6.1.5. Визначення обмінного натрію за методом м.М. Годліна
Даний метод дає задовільні результати, а за технікою і швидкістю виконання – зручніший від інших. Застосовують його для визначення обмінного натрію в безкарбонатних і карбонатних грунтах, які не містять легкорозчинних солей та гіпсу.
Для якісного визначення наявності в ґрунті легкорозчинних солей і гіпсу приблизно 1 г ґрунту обробляють п’ятикратним об’ємом дистильованої води, а для проби на гіпс – 1%-им розчином НСІ. Суспензію фільтрують і в фільтраті проводять якісні проби на Сl- (з AgNO3), SO42-(з ВаС12) та на Са2+ (з (NH4)2C2O4).
Обмінні катіони, в тому числі і Na+, можна кількісно витіснити з ґрунту катіоном будь якої солі, який не входить до складу обмінних катіонів ґрунту і аніон якої не утворює з останніми нерозчинних сполук.
Увібрані та вільні катіони Са2+ не заважають визначенню обмінного Na+ за даним методом.
Суть методу. Визначення обмінного натрію за даним методом засновано на його витісненні з ГВК розчином Са(ОН)2 – вапняковим молоком, або розчином Ва(ОН)2.
За подальшої обробки фільтрату розчином вуглекислого амонію (NH4)2CО3 надлишок Са(ОН)2 у вигляді СаСОз видаляють шляхом фільтрування, а присутні у розчині NaOH переводять у вуглекислий натрій. Реакція відбувається за схемою
Са(ОН)2(надлишок) + (NH4)2CО3 = СаСО3 + 2NH4OH
2NaOH + (NH4>2CО3 = Na2CО3 + 2NH4OH
При випаровуванні фільтрату досуха видаляють NH4OH за схемою NH4ОH = NH3 + H2О
Осад Na2СО3 розчиняють у дистильованій воді і визначають вміст обмінного нагрію шляхом титрування 0,05н розчином H2SO4 у присутності індикатора метилрота до слаборожевого забарвлення за рівнянням:
Na2CO3 + H2SO4= Na2SO4+ H2О + СО2
При підвищеній солонцюватості ґрунтів (понад 0,5% обмінного натрію на 100 г ґрунту ) доцільно застосовувати барітову модифікацію.
Якщо в ґрунті присутні легкорозчинні солі (NaCl, CaCl2, Na2SO4), тобто він солончакуватий, наважку необхідно попередньо промити від солей шляхом багатократної обробки дистильованою водою, або 50%-ним розчином етилового спирту.
Хід аналізу. Після перевірки ґрунту на відсутність у ньому легкорозчинних солей і гіпсу (якісна проба) на технохімічних терезах беруть наважку ґрунту, просіяного крізь сито з отворами діаметром 1 мм, 10–20 г (чим більше передбачений вміст обмінного натрію, тим менша наважка) і вміщують її у конічну колбу місткістю 1500 мл.
У колбу приливають 1000 мл вапнякового молока (Са(ОН)2), ретельно збовтують і залишають на три години, протягом яких суспензію збовтують ще 5–10 разів.
Через три години вміст колби збовтують і фільтрують крізь складчастий фільтр у мірну колбу на 250 мл. У фільтраті міститься витіснений з ґрунту обмінний натрій у формі NaОН і надлишок Ca(ОН)2 вапнякового матеріалу.
Відміряний фільтрат (250 мл) переносять у термостійкий хімічний стакан місткістю 400–500 мл і для осадження надлишку Ca(ОН)2 приливають 30 мл 10%-го розчину (NН4)2СО3 і 1 мл 10%-го розчину NН4ОН.
Вміст стакана нагрівають до кипіння і випаровують рідину приблизно на 1/3 об’єму. Для повноти осадження Ca(ОН)2 в стакан повторно приливають 10 мл 10%-ного розчину (NН4)2СО3 і 0,5 мл 10%-ного розчину NН4ОН. За таких умов з нього випадає білий кристалічний осад СаСО3.
Розчин аміаку необхідно приливати для запобігання гідролізу вуглекислого амонію; NаОН, який міститься у фільтраті, переходить у форму карбонату натрію (Nа2СО3).
Розчин фільтрують крізь щільний фільтр, ретельно промиваючи осад на дні стакана (8–10разів) методом декантації 2,5%-ним розчином (NH4)2СО3, кожний раз даючи стекти всій рідині з осаду.
Фільтрат для руйнування (NH4)2СО3 і повного виділення аміаку (NH3) випаровують у фарфоровій чашці на водяній бані досуха. В чашці залишається сухий осадок вуглекислого натрію (Nа2СО3). Його розчиняють у гарячій добре прокип’яченій дистильованій воді (звільненій від СО2) і в гарячому стані титрують 0,05 н розчином H2SO4 в присутності індикатора метилрота або метилоранжу до слабкорожевого забарвлення. В кінці титрування (при з’явленні перших ознак порожевіння) чашку з розчином нагрівають до кипіння для вилучення СО2 і дотитровують 0,05 н розчином H2SO4 на що йде 2–3 краплі кислоти.
Вапнякове молоко часто містить невеликі домішки лужних металів (К+, Nа+), тому для їх врахування роблять холосте визначення у 250 мл фільтрату вапнякового молока аналогічно описаному методу і вносять поправку на титрування.
Кількість обмінного натрію розраховують за формулою:
(88)
де Nа– кількість обмінного натрію, мг-екв на, 100 г ґрунту; а – кількість мілілітрів 0,05 н H2SО4, яка пішла, на титрування проби (250 мл); в – кількість мілілітрів 0,05 н H2SО4, яка пішла на холосте титрування при визначенні лужних металів у вапняковому молоці (250 мл); н – нормальність розчину H2SО4; КН2So4 – поправка до нормальності розчину H2SО4; 4 – коефіцієнт переводу взятого розчину (250 мл) на весь його об’єм (1000 мл); 100 – коефіцієнт перерахунку на 100 г ґрунту; КН2О– коефіцієнт гігроскопічності; р – наважка ґрунту, г.
Для визначення кількості натрію у відсотках отримане значення в мг-екв на 100 г ґрунту множать на еквівалентну масу натрію (23) і ділять на 1000.
Приклад розрахунків. Наважка сухого ґрунту 10 г. Коефіцієнт гігроскопічності – 1,04. Долито вапнякового молока 1000 мл. Взято фільтрату для аналізу 250 мл. Пішло на титрування робочого розчину 5,2 мл, холостого – 0,3 мл 0,05н H2SО4. КН2SО4 = 1.
На титрування вуглекислого натрію, який міститься у 250 мл робочого розчину, пішло:
5,2 - 0,3 = 4,9 мл 0,05 н H2SО4.
Вміст обмінного натрію в ґрунті за формулою буде становити:
мг-екв
на 100 г ґрунту (89)
(90)
Посуд і реактиви. Колба конічна місткістю 1500 мл. Колба мірна місткістю 250 мл. Хімічний стакан, термостійкий на 400–500 мл. Лійка діаметром 10–12 см. Фарфорова чашка на 100 мл. Вапнякове молоко Са(ОН)2– насичений розчин. Розчин (NH4)2CO3– 10%-ний та 2,5%-ний. Розчин NH4OH 10%-ний. Розчин H2SО4 0,05 н. Індикатор метилоранж або метилрот.