0715_Samofalova_Pochvovedenie_LabPraktik_2021

где V1 – количество раствора соли Мора, израсходованное на титрование хромовой смеси в холостом опыте, мл;

V2 – количество раствора соли Мора, израсходованное на титрование избытка хромовой смеси в опыте с торфом, мл;

н – нормальность раствора соли Мора;

V0 – объем мерной колбы, куда перенесена жидкость после окисления торфа, мл;

V3 – объем жидкости, взятой для титрования раствором соли Мора, мл;

m – навеска торфа, взятая для анализа, г;

0,003 – молярная масса эквивалентна углерода, соответствующая 0,1н раствору соли Мора;

100 – множитель для пересчета результатов анализ на 100 г торфа.

Содержание органического N торфа находят по формуле:

где V1 – количество раствора NaOH, израсходованное на титрование серной кислоты в холостом опыте, мл;

V2 – количество раствора NaOH, израсходованное на титрование избытка серной кислоты в опыте с торфом, мл;

н – нормальность раствора NaOH;

V0 – объем мерной колбы, куда перенесена жидкость после окисления торфа, мл;

V3 – объем жидкости, взятый для отгонки аммиака, мл; m – навеска торфа, г;

0,014 – молярная масса эквивалента азота;

100 – множитель для пересчета результатов анализ на 100 г торфа;

1,03 – коэффициент для пересчета результатов анализа, введенный с учетом неполноты минерализации азота при данном методе.

71

Пример расчета. Навеска торфа, взятая для анализа, равна 0,1206 г. После кипячения с окислительной смесью содержимое колбы перенесено в мерную колбу объемом 250 мл. Из нее для определения органического углерода взято 25 мл, на титрование которых пошло 10,8 мл 0,208 н. раствора соли Мора. В холостом опыте на титрование пошло 22,6 мл раствора соли Мора. Для отгонки аммиака взято 50 мл жидкости из мерной колбы объемом 250 мл. На титрование серной кислоты в холостом опыте пошло 22,6 мл 0,02 н. раствора NaOH, на титрование избытка кислоты в опытном образце – 20,8 мл. Содержание органического C и N равно:

;

Реактивы

Раствор серно-хромовой смеси. В мерной колбе объемом 1л растворяют 120 г хромового ангидрида (CrO3) и переносят в термостойкую посуду. Под тягой к раствору CrO3 приливают небольшими порциями при осторожном перемешивании 500 мл концентрированной H2SO4 (плотность 1,84). Приготовленную смесь оставляют до охлаждения, затем переливают в бутыль с притертой пробкой и хранят в темном месте.

72

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБМЕННЫХ КАТИОНОВ

Характеристика методов определения обменных катионов

Методы определения обменных катионов основаны на их вытеснении из почвы растворами солей. Для вытеснения обменных катионов разные авторы предлагают использовать растворы NH4Cl, CH3COONH4, NaCl, Na2CO3, BaCl2 и др. Бо-

лее концентрируемый экстрагирующий раствор полнее и быстрее извлекает обменные катионы. Как правило, используют 1,0 М растворы солей.

Исследование состава обменных катионов в засоленных, карбонатных и гипсоносных почвах связано с определенными трудностями, обусловленными присутствием в этих почвах водорастворимых солей, карбонатов и гипса, так как они могут растворяться в применяемых реактивах - вытеснителях и искажать результаты.

Влияние водорастворимых солей на определение обмен-

ных катионов исключают двумя способами:

1)расчетным – внесением поправки на содержание водорастворимых солей (методы Гедройца, Шолленберга);

2)экспериментальным – предварительным удалением (отмыванием) водорастворимых солей с помощью водноспиртовых растворов (методы Годлина, Пфеффра, Таккера).

По исключению влияния гипса и карбонатов все методы подразделяются на 4 группы:

1. Методы применимы только к карбонатным незасоленным почвам, дают достаточно грубые результаты и в настоящее время представляют интерес в основном с исторической точки зрения. Это методы Шмука и Хиссинка, основанные на допущении, что растворение СаСО3 осуществляется пропор-

73

ционально объему профильтровавшегося раствора; метод Тюрина, основанный на вытеснении обменных оснований раствором NaCl и учете растворившегося карбоната кальция по щелочности фильтрата (невозможно определение обменных оснований в почвах, содержащих MgCO3) и др.

2. Методы с использованием для вытеснения обменных катионов щелочных растворов. В щелочных растворах легче снизить растворимость карбонатов, однако обменные Са и Мg, вытесняемые в раствор, могут осаждаться в виде карбонатов

при остаточно высокой концентрации СО32-. Кроме того, ис-

пользование для вытеснения растворов Na2CO3 и NaСН3СОО

затрудняет определение обменного натрия.

За рубежом для определения обменных оснований в карбонатных почвах используют метод Мелиха (вытеснитель – забуференный 0,1 М раствор BaCl2). Однако при применении

этого метода происходит сильное загрязнение анализируемого раствора ионом бария, который мешает трилонометрическому

определению ионов Са2+ и Мg2+.

3.Методы, позволяющие определить только обменный кальций (метод Геринга).

4.Методы, основанные на использовании спиртовых растворов. Применение спиртовых растворов связано с более низкой растворимостью карбонатов и гипса в них по сравнению с аналогичными водными растворами (методы Пфеффера, Таккера и др.).

В настоящее время отсутствует универсальный метод определения состава обменных катионов в нейтральных и щелочных почвах. Но зная некоторые свойства почв и области применения методов, можно выбрать метод, наиболее подхо-

74

дящий в каждом конкретном случае. Если исследуется совокупность различных по свойствам почв, для которых имеют преимущества различные методы, следует выбирать по возможности один метод, в наибольшей степени удовлетворяющий всей совокупности.

Лабораторная работа № 19

Определение суммы обменных оснований методом Каппена-Гильковица

Суммарное количество всех обменных катионов за исключением H+ и Al3+ называют суммой обменных оснований. В кислых (бескарбонатных) почвах (дерново-подзолистых, серых лесных и др.) сумму обменных оснований определяют по методу Каппена-Гильковица.

Принцип метода. Почву обрабатывают известным количеством 0,1 н раствора HCl. В результате взаимодействия почвы с HCl ее водород вытесняет из ППК обменные основания (Ca, Mg и др.). Зная количество кислоты до реагирования и после реагирования с почвой, по разности определяют сумму обменных оснований.

Если сумма обменных оснований в почве ожидается больше 15 мг-экв/100 г почвы, то берут 200 мл соляной кислоты или уменьшают навеску почвы до 10 г. Для дерново-под- золистых и светло-серых лесных почв берут 20 г почвы и 100 мл HCl, для серых, темно-серых лесных и черноземов – 20 г почвы и 200 мл HCl.

Ход анализа

1.Взвешивают на технических весах 10 г воздушно-су- хой почвы, просеянной через сито в 1 мм.

2.Почву высыпают в бутылку на 500 мл.

3.Из бюретки переливают 50 мл 0,1 н раствора HCl и

75

Лабораторная работа № 20

Определение обменных катионов Ca+2 и Mg+2 трилонометрическим методом

Принцип метода. Метод основан на вытеснении обменных катионов Са2+ и Mg2+ раствором 1н NaCl, при этом катионы Са2+ и Mg2+ переходят в раствор в виде хлористых солей СаС12 и MgCl2.

С помощью трилона Б находят сумму Ca+2 и Mg+2, затем содержание одного Са+2 и по разнице содержание Mg+2.

Трилон Б – двузамещенная натривая соль этилендиаминотетрауксусной кислоты. Это соединение образует прочные комплексы. По количеству пошедшего на титрование трилона Б рассчитывают содержание Ca+2 и Mg+2.

Ход анализа

А) Берут на технических весах 5 г воздушно-сухой почвы в бутылку объемом 500 мл, приливают 250 мл 1н NaCl и взбалтывают 1 час. Фильтруют через плотный беззольный фильтр.

Б) Определение суммы Ca+2 и Mg+2.

1. В две конические колбы на 250 мл вносят по 25 ил фильтрата. Приливаем по 5-10 капель 1 % раствора солянокислого гидроксиламина NH2OH•HCl (для устранения влияния марганца на ход анализа), по 2-3 капли 1% раствора сульфида натрия Na2S•9H2O (для устранения влияния меди), 75 мл дистиллированной воды, добавляем 5 мл хлоридноаммиачного буфера и 10-15капель индикатор хромоген синий

77

в каждую (для окрашивания раствора в вишнево-красный цвет) колбу.

2.Титруют содержимое одной из колб 0,05н раствором трилона Б. Вторая колба служит для сравнения окраски. При титровании раствор все время перемешивают. Вишневокрасный цвет вытяжки вблизи точки эквивалентности приобретает лиловую окраску. Конец титрования устанавливают по появлению сине-голубого цвета.

3.Содержание Ca+2 и Mg+2 рассчитывают по формуле:

где А – содержание Са +2 + Mg +2, мг-экв/100г почвы

а1 – количество трилона Б пошедшего на титрование. 0,05 – нормальность трилона Б.

С – навеска почвы, соответствующая количеству взятого фильтрата.

100 – коэффициент пересчета на 100 г. почвы. Кн2о – коэффициент гигроскопичности.

Для пересчета миллиграмм-эквивалентов в проценты необходимо полученный результат умножить на эквивалентный вес и разделить на 1000 (100 г перевести в мг): Са +2 , %= (Са +2 , мг-экв/100г × 20,04)/1000. Эквивалентный вес Са+2 =20,04.

В) Определение Са+2 1. Берут пипеткой по 25 мл водной вытяжки в две

конические колбы объемом по 250 мл. Приливают в каждую по 75 мл дистиллированной воды, лишенной ионов Са2+ и Сu2+. Добавляют по 5-10 капель водного раствора гидроксиламина, по 2-3 капли 1 % раствора сульфида натрия, по 2 мл 10 % раствора КОH или NаОН (для доведения pH раствора до 12) и вносят деревянной лопаточкой мурексид (0,2-0,3г). Раствор должен окраситься в ярко-розовый цвет.

78

2. Немедленно титруют содержимое одной из колб 0,05н раствором трилона Б до перехода ярко-розовой окраски в фиолетовую (лиловую). Титруют медленно при постоянном перемешивании.

3.Содержание катионов кальция и магния рассчитывают по формуле:

где В – содержание Са +2 , мг-экв/100г почвы а2 – количество трилона Б пошедшего на титрование, 0,05 – нормальность трилона Б,

С – навеска соответствующая количеству взятого фильтрата,

Кн2о – коэффициент гигроскопичности, 100 – коэффициент пересчета на 100 г почвы.

Г) Содержание Mg+2 рассчитывают по формуле:

где С – содержание Mg+2, мг-экв/100г почвы

Для пересчета миллиграмм-эквивалентов в проценты необходимо полученный результат умножить на эквивалентный вес и разделить на 1000 (100 г перевести в мг):

Mg +2 , %= (Mg +2 , мг-экв/100г почвы × 12,16)/1000.

Эквивалентный вес Mg+2 = 12,16.

Полученные результаты оформить по таблице 28 и сделать выводы по содержанию катионов.

Таблица 28

Результаты определения Ca+2 и Mg+2

Лабораторная работа № 21

Определение обменных катионов в карбонатных почвах по Шмуку

Определение обменных катионов в карбонатных почвах осложняется тем, что при взаимодействии этих почв с солевыми растворами происходит частичное растворение CaCO3 и MgCO3 и необходимо отличить карбонатный кальций и магний от обменного.

В основе метода Шмука лежит следующее: если навеску почвы обработать 1н. раствором NaCl (при широком отношении почвы к раствору 1: 100) в количестве, достаточном для вытеснения всех обменных катионов, то при удвоении количества солевого раствора на ту же навеску почвы, в вытяжку перейдёт такое же количество обменных катионов, а количество Ca 2+ (и Mg 2+), перешедшего в вытяжку за счёт растворения карбонатов, удвоится. Отсюда обменный кальций и магний могут быть вычислены по формуле:

где А – содержание кальция и магния в 1-ом растворе, Б – во 2-ом растворе.

Ход анализа

1.Отвешивают две навески почвы по 1 г, одну навеску помещают в мерную колбу на 100 мл, вторую – на 200 мл.

2.В обе колбы добавляют по 0,2 г химически чистого мела (CaCО3) – избыток сверх того количества, которое может раствориться в данном объёме и при данной температуре.

3.Колбы на ¾ заливают 1 н. раствором NaCl (pH около 6,5 по бромтимолблау), взбалтывают, доводят до метки тем же раствором и оставляют на ночь.

80