uchebnik13

.'1ение его производят с помощью титрования с использованием

0,1 н. раствора J 2 Б йодистом кали, через который пропускают

определенный объем исследуемого газа. При этом имеет место

реакция: H2S + 2J = 2HJ + S. Оставшийся свободный йод

оттитровывается 0,1 н. раствором Nа2S20з в присутствии l-про­ центного крахмального раствора. Присутствие H2S можно обна­

ружить лакмусовой бумагой - Блажная синяя бумага краснеет.

А м м и а к - поглощается 10-процентным раствором H2S04

после поглощения СО2• Обнаружить присутствие NНз можно

качественной пробой -- красная лакмусовая бумага синеет от

его действия, а также с помощью реактива Неслера, дающего

при взаимодействии с аммиаком желтое окрашивание раствора.

цией ЯВ.IJяется действие паров воды на карбид кальция, в ре­

зультате которой выделяется ацетилен: СаС2+2Н2О = С2Н2+

+ Са (ОН) 2. Измеряют объем или вес выделившегося ацетилена, устанавливают коэффициент перевода веса или объема ацетиле­ на на вес воды и ВЫЧИС.'lяют содержание Н2О во взятой пробе.

Приведение объема газа V к нормальным условиям (темпе­ ратура 0° и давление 760 мм рт. СТ.) производится на основании

уравнения Менделеева-Клапейрона (см. приложения, табл. 3).

физических величин определяют упругость паров воды т в атмос­

1 JfЛ 0,1 н. раствора Ба(ОН)2 при нейтрализации его Н2СОз

соответствует 1,12 мл СО2 при нормальных условиях. Разберем

общий принцип расчета веса и объема определяемого газа ме­

тодом титрования.

Пример: объем анализируемого воздуха = 100 .мл. Для по­

глощения СО2 взято 25 мл Ба (ОН)2; на титрование его перед

151

опытом израсходовано 42 ,мл 0.01 н. HCl, ПОС.ТIе поглощения

СО2-39 ,мл 0,01 и HCl. Таким образом, на титрование Н2СОз было израсходовано 0,03 М/ЭКВ. Ва (ОН) 2.

Исходя из этого можно сказать, что в 1 л воздуха будет со­

держаться 0,3 м/,'II(8 СО2 или В граммах на .ТIитр

lOo~~~~ = 0,0066 г (44 - молекулярный вес СО2).

Одна граммолекула газа при нормальных УС.ТIовиях занимает

герметичности аппаратуры все места стыков покрывают спе­

циа.ТIЬНЫМИ замазками. Чаще всего используют менде.'lеевскую

замазку и пицеин.

Менделеевская замазка готовится путем смешивания 100 ве­ совых частей канифо.ТIИ с 25 частями воска. В раСП."1авленную

массу при помешивании добавляют 30-40 частей прокаленной

мумии (ОКИСЬ же.ТIеза) и 0,1-1 часть о.ТIифы ИJШ .ТIьняного

масла.

Приготовление пицеина: к 30 частям по весу натурального каучука прибавляют 25 частей белого вазелина и 5 частей па­ рафина. Каучук нарезают мелкими кусочками, orecb нагревают

до 150-1600 и выдерживают при этой температуре в течение

180-200 час, периодически перемешивая. Если нужна более

подвижная смазка, то уве.ТIичивают дозу вазе.ТIина.

Указанные смазочные вещества хорошо пристают к стеклу

и MeTa.ТI.ТIY (сухим и нагретым).

Приборы Д.ТIЯ опреде.ТIения состава

почвенного воздуха

В настоящее время имеется ряд газоанализаторов, пред.ТIО­

речис.ТIенные. Преимущество его в том, что он серийно произво­

дится и каждой лабораторией может быть легко приобретен.

состоящих из верхнего и нижнего резервуаров. В верхней части

сосудов имеются краны, соединяющие их с гребенкой (6)_

Ниже крана наноси~ся черта, до которой на."1ивают ПОГ.ТIlJ­

титель (13).

152

Гребенка (6) - стеклянная трубка, проходящая через BeCI,

прибор, к которой присоединяются при помощи резиновых сты­ ков все части прибора. В левой части гребенки вделан треххо­ довой кран (7), соединяющий ее с атмосферой и газоприемни­ кО:\1. Кроме того, имеется приспосоGление (16) для сжигаНИ,1

1 азов, которое при анализе почвенного воздуха пОЧТИ не

испол ьзуется.

соединяющая оба колена бюретки, б.Тlагодаря на.ТlИЧИЮ кра­

нов (9) и (10), допускает разде.Тlьное пользование резервуарами

бюретки. В верхней части бюретки имеется трехходовой кран (4).

соединяющий ее по мере надобности с гребенкой и атмосферой.

Перед работой с прибором необходимо изучить систему соеди­

нений кранами. Cдe.ТlaTЬ на }jИХ метки черным .ТlaKoM одинаковые

при одинаковом положении.

ПОС.Тlе этого можно приступить К наполнению бюретки за­

творной жидкостью, в которой газы !\lа.'lО растворимы. В каче­

стве такой жидкости используют насыщенный раствор NaC!

(360 г на 1 л воды) (см. прИ.Тlожения, табл. 6). Можно приме­ нять для тои же цели ртуть, в неи газы почти не растворяются;

153

воду, подкисленную серной кислотой, при определении С02

и 02' Однако более универсальным и доступным является на­

сыщенный раствор NaCl. Для более точного отсчета в бюретке его подкрашивают метилоранжем. При заполнении бюретки

раствором ее соединяют краном (4) с атмосферой и путем подъема напорной склянки (11) наполняют снача:та левое, по­

том правое колено бюретки.

Н а п о .ТI н е н и е с о с у Д о в п о г л о т и т е л я м и. Перед

наполнением жидкостью сосудов верхнюю часть их загружают

стек.ТIЯННЫМИ узкими капиллярными трубками Д.ТIЯ уве.lичения

поверхности взаимодействия ана.ТIизируемого газа и пОГ.ТIоти­ теля. Наполнение поглотите.ТIЯМИ осуществляется через отвер­

стие (12), в которое вставляют воронку. В нижнюю часть при­ бора на.ТIивают OKO.ТIO 200 мл ПОГ.ТIотите.ТIЯ. Затем соединяют

вверхнюю часть сосуда до черты.

Затем переводят жидкость из напорной СК.ТIЯНКИ в бюретки

итаким же путем наполняют следующие сосуды: первый со­

суд-поглотитель заполняют раствором КОН дЛЯ ПОГ.l0щения С02, второй и третий - наполняют ще.ТIОЧНЫМ раствором пиро­ гаЛ.ТIола для ПОГ.ТIощения кИс.ТIорода. Ес.ТIИ в качестве пОГ:IOти­

теля используют раствор меди, то можно запОЛНЯТЬ один сосуд

поглотителем кислорода. Остальные сосуды запо.ТIНЯЮТ по мере

надобности при определении других газов и паров (Н2О, NНз, соответствующими поглотителями.

Перед работой необходимо проверить герметичность соеди­ нения в приборе; Д.ТIЯ этого пипетку наполняют насыщенным раствором NaCl до метки О, отъединяют от атмосферы и бюрет­

ки Зегера (17). При открытых кранах, если система держит

вакуум, уровень жидкости в обоих коленах измерительной пи­

петки при опускании напорной склянки (11) останется на ну.lе­

вой отметке И.ТIИ немного спустится и остановится. Ес.'lИ система

и пипетку ана.ТIизируемым газом. Под напором жидкости СК.1ЯН­

КИ (14) газ из воронки Зегера подают в гребенку (6) при на­

объема занимает гребенка, поэтому объем взятой пробы можно

считать равным 100 мл.

Наполнение бюретки анализируемым газом осуществ.1ЯЮТ

опусканием напорной склянки (11) при открытых кранах (9)

154

и (10). Напо.т]НЯТЬ оба KO.ТJeHa бюретки можно сразу И.ТJИ по­

следовате.1ЬНО - сначала первое, потом второе.

Пос.'1е взятия проб газа, чтобы уравнять давление внутри

11 вне прибора, на миг соединяют кран (5) с атмосферой. Ес.ТJИ

при этом уровень газа в градуированной части бюретки изме­ НИ.1СЯ, его корректируют на отметку 18 деления с помощью

склянки, после чего уровень жидкости в напорной склянке (11)

совмещают с уровнем градуированной части пипетки. Затем пе­

регоняют анализируемый воздух из бюретки поднятием напор­

ной склянки (11) в первый поглотитель с КОН, где поглощает­

ся СО2• Воздух В поглотителе выдерживают 2-3 мин и вновь возвращают в пипетку. Так повторяют 3-5 раз, ПОС.ТJе чего за­ меряют объем оставшегося воздуха. для этого уровень жидкости

и конце опыта измеряют температуру и атмосферное давление.

Если эти показатели в течение опыта измеНЯЛI;IСЬ, то объемы

анализируемых газов приводят к нормальным условиям выше­

описанным способом и затем уже дают таблицу состава ана.ТJИ­

зируемого газа.

Определение газов при низких концентрациях. Некоторые

газы, как NНз, H2S, СО2 содержатся в почвенном воздухе в не­

бо.nьшом количестве. В таком случае для более точного опре­

деления необходимо брать и анализировать БО.ТJьшие объемы воздуха и во избежание изменения газов определение следует

155

вести на месте в природной обстановке. Для этой цели может

служить установка, представленная на рис. 48.

Бур (1) для взятия пробы газа погружают в почву на за­

данную глубину и затем при помощи градуированного аспира­

тора (2) через соответствующие поглотители просасывают тот

или иной объем газа.

При опреде.ТIении газа методом титрования сосуды Д.ТIЯ по­

глотителей лучше брать спиральной формы (3,5) (рис. 48). Ра­

створ, заключенный в них, титруют перед опытом и после опыта

изатем производят расчет.

При весовом определении сосуды для поглощения лучше брать U-образной формы. Их легче и проще взвешивать.

Опреде.тIение паров воды в почвенном воздухе. I(OJlИчественное

определение паров почвенного воздуха имеет практическое значе­

ние при изучении передвижения парообразной влаги, конденсации ее в почве и для других с.ТIучаев. Определение паров воды в почве

ведут с помощью поглотителей Р2О5 И CaC12 , которыми наполняют U-образные трубки; затем через них просасывается с помощью

аспиратора опреде.ТIенныЙ объем почвенного воздуха, предвари­

тельно взятого в I'азоприемник. Содержание паров рассчитывают

в граммах на 1 .м3 почвенного воздуха по форму.ТIе:

По табл. 6 (см. Приложения) можно определить упругость

паров в почвенном воздухе т и относительную В.тажность воз­

духа, если известна температура взятой пробы почвенного воз­

духа. В качестве поглотителя применяют иногда карбид ка.'!Ь­

ция.

Выделяющийся при этом ацетилен учитывают весовым ме· тодом по убыли веса трубки, если дают ацеТИ.lену свободно уходить под тягой в атмосферу. или титрованием.

Определение растворенных газов в почвенной воде. В поч­

венном растворе растворенные газы встречаются в псреув.таж­

ненных - заболоченных И.ТIИ орошаемых почвах, на рисовых

полях, ,а также в тех случаях, когда грунтовые воды залегают

на небо.ТIЬШОЙ глубине и принимают активное участие в жизни почвы и растений.

Растворенные газы можно определить в почвенных раство­

рах и в грунтовых водах непосредственно титрованием соответ-

156

ствующими реактивами или выделить их с помощью кипячения

ивакуума, а затем определить состав описанными нИже спо­

собами.

В последнее время в практику почвенно-мелиоративных ис­

следований все шире входит метод определения аэрации почвы

ипочвенного раствора по ОКИС.1ительно-восстановительному

потенциалу - Eh.

Химические методы определения некоторых

к о м ПО н е н т о в р а с т в о р е н н ы х г а зов. Д.ТIЯ определе­

ния растворенных газов в почвенно-грунтовой воде берут пробы

специа.'lЬНЫМИ приборами - батометрами ll.'Ш бурами, забор­ ная часть которых устроена по типу шприца. В них взятую про­

бу воды герметически закрывают и затем с большими предосто­

рожностями, изолируя пробу от контакта с атмосферой, пере­ носят в склянку с пришлифованной пробкой.

При неглубоком залегании почвенно-грунтовых вод пробы воды можно брать буром-иглой, засасывая в СЮIЯнку Зегера воду так же, как почвенный воздух (c~1. стр. 147).

В этом варианте ДJIЯ проб воды желательно иметь специаль­ ные склянки, имеющие тубус на дне и широкое горло с ПРИШ.'lИ­

фованной пробкой и с краном ДJ1Я присоединения к аспиратору.

Тогда определение растворенного газа производят прямо в этих

склянках.

Кислород, растворенный в почвенных водах, определяют по

Винклеру.

Ход анализа· таков: в склянку с пришлифованной пробкой

емкостью 300 мл, градуированную с точностью до 1 .мл, берут

вают для перемешивания содержимого. Гидрат закиси марганца, образующийся в результате взаимодействия МпСI2 и NaOH,

окисляется раствореНIIЫМ в воде кислородом в тригидрат мар­

ганца -- Мп(ОН)з в результате реакции:

MnCl2 +2NaOH = МП(ОН)2 + 2NaCI;

4МП{ОН)2 + 02 + 2Н2О = 4Мп{ОН)з.

При отстаивании осадок собирается внизу, после чего

добавляют в ко.1бу 5 мл концентрированной НС! и 0,5 г кри­

ста.'l.'lИКОВ KJ. Пробку закрывают, и склянку встряхивают.

157

При этом происходят следующие реакции:

ляют степень насыщенности ее кислородом в процентах.

Весовое количество кислорода можно перевести в объемное. Насыщенность данного раствора кислородом в объемных еди­

ницах вычис.тIЯЮТ с помощью таб.'I. 5 приложения.

Вода рек, озер обычно содержит 4-5 .мг кислорода на .ТlИтр.

Содержание его в почвенных растворах может резко меняться

(от О до 10-15.ме/л).

Определение сероводорода необходимо производить на ме­ сте взятия образца воды. Опреде.ТIение H2S основано на взаи­ модействии его с йодом. Для определения составляют реак­

тивы:

1) децинормальный раствор йода, содержащий 12,7 г очи­ щенного возгонкой йода и 20 е I\J в лигре раствора. Из него получают 0,01 н. раствор путем разбавления в 10 раз;

2) свежий титрованный 0,01 н. раствор Nа2S20з (готовит­

ся для каждого определения);

3) раствор уксусной кислОты СНзСООН - 50%;

158

воды, только что взятой. Избыток взятого раствора йода отти­ тровывают 0,01 н. раствором тиосульфата в присутствии

KpaxMa.ТIa.

-Для вычисления 13 ус.'10ВЮIХ, аналогичных условиям опыта,

необходимо установить соотношение между растворами йода и тиосульфита, беря при этом дистил.ТIированную воду в объеме,

равном объему анализируемой воды. По разности расхода тио­

сульфита при титровании пробы воды и дистиллированной во­

ды вычисляют содержание сероводорода Б исследуемой пробе.

0,1703·1,296·10=2,2 м,г H2 S.

Определение растворш.юЙ С02. Закрытую бутыль со взятой

почвенно-грунтовой водой доставляют в лабораторию. В воде

титрованием определяют общую кислотность. Для этого к 50-

100 мл пробы прибавляют каплю фенолфталеина. Пробу тит­

руют 0,01 н. Ва(ОН)2 или 0,02 н. NaOH до появления не исче­

зающей в течение 2-3 мин красной окраски.

Далее определяют кислотность пробы воды, зависящей от нелетучих органических соединений. Д.ТIЯ этого 50-100 ,мл ис­ c.ТIeдyeMoгo раствора подвергают кипячению в течение 30 мин

или пока в стаканчике не останется Окало 3/4 взятого объема

жидкости, прибавляют каплю фенолфталеина и титруют горя­

чую жидкость тем же реактивом, что и при определении общей кислотности, до ПОЯВ.ТIения не исчезающей в течение 2-3 мин красной окраски.

Из объема Ва (ОН) 2, потраченного при определении общей

кислотности, вычитают объем, потраченный при втором титро­

вании, и получают объем Ва (ОН) 2-V, употребленный на тит­

рование свободной СО2. Количество СО2 в граммах в пробе

равняется V·0,00022, где 0,00022 - коэффициент перевода 1 ,мл

0,01 н. раствора Ва (ОН) 2 В соответствующее весовое количе­

ство СО2.

159

АЭРАЦИЯ ПОЧВЕННОГО РАСТВОРА И ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫИ ПОТЕНЦИАЛ

Широко распространенные окислительные и восстанови­

тельные процессы в почве измеряются ОКI1Слите.'1ьно-восстано­

вительным потенциалом Еh(ОВП).

от аэрации почвы и в особенности от содержания в почвенном

воздухе и, соответственно, в растворе кислорода.

Щербаков (1956), исследуя грунтовые воды, нашел, что Eh их

увеличивается пропорционально количеству растворенного в воде

02 и обратно пропорционально концентрации сероводорода.

Величина ОВП определяется уравнением Нернста:

ОХ и Red - концентрации ОКИС.ТlИтеля и восстановителя в почве.

Ео - нормальный потенциал данной системы, возникающий на электроде при погружении его в раствор 1 н. концентрации

окислителя и восстановителя.

На величину Eh большое В.'1ияние оказывает наличие в поч­

валентности снижают ОВП. Резко снижает ве.'шчину Eh в поч­

ве на.ТIИчие свежих органических остатков.

300 тУ. Выше этой границы идут процессы окисления, ниже­

восстановления.

При Eh < 200 в почве идут процессы восстановления­

оглеения, переход окисных форм в закисные и т. п. В резко вос­ становите.ТIЬНЫХ условиях Eh имеет отрицательное значение.

На основании величин Eh и рН вычисляют показатель

rH2 = ~~ +2 рН.

Показатель rH2 характеризует количество газообразного водо­

рода в растворе и представляет собою отрицательный логарифм

его концентрации

(49)

160