6.1.1. Трилонометричне визначення кальцію і магнію

Метод ґрунтується на утворенні стійких у лужному середовищі комплексних сполук даних елементів з трилоном-Б. За кількістю трилону-Б, витраченого на зв’язування кальцію і магнію, ви­значають вміст їх у витяжці. Спочатку встановлюють суму кальцію і магнію, потім - один кальцій, а магній розраховують за різницею між першим і другим показниками.

Трилон-Б (двонатрієва сіль етилендиамінтетраоцтової кислоти) та індикатори, які використовують при визначенні суми Са²⁺, Mg²⁺ (хромоген чорний) і одного Са²⁺ (мурексид – амонійна сіль пурпурової кислоти), відносяться до органічних сполук – комплексонів.

Такі комплексони з дво- і тривалентними металами утворюють розчинні у воді сполуки – комплекси. Стійкість комплексів, що утворилися, залежить від pH розчину, природи катіонів і комплексів, які застосовуються.

Комплексони-індикатори (хромоген чорний і мурексид) з катіонам Mg²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺ утворюють забарвлені нестійкі комплекси. Комплексон трилон-Б з цими катіонами, на відміну комплексонів-індикаторів, утворює незабарвлені розчинні комплекси, але більш стійкі.

Визначення кількості обмінних катіонів кальцію і магнію за допомогою трилону-Б відбувається так: у розчин, який містить Са²⁺ та Mg²⁺, вносять індикатор; утворюються забарвлені сполуки-комплекси; Са-індикатор + Mg-індикатор. Потім титрують розчин трилоном-Б; відбувається руйнування забарвлених сполук; замість них утворюються інші комплекси, не забарвлені, але більш стійкі: Са-трилон-Б + Mg-трилон-Б.

Визначення суми Са²⁺ + Mg²⁺ здійснюють у присутності індикатора хромогену чорного, який лише в лужному середовищі (рН=10) утворює розчинні забарвлені комплекси з даними катіонами. Тому до розчину додають аміачний буфер. За таких умов розчин набуває вишнево-червоного забарвлення.

При титруванні трилоном-Б всі катіони Са²⁺ і Mg²⁺ зв’язуються у новий комплекс, а забарвлення розчину змінюється від вишнево-червоного до синього або зеленувато-синього. Схематично реакцію можна записати так:

Са-хромоген + трилон-Б → Са-трилон-Б + хромоген чорний

Mg-хромоген + трилон-Б → Mg -трилон-Б + хромоген чорний

вишнево-червоний синій чи зеленувато-синій

Визначення одного кальцію здійснюють у присутності індикатора мурексиду при pH 12, що досягається при додаванні розчину NaOH або КОН. Мурексид вступає в реакцію лише з катіоном Са²⁺, утворюючи з ним комплексну сполуку, забарвлену у пурпуровий (яскраво-рожевий) колір.

При титруванні трилоном-Б цей забарвлений комплекс руйнується і розчин набуває фіолетового (лілового) кольору. Схематично реакцію можна записати так:

Са-мурексид + трилон-Б → Са-трилон-Б + мурексид

яскраво-рожевий (пурпуровий) фіолетовий (ліловий)

Визначення суми обмінних кальцію і магнію

Хід аналізу. На хіміко-технічних терезах зважують 5–10 г повітряно-сухого ґрунту, підготовленого до аналізу (для ґрунтів важких, з великим вмістом гумусу – 5 г, для легких, малогумусних – 10 г). Потім його висипають у фарфорову чашку, заливають 1,0 н розчином оцтовокислого амонію з pH 6,6-7,0 (20-30 мл) і здійснюють обробку методом декантації.

Вміст чашки (після кожного розмішування ґрунту скляною паличкою з гумовим наконечником і відстоювання) переносять на лійку з фільтром, під яку підставлена конічна колба місткістю 500-750 мл. Декантацію закінчують, коли об’єм фільтрату в колбі буде дорівнювати 200-300 мл. Потім весь ґрунт з чашки (по паличці) переносять на фільтр і продовжують промивання оцтовокислим амонієм до відсутності реакції на кальцій.

Якісну пробу на повноту витіснення Са²⁺ проводять з хромогеном чорним. Для цього в пробірку набирають 2–3 мл фільтрату з-під лійки і добавляють 3 краплі хромогену чорного. Відсутність вишнево-червоного забарвлення у пробірці вказує на повне витіснення обмінних катіонів кальцію та магнію з ґрунту.

Після повного витіснення обмінних катіонів фільтрат переносять у мірну колбу на 500 мл, доводять до риски і перемішують. Піпеткою відбирають аліквотну частину розчину (50–100 мл), виливають у фарфорову чашку і випарюють насухо на водяній бані. Органічну речовину руйнують декількома краплями перекису водню і 10%-ного розчину HNO₃. Потім сухий залишок прожарюють у муфельній печі при температурі 400°С. Отриманий залишок розчиняють у 10 мл 10%-ного розчину НС1, розбавляють гарячою дистильованою водою і фільтрують у мірну колбу на 200 мл.

Хід аналізу. Відбирають піпеткою 50 мл аліквоти в конічну колбу місткістю 250 мл. Розбавляють дистильованою водою до 100 мл. Додають 1-2 мл 5%-ного розчину солянокислого гідроксиламіну (для усунення впливу іонів марганцю), кілька кристалів диетилдитіокарбамату натрію (для зв’язування іонів міді) і 15 мл хлоридно-аміачного буферу для створення лужного середовища. Всипають 10–15 мг індикатора хромогену чорного і титрують 0,05н розчином трилону-Б при енергійному перемішуванні до переходу забарвлення від вишнево-червоного через лілове (фіолетово-синє) у чисто-голубе в точці еквівалентності. Титрування рекомендується проводити зі “свідком” – свідомо перетитрованою пробою.

Розрахунки вмісту суми кальцію і магнію виконують за формулою:

(73)

де А – сумарний вміст Са²⁺ і Mg²⁺, мг-екв на 100 г ґрунту; а – кількість трилону-Б, витраченого на титрування, мл; 0,05 – нормальність трилону-Б; 100 – коефіцієнт перерахунку на 100 г ґрунту; р – наважка ґрунту, яка відповідає кількості витяжки, взятої для титрування, г; К_н2о– коефіцієнт перерахунку на суху наважку ґрунту.