Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Мониторинг почв. Практикум
.pdf
2. Для чего проводится ориентировочное определение?
3. Опишите методику проведения ориентировочного и точного
определения содержания сульфид- и гидросульфид-ионов в почве.
4. По какой формуле рассчитывают общее содержание соединений серы,
окисляемых йодом, выраженное в форме сероводорода?
91
5 Колориметрические методы определения химических веществ
в почве
Колориметрия (от лат. color – «цвет» и греч. μετρώ – «измеряю») – физический
метод химического анализа, который основан на определении содержания вещества
по интенсивности окраски растворов.
Колориметрические методы используются для определения количественного
содержания тех веществ, которые дают или могут дать окрашенное растворимое
соединение при помощи химической реакции. Колориметрические методы
основаны на сравнении интенсивности окраски анализируемого раствора,
изучаемого в пропущенном свете, с окраской эталонного раствора, содержащего
известное количество этого же окрашенного вещества, или же с дистиллированной
водой.
Фотоколориметры и спектрофотометры измеряют величину пропускания
света при определенной длине волны света. Контроль (обычно дистиллированная
вода или исходный материал без добавления реагентов) используется для
калибровки устройства.
Колориметрия широко применяется в аналитической химии.
Фотоколориметрия – количественное определение концентрации вещества по
поглощению света в видимой и ближней ультрафиолетовой области спектра.
5.1 Лабораторная работа «Методика определения содержания сульфат-
ионов в почве»
Цель работы: ознакомиться с методикой определения сульфат-ионов в почве
и овладеть практическими навыками работы на фотоэлектроколориметре.
92
Реактивы и оборудование: 10 %-ный раствор хлорида бария; раствор
электролита (NaCl+HCI); раствор сульфата натрия; мерные колбы на 50 мл; ФЭК;
кюветы.
Общие положения. В данной лабораторной работе используют реакцию
образования дисперсной системы малорастворимого в кислых растворах сульфата
бария:
Ва
2+
+ SO
2-
= BaSO
4
4
Для обеспечения избирательности определения сульфатов относительно
карбонатов, фосфатов, хроматов реакцию проводят в кислой среде.
Ход определения.
Приготовление рабочего раствора сульфата натрия. Для получения
раствора сульфата натрия с концентрацией 0,2 мг/мл берут навеску 0,8872 г
прокаленного химически чистого (х. ч.) сульфата натрия и растворяют в 100 мл
бидистиллята. Рабочий раствор сульфата натрия, содержащий 10 мкг в 1000 мл,
готовят разбавлением полученного раствора в 20 раз.
Приготовление раствора электролита. Берется мерная колба на 1000 мл, в
нее помещается 240 г химически чистого хлорида натрия, добавляется небольшое
количество бидистиллированной воды, приливается 20,5 мл концентрированной
соляной кислоты и содержимое колбы доводится бидистиллятом до метки.
Приготовление растворов для построения калибровочного графика. В
мерные колбы вместимостью 50 мл вносят 1, 2, 4, 6, 10 мл рабочего раствора
сульфата натрия, что соответствует 20, 40, 80, 120, 200 мкг сульфата натрия.
В каждую колбу приливают 10 мл электролита и соответственно 19, 18, 16, 14,
10 мл дважды перегнанной дистиллированной воды, перемешивают круговыми
вращениями колбы. Затем приливают 7,5 мл раствора хлорида бария,
перемешивают, доводят объем раствора до метки и снова тщательно перемешивают.
93
Через 5 минут измеряют оптическую плотность стандартных растворов по
отношению к раствору сравнения в порядке понижения концентрации в кюветах с
толщиной поглощающего слоя 50 мл.
Определение сульфат-ионов в почвенной вытяжке. В коническую колбу
объемом 50 мл вносят 10 мл анализируемой почвенной вытяжки и прибавляют 10
мл электролита, 7,5 мл раствора хлорида бария и доводят до метки дистилированной
водой. Полученный раствор колориметрируют при длине волны 590 нм на фоне
раствора сравнения в нескольких параллелях. Раствор сравнения готовят аналогично
в колбе вместимостью 50 мл без сульфата натрия. Концентрацию определяют по
градиуровочному графику (см. таблицу Д.1 приложения Д) и берут среднее
значение.
Конрольные вопросы:
1. Какая реакция лежит в основе определения сульфат-ионов в почве?
2. Почему реакцию образования сульфата бария необходимо проводить в
кислой среде?
3. Как готовят рабочий раствор сульфата натрия?
4. Как готовят раствор электролита?
5. Как готовят раствор для построения калибровочного графика?
6. Опишите методику определения сульфат-ионов в почве.
5.2 Лабораторная работа «Определение содержания ионов аммония в
почве»
Цель работы: ознакомиться с методикой определения ионов аммония в почве
и овладеть практическими навыками работы на фотоэлектроколориметре.
94
Реактивы и оборудование: ФЭК; электроплитка; мерные колбы на 50, 100
мл; пипетки на 1 мл, 10 мл с делениями, на 10 мл без делений; раствор сегнетовой
соли KNaC
4H4O6
∙4Н
О – растворяют 50 г соли при нагревании в дистиллированной
2
воде, доводят раствор до 100 мл, перемешивают, фильтруют, добавляют 5 мл 10 %-
ного раствора NaOH и кипятят 30 мин (для удаления следов NH3). Объем раствора
вновь доводят до 100 мл; реактив Несслера (щелочной раствор тетраиодмеркурата
калия KНgI4 торговый препарат); безаммиачная вода – дистиллированную воду с
добавкой щелочи (25 мл 5 %-ного раствора NaOH на 1 л воды) кипятят 1 час;
стандартный раствор NH4CI. Основной раствор: растворяют в безаммиачной воде
296,5 мг безводного NH4CI, высушенного при 100 °С, и разбавляют такой же водой
до 100 мл; 1 мл полученного раствора содержит 100 мкг NH
. Рабочий раствор:
4
разбавляют безаммиачной дистиллированной водой 5 мл основного стандартного
раствора до 100 мл; 1 мл полученного раствора содержит 5 мкг NH
.
4
Общие положения. Определение ионов аммония осуществляется
фотометрическим методом по реакции с реактивом Несслера. Данный метод
основан на том, что в результате реакции ионов аммония с реактивом Несслера
образуется йодид меркураммония, окрашивающий раствор в желто-коричневый
цвет.
NH
4+
+ 2К
НgI4 + 2КОН → NH
2
2Нg2I3
↓ + 5KI + 2H
O + K
2
+
Для того чтобы не допустить выпадение в осадок солей кальция и магния при
взаимодействии с реактивом Несслера, в раствор добавляют виннокислый натрийкалий (сегнетовая соль) который их связывает. Диапазон определяемых
концентраций аммония – 0,05 – 4 мг/л.
Ход работы. В коническую колбу вносят 5 мл анализируемого раствора,
добавляют 15 мл дистилированной воды, 0,2 мл раствора сегнетовой соли, 0,2 мл
реактива Несслера, перемешивают и через 15 мин измеряют оптическую плотность
95
раствора при длине волны 425 нм на фоне дистиллированной воды в нескольких
параллелях. Концентрацию ионов аммония в пробе определяют по калибровочному
графику (см. таблицу Д.2 приложения Д).
Построение калибровочного графика. В мерные колбы объемом 50 мл
добавляют 0, 1, 2, 3, 4, 6 и 10 мл стандартного раствора NH4Cl с концентрацией 5
мкг аммония в 1 мл. Разбавляют до метки безаммиачной водой, перемешивают,
отбирают из каждой колбы по 10 мл и переносят в пробирки. Концентрация ионов
аммония в растворах составляет 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,6 и 1 мг/л. Определение ионов
аммония ведут по методике, описанной выше. Из полученных значений оптических
плотностей вычитают оптическую плотность холостого раствора.
Конрольные вопросы:
1. На чем основан метод определения содержания ионов аммония в почве?
2. Каким образом готовятся растворы для построения калибровочного
графика?
3. Опишите методику определения ионов аммония в почве.
5.3 Лабораторная работа «Методика определения ионов цинка в почве»
Цель работы: ознакомиться с дитизоновым методом определения ионов
цинка в почве и закрепить практические знания при работе на
фотоэлектроколориметре.
Реактивы и оборудование: 20 % раствор тиосульфата натрия (Nа2S
2О3
);
ацетатный буферный раствор; раствор дитизона в четыреххлористом углероде;
хлорид цинка (ZnCl
); конические колбы; делительные воронки на 500 мл;
2
химический стакан; пипетки на 5 мл; кюветы на 10 мл; ФЭК; 7 мерных колб на
50 мл; цилиндр на 100 мл.
96
Общие положения. Дитизоновый метод является наиболее удобным для
определения микроколичества цинка в почве.
Цинк образует с дитизоном красное соединение, экстрагируемое
четыреххлористым углеродом.
Метод исключительно чувствителен, поэтому следует особо тщательно
следить за чистотой посуды и реактивов.
Ход работы.
Приготовление стандартных растворов для построения градуировочного
графика. Для приготовления эталонов в мерные колбы на 50 мл наливают 0; 0,5; 1,0;
2,0; 3,0; 4,0 и 5,0 мл рабочего раствора хлорида цинка, в каждую из колб добавляют
5 мл ацетатного буферного раствора, затем 1 мл 20 % раствора тиосульфата натрия
и 4 мл раствора дитизона; доводят объем до метки дистиллированной водой и
фотометрируют.
Рабочий раствор хлорида цинка, содержащий 5 мкг/мл цинка, готовят, взяв
навеску хлорида цинка 10,46 мг и растворив ее в мерной колбе на 1 л
дистилированной водой.
Определение ионов цинка в почвенной вытяжке. В коническую колбу
вносят 100 мл анализируемого раствора, приливают 5 мл ацетатного буферного
раствора, перемешивают, добавляют 1 мл 20 % раствора тиосульфата натрия и 4 мл
рабочего раствора дитизона в четыреххлористом углероде. Закрыть подходящими
притертыми резиновыми пробками. Энергично перемешать в течение 2 – 5 минут.
Окраска дитизона в зависимости от содержания ионов цинка в анализируемом
растворе изменяется от зеленой до красной.
Содержимое колбы переливают в делительную воронку и отделяют
окрашенную органическую часть раствора, которую помещают в кювету на 10 мл и
определяют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре при длине волны
540 нм на фоне дитизона в четыреххлористом углероде в нескольких параллелях.
97
Значение концентрации ионов цинка определяется по калибровочному
графику (см. таблицу Д.3 приложения Д) и в результате расчета берут среднее
значение.
Контрольные вопросы:
1. Какой метод является более распространенным при определении ионов
цинка?
2. Какова последовательность приготовления серии стандартных
растворов?
3. Как готовится рабочий раствор хлорида цинка?
4. Опишите методику определения ионов цинка в почве.
5.4 Лабораторная работа «Методика определения ионов меди в почве»
Цель работы: ознакомиться с методикой определения ионов меди в почве и
овладеть практическими навыками работы на фотоэлектроколориметре.
Реактивы и оборудование: раствор лимоннокислого натрия; раствор
диэтилдитиокарбамата свинца в четыреххлористом углероде; делительные воронки
вместимостью 250 мл; кювета толщиной 10 – 20 мм.
Общие положения. Медь это один из важнейших микроэлементов, который
необходим для живых организмов. В растениях она активно участвует в процессах
фотосинтеза, дыхания, восстановления и фиксации азота. Медь входит в состав
целого ряда ферментов-оксидаз и участвует в биохимических процессах как
составная часть ферментов, осуществляющих реакции окисления субстратов
молекулярным кислородом.
98
В химическом отношении медь – малоактивный металл. Основополагающим
фактором, влияющим на величину содержания Cu, является концентрация ее в
почвообразующих породах. Из изверженных пород наибольшее количество
элемента накапливают основные породы – базальты (100 – 140 мг/кг) и андезиты (20
– 30 мг/кг). Покровные и лессовидные суглинки (20 – 40 мг/кг) менее богаты медью.
Наименьшее же ее содержание отмечается в песчаниках, известняках и гранитах (5 –
15 мг/кг).
Не смотря на то, что концентрация меди в почве в подвижной форме бывает
достаточно высокой, она является слабомигрирующим элементом. Количество
подвижной меди зависит от многих факторов: химического и минералогического
состава материнской породы, рН почвенного раствора, содержания органического
вещества и др. Наибольшее количество меди в почве связано с оксидами железа,
марганца, гидроксидами железа и алюминия и, особенно, с монтмориллонитом
вермикулитом. Гуминовые и фульвокислоты способны образовывать устойчивые
комплексы с медью. При рН 7 – 8 растворимость меди наименьшая.
ПДК меди в России – 55 мг/кг, ОДК для песчаных и супесчаных почв –
33 мг/кг.
Данных о токсичности меди по отношению к растениям немного. На данный
момент одной из основных проблем можно считаеть недостаток меди в почвах или
ее дисбаланс с кобальтом. Одним из основных признаков дефицита меди в
растениях является замедленное формирования репродуктивных органов или полное
прекращение их образования, появление щуплого зерна, пустозернистых колосьев,
снижение устойчивости к неблагоприятным факторам внешней среды. Наиболее
чувствительны к ее недостатку пшеница, овес, ячмень, люцерна, столовая свекла,
лук и подсолнечник.
Ход работы. В делительные воронки объемом 100 мл помещают по 50 мл
вытяжек, контрольного раствора и растворов сравнения, приливают по 5 мл
раствора лимоннокислого натрия, по 5 мл раствора диэтилдитиокарбамата свинца
в четыреххлористом углероде и встряхивают воронки в течение 2 мин.
99
Допускается проведение экстракции в других герметично закрывающихся
технологических емкостях вместимостью 100 мл с последующим разделением фаз
с помощью делительных воронок.
После разделения фаз сливают нижний слой четыреххлористого углерода в
кювету спектроколориметра с просвечиваемым слоем толщиной 10 – 20 мм и
фотометрируют относительно четыреххлористого углерода при длине волны
436 нм или используют светофильтр с максимумом пропускания 420 – 450 нм.
Измерения проводят в нескольких параллелях и берут среднее значение.
Если значение оптической плотности экстракта вытяжки превышает
значение оптической плотности экстракта последнего раствора сравнения,
вытяжку разбавляют экстрагирующим раствором и повторяют определение.
Контрольные вопросы:
1. Какую роль играет медь в тканях растений?
2. Какие растения наиболее чувствительны к недостатку меди?
3. Назовите основные признаки дефицита меди для растительных
организмов.
4. Опишите методику определения меди в почве.
5.5 Лабораторная работа «Методика определения ионов кобальта в
почве»
Цель работы: ознакомиться с методикой определения ионов кобальта в почве
и закрепить теоретические знания на практике.
Реактивы и оборудование: раствор йоднокислого натрия или пероксида
водорода; раствор лимоннокислого натрия; раствор ПАН; разбавленная 1:2 серная
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]