялық әдіспен сандық анықтауды жүргізу (алдымен Са²⁺ және Mg²⁺ катиондарының жиынтығын анықтау, сонан соң Са²⁺ мөлшерін Mg²⁺ - ден айырмасы бойынша табу.

Б) Са²⁺ және Mg²⁺ - дін жиынтығын анықтау

1) пипетка мен 50 мл сүзінді алып, сыйымдылығы 250 мл конус колбаға құю;

2) колбаны асбест торы бар электроплиткаға немесе газ жандырғышына қойып, 70-80⁰С – ға дейін (бу шыққанша) қыздыру;

3) 2 мл Na сульфидінің ерітіндісін (анықтауға кедергі болатын мыстың иондарын қосып алу үшін) және 5 тамшы гидроксиламин (марганец иондарының кері әсерін болдырмау үшін ) қосу;

4) пипеткамен 5 мл хлорлы аммиакты буфер ерітіндісін (рН 10 – ға дейін сілтілеу үшін) және 15 тамшы қара хромогенді (комплексон-индикатор ретінде) құю. Ерітіндіде шарап-қызыл түстің пайда болуы, онда Са – индикатор, Mg – индикатор кешендерінің түзілгенін көрсетеді;

5) колбадағы сұйықты шарап – қызыл түстен көгілдір немесе көк түске ауысқанша трилон Б ерітіндісімен титрлеу. Мұнда күлгін түс пайда болуынан бастап трилон Б-ны бір тамшыдан қосып тез шайқай отырып, титирлеуді абайлап жүргізеді. Мұнда титрлеуге кететін 0,05 М трилон Б ерітіндісінің шамасы 5 мл-ден немесе 0,025 М ерітіндісінің шамасы 10 мл – ден аспайды. Себебі, титрленуші ерітіндіде Са және Mg иондарының мөлшері 0,25 ммольден артпауы керек.

Ескерту: титрленуші ерітіндідегі Са және Mg иондарының қажетті мөлшерін ерітіндінің көлемін азайту (100 мл – ден 5 мл-ге дейін) және трилон Б ерітіндісінің концентрациясын өзгерту (0,005-тен 0,05 М-ге дейін) арқылы реттейді.

6) Са²⁺ және Mg²⁺ ауыспалы катиондарының шамасын миллимольмен мына формула арқылы есептеу

Х =

а  М  К1  К2  100К c

(34)

мұндағы а – титрлеуге кеткен трилон Б ерітіндісінің мөлшері, мл;

М –трилон Б ерітіндісінің молярлық концентрациясы

К₁- трилон Б ерітіндісінің молярлық концентрациясына түзету коэффициенті;

К₂- талдауға алынған ерітіндіні барлық көлемге (егер 250 мл – ден 50 мл алынса, К₂=5) есептеу коэффициентті;

К – құрғақ топыраққа ауыстыру коэффициенті,

с – топырақ өлшемі, г.

В) Са²⁺ ауыспалы катионын анықтау

1) пипеткамен 50 мл сүзінді алып, сыйымдылығы 250 мл конус колбаға құю;

2) оның үстіне пипеткамен 2 мл Na сульфидін құю;

3) гидроксиламиннен 5 тамшы қосу;

4) ерітіндіні рН 12-ге дейін сілтілеу үшін 10 проценттік NaOH немесе КОН ерітіндісінен 2 мл құю. Сонан соң комплексон-индикатор ретінде 50-60 мг құрғақ мурексид ұнтағын қосу. Мұнда Са катионымен мурексидтың қызғылт немесе қошқыл қызыл түсті тұзы түзіледі;

5) колбадағы қоспаны тез трилон Б ерітіндісінің күлгін түске өткенше титрлеу. Күлгін түстің пайда болуы титрлеудің аяқталуын көрсетеді және трилон Б – ның тамшысынан түсі өзгермейді.Сондықтан титрлеудін аяқталуын дәл анықтау үшін, бақылау ретінде алдын-ала аздап артық титрленген үлгіні дайындайды;

6) ауыспалы кальцийдің мөлшерін жоғарыдағы кальций мен магний катиондарының жиынтығын анықтау формуласымен есептейді.