1.13.8 Сульфаттарды және кальцийді сапалық анықтау

Жабдықтар мен заттар: кельсабы бар келі , технохимиялық таразылар (гирлерімен), сүзгі қағаз, воронкалар, сыйымдылығы 200 мл және 100 мл колбалар, темір штатив, пробиркалар, диаметрі 5 см-дей фарфор табақшалар.

Реактивтер

1) 10 проценттік азот қышқылы ерітіндісі HNO₃. 50мл концентрациялы (тығыздығы 1,4 г/см³) азот қышқылын дистилденген сумен сұйылтып 1 л-ге жеткізеді;

2) 0,1 н азот қышқылды күміс ерітіндісі 17 г х.т. AgNO₃ тұзын дистилденген суда ерітіп, араластырып 1 л-ге жеткізеді;

3) 10 проценттік НСІ ерітіндісі. 236 мл күшті концентрациялы НСІ –ды (т.1,19) дистилденген суда сұйылтып, көлемін 1 л-ге жеткізеді;

4) 20 проценттік ВаСІ₂ ерітіндісі . 100 г барий хлориді тұзын 500мл дистилденген суда ерітеді;

5)күкірт қышқылындағы дифениламин ерітіндісі. 0,5 г C₁₂H₁₁N тұзын химиялық стаканға салып, шыны таяқшамен бірдейіне араластыра отырып, 100 мл т. 1,84 H₂SO₄ құяды және қызып кетендіктен, өте абайлап 20 мл дистилденген су қосады;

6) 4 проценттік қымыздық қышқылды аммоний (NH₄)₂C₂O₄;

7) қызыл қан тұзы (кристалл) немесе темір синеродты калий K₃Fe₂(CN)₆;

8) 10 проценттік роданды калий ерітіндісі. 10 г х.т KCNS тұзын сыйымдылығы 100 мл колбада дистилденген сумен ерітіп, белгісіне дейін жеткізеді.

Тапсырманы орындау

Колбада қалған тұз қышқылды сығындыны воронка арқылы сүзеді. Сүзіндіден бір пробиркаға 5 мл, екінші пробирқаға 10 мл құйып алып, жоғарыдағы жазылған әдіспен сульфаттарды және кальцийді сапалық анықтайды. Қорытындысын кестеге түсіреді.

Ерітіндіде бар элементті (қосындыны) плюс (+), ал жоқ болса минус (-), белгілерімен белгілейді.

1.13.1 кесте – Топырақты сапалық талдаудың қорытындылары

Үлгі № қысқаша- сипаты	Карбонаттар (қайнауы бойынша)	Сулық сығынды				Тұз қышқылды сығынды
		хлор идтер	сульфаттар	нитраттар	кальций	Темір оксиді	Сульфат тар	Кальций
№ (шурф 6, В қабаты)	+ күшті қайнады	+ әлсіз опалесценция	+ әлсіз лайлану	-	+ әлсіз лайл	+ өте әлсіз боялу	+ күшті лайлану	+ көп тұнба

1.14 Топырақтың қышқылдығы (топырақ ерітіндісінің реакциясы)

Топырақ ерітіндісі – оның өте активті және өзгермелі бөлігі. Топырақ ерітіндісінің концентрациясы кеміген сайын, оның қатты фазасынан заттар ерітіндіге шығады, ал концентрация өскен сайын, заттардың белгілі бөлігі ерітіндеп шығып, тұнбаға түсіп, топырақтың қатты фазасында қосылады.

Топырақ ерітіндісінің қышқыл реакциясы көмір қышқылының топырақ ылғалындағы диссоциациясынан, бос қарашіріктік қышқылдардың және органиқалық қалдықтардың ыдырауында бөлінетін қышқыл заттардан (продуктылардан), сол сияқты, топыраққа сіңген сүтегі және алюминий иондарының концентрациясынан түзіледі. Бұл реакция күлгін, шымды-күлгін топырақтарға тән.

Топырақ ерітіндісінің сілтілік реакциясы топырақтарда натрий карбонаттарының, не бикарбонаттарының және кальций бикарбонаттарының болуына байланысты жасалады. Бұл реакция сор және сортаң топырақтарға тән.

Қара топырақтардың реакциясы әлсіз қышқылды немесе бейтарап болады.

Топырақ ерітінділерінің қышқылдық көрсеткіштеріне қарай топырақта әртүрлі жеңіл, орташа еритін қосындылар болады. Қышқыл топырақтарда хлоридтер, сульфаттар, карбонаттар болмайды. Бейтарап реакциялы топырақтарда карбонаттар мен сульфаттардың іздері ғана болады. Сілтілі реакциялы топырақтарда карбонаттар, сульфаттар және хлоридтер болады.

Топырақ ерітіндісінің реакциясы сутегі және гидроксид иондарының мөлшерімен өлшенеді. Су бейтарап реакциялы орта. Ол электролиттік диссоциациядан Н – катионға және ОН – анионға бөлінеді. Осы иондардың концентрациясы өте әлсіз. П.Ф. Секун (1967) дистилденген судың 1 литрінде гидроксид иондарының концентрациясы 0,0000001 г деп көрсетеді. Сонымен, абсолютті таза (немесе дистилденген) суда [H⁺] * [OH^-]= 10^-14, сутегі және гидроксид иондарының концентрациясы тең болғандықтан [H⁺]=[OH^-]= 10^-7. Бұл үлкен бөлшек санды lg [H⁺] –ті рН – пен (сутегі иондарының концентрациясымен) ауыстырып жазғанда, судың реакциясы бейтарап болады

1 1000000

= 10-7немесе lgH+=7, яғни рН=7

(44)

Топырақ ерітіндісіндегі қышқылдар сутегі иондарының концентрациясын жоғарылатады, қышқыл реакция [H⁺]>[OH^-] түзеді. Ал негіздердің немесе сілтілердің болуы гидроксид иондарының концентрациясын өсіріп сілтілік реакция [H⁺]<[OH^-] жасайды. Бейтарап ерітінділерде [H⁺]=[OH^-].

Бірақ топырақ ерітіндісінде судан басқа да әртүрлі негіздер, қышқылдар бос және топыраққа сіңген түрде болады. Сондықтан сутегі иондарының концентрация көрсеткіштері де 3 – тен 9- ға дейін өзгереді.

Өсімдіктер көптеген ғасырлар бойы табиғи сұрыпталудың нәтижесінде әртүрлі топырақтарда түрліше элементтердің белгілі концентрациясы бейімделген. Әр өсімдіктердің жақсы өсіп, дамуы үшін қолайлы қышқылдың аралықтары (интервалдары) бар.

1.14.1 кесте - Ауыл шаруашылығы дақылдары үшін рН – тің қолайлы көрсеткіштері.

Дақылдары	рН	Дақылдары	рН
Жоңышқа Қызылша Алмұрт, шие Қара өрік Күздік бидай Қияр, томат Жүгері Жаздық бидай Капуста Ас бұршақ, беде	7,2-8,0 6,7-7,5 6,5-7,0 6,3-7,7 6,3-7,0 6,0-7,5 6,0-7,3 6,0-7,1 6,0-7,0	Сұлы Сәбіз, редис Зығыр Алма Күздік қара бидай Картофель Брюква, люпин шай	5,5-7,5 5,5-7,3 5,5-6,5 5,5-6,0 5,0-7,7 5,0-5,5 4,8-5,5 4,5-6,0

Топырақтарды қышқылдық дәрежесіне қарай (рН) төмендегі топтарға бөледі: күшті қышқылды рН 4,5 кем, орташа қышқылды рН 4,6-5,0 аралығында, әлсіз қышқылды рН 5,1-5,5 аралығында, бейтарында жақын рН 5,6-6,0 аралығында, бейтарап рН 6,1-7,0 аралығында сілтілі рН 7,1-8,0 аралығында, күшті сілтілі рН 8,0 жоғары. Ауыл шаруашылығы дақылдарын өсіру үшін мұны білудің маңызы зор.

Топырақ қышқылдығын активті (актуальды) және потенциалды (жасырын) немесе пассивті қышқылдықтар деп екіге бөледі.

Активті қышқылдық әлсіз қышқылдардың (негізінен көмірқышқылың,

(негізінен көмірқышқылының, органикалық қышқылдардың), сол сияқты қышқыл тұздардың және минералдық қышқылдардың, әсіресе H₂SO₄ – күкірт қышқылының әсерінен жасалады. Бұл қышқылдықты сіңіру коллоидтық кешені негіздермен қанықпаған топырақтарға суды беру арқылы білуге болады (топырақ ісінеді). Активті қышқылдық сутегі иондарының топырақ ерітіндісіне су молекуласына қосылып, кешенді ион Н₃О⁺ (гидроксоний) жасауынан түзіледі. Сонымен, активті қышқылдық деп, топырақ ерітіндісіндегі сутегі иондарының концентрациясын атайды. Топырақтың активті қышқылдығын анықтау үшін оны сумен өндеп және сулық сығындыда сутегі иондарының концентрациясын табады.

Бірақ сумен қышқыл сығынды бермейтін топырақтарда кездеседі. Оларды тұздардың ерітінділерімен өңдегенде ғана қышқыл реакцияны көрсетеді. Бұл қышқылдықтың басқа формасы – пассивті (потенциалды) қышқылдық.

Потенциалды қышқылдық топырақтың сіңіру кешенінде және ерітіндісіне металдармен ауыса алатын Н⁺ немесе АІ³⁺ иондарының болуына байланысты болады. Сутегі иондары қышқылдардан және алюминий гидроксидінен босап шығады.

АІ(ОН)₃ – қышқыл ортада Н⁺ - ион, сілтілік ортада ОН^- - ион бөлетін амфотерлік қосынды. Потенциалды қышқылдық ауыспалы және гидролитиқалық қышқылдар болып бөлінеді.

Топырақтың бейтарап тұздар ерітінділерімен (ВаСІ₂, КСІ, NaCl) өзара қатынасынан осы ерітіндіні қышқылдау әсерін ауыспалы қышқылдық дейді. Бұл – бейтарап тұздардың әсерінен болатын реакцияның нәтижесі. Осы бейтарап тұздардың біраз катиондары топырақтың қатты фазасында сіңеді, оның есесіне ерітіндіге сутегі және алюминий иондарының эквивалент шамасы бөлінеді. Ауысу реакциясы мына схема бойынша жүреді:

Са Н Са

TCK +4KCl = TCK 4K + HCl+AlCl₃

Mg Al Mg

Топырақтың бейтарап тұздар ерітінділерімен өзара әсерінен түзілген бос қышқылдан және алюминий хлоридінен (АІСІ₃) қышқылдық реакция жасалады. АІСІ₃ гидролитиқалық қышқыл тұз болғандықтан сулық ерітіндіде бөлініп бос қышқыл түзеді:

АІСІ₃+3Н₂О = АІ(ОН)₃+3НСІ

Түзілген НСІ – дың мөлшеріне қарай ауысу қышқылдығының шамасын біледі. Топырақтағы тұздардың гидролитикалық бөліну қабілетін топырақтың гидролитикалық қышқылдығы дейді. Бұл топырақтың қатты фазасының гидролитикалық сілтілік тұздармен, мысалы, сулық ерітіндіде төмендегіше бөлінетін сірке қышқылды натрийдің ацетаты мен (рН – 8,2) әрекеттесуінен болады:

CH₃COONa+H₂O=CH₃COOH+Na⁺+OH^-

Топырақтың қатты фазасының гидролитикалық сілті тұздың өзара әсерінен ионогендік топтардың өте жоғары диссоциациясы жүреді. Коллоидтардың диффуздық қабаттарында ауысуға қабілетті сутегі иондары көбейеді. Гидролитикалық сілті тұздың катионы топырақтағы сутегі ауысу иондарын және сутегінің сілті реакцияда қосымша диссоциацияланатын иондарын ығыстырады:

Н Nа

TCK +2CH₃COONa = TCK +2CH₃ COOH,

H₂ Na

мұндағы Н₂ - сілті реакцияда ығыстырылатын сутегі иондары; Н- бейтарап реакцияда ығыстырылатын сутегі ионы.

Сулық ерітіндіде сілтілер гидроксид иондарының жоғары концентрациясын жасап, сілтілік реакция түзеді. Сондықтан сілтілену дәрежесі топырақтағы сілтілердің және сілтілік тұздардың мөлшеріне байланысты болады. Сілтілік топырақтарда суарғанда немесе атмосфералық қалдықтар түскенде, олардың құрамында азда болса болатын көмір қышқылына байланысты сода түзіледі:

Na H

TCK + H₂O+CO₂= TCK + Na₂CO₃

Na H

Сода гидролитикалық сілті тұз болғандықтан, ерітіндіде былайша бөлінеді:

Na₂CO₃+2H₂O=2NaOH+H₂CO₃

Әктастың құрамында көмір қышқылы бар сумен әрекеттесіп біршама гидрокарбонатқа өтуі топырақтың сілтілігін арттырады:

СаСО₃+Н₂О+СО₂=Са(НСО₃)₂

Топырақтын активті қышқылдығы сулық сығындыда, потенциалды қышқылдығы тұз сығындысында анықталады. Сулық сығындының рН – і тұздық сығындыдан гөрі жоғары болады.