Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Мониторинг почв. Практикум
.pdf
визуально – за изменением расцветки раствора, если определяемое
вещество А или титрант Т окрашены, так как в точке эквивалентности концентрация
определяемого вещества уменьшается до минимума, а концентрация титранта
начинает расти;
визуально – за появлением мути или за изменением расцветки раствора,
которое вызывается образованием продуктов реакции или индикатора, если А и В
бесцветные;
физико-химическими (инструментальными) методами.
Требования к реакции в титриметрии:
1. Вещества, которые вступают в реакцию, должны реагировать в строго
определенных количественных соотношениях (количественно).
2. Реакция между определяемым веществом и стандартным раствором
титранта должна проходить быстро и практически до конца.
3. Посторонние вещества, которые присутствуют в исследуемой пробе и
перешли вместе с определяемым веществом в раствор, не должны мешать
титрованию определяемого вещества (специфичность).
4. Точка эквивалентности должна фиксироваться тем или иным способом
четко и точно.
5. Реакции должны проходить по мере возможности при комнатной
температуре
6. Титрование не должно сопровождаться побочными реакциями, которые
искажают результаты анализа.
4.1 Лабораторная работа «Методика определения содержания карбонат- и
гидрокарбонат-ионов в почве»
Цель работы: ознакомиться с методикой определения карбонат- и
гидрокарбонат-ионов в почве и овладеть практическими навыками ее применения.
81
Реактивы и оборудование: бюретка для титрования; колбы конические на
250 мл; пипетки 10 мл; раствор фенолфталеина; раствор метилового оранжевого;
0,05 н раствор соляной кислоты.
Основные положения. Одним из показателей валового состава почвенного
покрова является содержание карбонатов и диоксида углерода. Наличие или
отсутствие свободных карбонатов является важным диагностическим признаком
почв и их отдельных генетических горизонтов. Присутствие в почвенном покрове
большиого количества карбонатов препятствует развитию кислотности, а иногда
приводит к возникновению щелочности. Щелочная реакция почвенного покрова
оказывает значительное влияние на подвижность многих соединений.
Этот показатель нужен также для различных пересчетов, необходимых при
интерпретации данных о содержании других компонентов валового химического
состава почв. Из карбонатов почти во всех видах почв преобладают карбонаты
щелочно-земельных элементов RCO3 (CaCO3 – кальцит, CaMg(CO3)2 – доломит,
MgCO3 – магнезит, FeCO3 – сидерит, Na2CO
Са(НСО
. В жидкой фазе почв содержатся ионы кальция, магния, водорода,
3)2
·10H
3
O – сода) и гидрокарбонаты –
2
гидрокарбонат-, карбонат- и гидроксид-ионы. Эта система имеет важное значение
для почв при их естественной влажности, определяя кислотно-щелочное равновесие
и подвижность многих компонентов почвы.
Количественное определение карбонатов проводят в тех почвах, где они
обнаружены качественно (проба с соляной кислотой) хотя бы в некоторых
горизонтах. Основанием для определения карбонатов является также значение
рН
Н2О
>7.
Определение содержания карбонат- и гидрокарбонат-ионов проводится
титриметрическим методом и основано на их реакции с водородными ионами в
присутствии фенолфталеина (при определении карбонат-ионов) или метилового
оранжевого (при определении гидрокарбонат-ионов) в качестве индикаторов.
Используя данные индикаторы, удается наблюдать две точки эквивалентности: в
первой точке (рН 8,0 – 8,2) в присутствии фенолфталеина полностью завершается
82
титрование карбонат-ионов, а во второй (рН 4,1 – 4,5) – гидрокарбонат-ионов. По
300ккVC
результатам титрования можно определить концентрации в анализируемом растворе
основных ионных форм, обуславливающих потребление кислоты (гидроксо-,
карбонат- и гидрокарбонат-ионов), а также величины свободной и общей
щелочности воды, т. к. они находятся в стехиометрической зависимости от
содержания гидроксил-, карбонат- и гидрокарбонат-ионов. Для титрования обычно
используют титрованные растворы соляной кислоты с точно известным значением
концентрации – 0,05 моль/л либо 0,1 моль/л.
Ход определения.
Определение карбонат-ионов. В колбу наливают 10 мл исследуемого
раствора и добавляют пипеткой 5 – 6 капель раствора фенолфталеина. В случае
отсутствия окрашивания раствора или при слабо розовом окрашивании считают, что
карбонат-ионы в пробе отсутствуют (рН пробы меньше 8,0 – 8,2). При наличии
розовой окраски содержимое склянки постепенно титруют 0,05 н раствором соляной
кислоты при постоянном перемешивании до тех пор, пока окраска побледнеет до
слабо розовой. Титрование выполняют в трех параллелях и берут среднее значение.
Массовую концентрацию карбонат-ионов рассчитывают по формуле 4.1:
(4.1)
где Vк – объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование,
мг/л.
Определение гидрокарбонат-ионов. В колбу наливают 10 мл исследуемого
раствора и добавляют пипеткой 1 – 2 капли раствора метилового оранжевого.
Содержимое склянки постепенно титруют 0,05 н раствором соляной кислоты при
постоянном перемешивании до перехода оранжевой окраски в розовую. Титрование
выполняют в нескольких параллелях и берут среднее значение. Массовую
концентрацию гидрокарбонат-ионов рассчитывают по формуле 4.2:
83
305
гкк
VC
где Vгк – объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование,
мг/л.
Контрольные вопросы:
1. При каком значении рН анализируемой пробы почвенной вытяжки
карбонат-ионы отсутствуют?
2. Какой химический реактив используется в качестве индикатора
определения карбонат-ионов?
3. Какой химический реактив используется в качестве индикатора
определения гидрокарбонат-ионов?
(4.2)
4. Опишите методику определения карбонат-ионов.
5. Опишите методику определения гидрокарбонат-ионов.
6. По какой формуле рассчитывается концентрация карбонат-ионов?
7. По какой формуле рассчитывается концентрация гидрокарбонат-ионов?
4.2 Лабораторная работа «Методика определения содержания хлорид-
ионов в почве»
Цель работы: ознакомиться с методикой определения хлорид-ионов в почве и
овладеть практическими навыками применения метода Мора.
Реактивы и оборудование: конические колбы на 200 мл; пипетки на 10 мл;
цилиндры мерные на 100 мл; бюретки для титрования; дистиллированная вода; 0,01
н раствор AgNO3: растворяют 1,6987 г AgNO
раствор NaCI, готовится из фиксанала; 5 %-ный раствор К
в дистиллированной воде; 0,01 н
3
СrО
2
.
4
84
Общие положения. Под засолением понимают процесс накопления солей
нитратов, карбонатов, хлоридов, сульфатов) в почве. В результате засоления
образуются солонцеватые и солончаковые почвы. К засоленным почвам относятся
те почвы, содержание солей в которых превышает 0,25 % по массе. Процесс
засоления почв происходит под действием антропогенных факторов за счет избытка
поступления воды с водосборных и дренажных сетей, а также при разливе
пластовых высокоминерализованных вод. Засоление почв также может происходить
и в естественных условиях за счет поднятия соленых и солоноватых вод.
Увеличение концентраций солей в почвенном покрове является причиной
невозможности роста растений.
Большую роль в техногенных потоках имеют водорастворимые хлориды, в
меньшей степени – карбонаты и сульфаты.
Засоление почвенного покрова приводит к созданию низкого водного
потенциала, в связи с этим нарушается поступление воды в растение. Наличие солей
в почве ведет к нарушению процессов обмена.
Определение хлорид-ионов ведется по методу Мора.
Принцип метода Мора основан на осаждении хлоридов азотнокислым
серебром в присутствии хромата калия. При наличии в растворе хлорид-ионов
азотнокислое серебро связывается с ними и образует хромат серебра оранжевокрасного цвета:
NaCI + AgNO3 →AgCI↓+ NaNO
2AgNO3 + K2CrO4 → Ag2CrO4↓ + 2KNO
3
3
Ход работы. В коническую колбу на 200 мл вносят 10 мл анализируемого
раствора и 90 мл дистиллированной воды. Затем добавляют 5 капель хромата калия.
Содержимое колбы титруют раствором азотнокислого серебра до перехода
лимонно-желтой окраски в оранжево-красную, не исчезающую в течение 15 – 20 с.
Титрование выполняют в нескольких параллелях и берут среднее значение.
При содержании хлорид-ионов менее 250 мг/л берут 100 мл фильтрованной
испытуемой воды.
85
Концентрация хлорид-ионов в анализируемом растворе рассчитывается по
5,35VX
формуле 4.3:
где X – содержание хлорид-ионов, мг/л;
V – объем раствора азотнокислого серебра, пошедший на титрование, мл;
35,5 – эквивалентное количество хлора, соответствующее 1 мл 0,01 н
раствора азотнокислого серебра, мг.
Контрольные вопросы:
1. С помощью какого метода ведется определение хлорид-ионов?
(4.3)
2. На чем основан принцип метода Мора?
3. Какой химический реактив используется в качестве индикатора?
4. Опишите методику определения хлорид-ионов в почве.
4.3 Лабораторная работа «Методика определения содержания ионов
кальция и магния в почве»
Цель работы: ознакомиться с методикой определения ионов кальция и
магния в почве и овладеть практическими навыками применения
комплексонометрического метода.
Реактивы и оборудование: раствор трилона Б с молярной концентрацией
эквивалента 0,05 моль/л; индикатор хромоген черный; раствор гидроксида натрия с
молярной концентрацией 2 моль/л; аммонийный буферный раствор; индикатор
мурексид с хлоридом натрия.
86
Общие положения. По абсолютной концентрации в почвенном покрове
кальций и магний входят во вторую группу элементов, содержание которых
изменяется от десятых долей до нескольких процентов. Чаще всего их содержания
достаточно для удовлетворения потребностей растений, и эти элементы, особенно
кальций, не считаются удобрительными. Среднее содержание кальция в литосфере –
3,6 %, магния – 2,1 %, однако в дерновоподзолистых почвах их содержание в 3 – 9 и
2 – 7 раз меньше соответственно. Кальций и магний входят в состав значительного
количества горных пород. Большая их часть находится в виде труднорастворимых
соединений, но при почвообразовательных процессах они переходят в более
растворимые формы, которые могут быть потреблены растениями в процессе роста.
Кальций и магний обычно встречаются в почве и растениях в виде
двухвалентного катиона. Наиболее доступными для растений являются
обменопоглощенные почвенными коллоидами ионы этих элементов. Так, на
дерновоподзолистой почве содержание обменного кальция в пахотном слое
составляет 500 – 1000 мг/кг почвы или 20 – 30 % от валового, магния – 100 – 300
мг/кг почвы или 5 – 10 % от валового.
В данной лабораторной работе используется комплексонометрический метод
определения ионов кальция и магния при их совместном присутствии в растворе.
Сущность метода состоит в определении суммарного содержания ионов
кальция и магния в результате титрования анализируемого фильтрата раствором
трилона Б с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/л в присутствии
индикатора хромогена черного. Затем находят содержание ионов кальция, титруя
исследуемый фильтрат раствором трилона Б в присутствии индикатора мурексида с
хлоридом натрия. По разности этих двух определений находят содержание ионов
магния.
Ход работы.
Определение суммарного содержания ионов кальция и магния. В
коническую колбу вносят 50 мл анализируемого раствора и добавляют 5 мл
аммонийной буферной смеси, 25 – 30 мг хромогена черного и титруют раствором
87
трилона Б с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/л до перехода винно-
фV
TrHNaVTrHzNaС
MgCam
1000])[(][/1(
)(
3232
22
фV
TrHNaVTrHzNaС
Cam
1000])[(][/1(
)(
3232
2
красной окраски раствора в синюю.
Титрование выполняют в трех параллелях и берут среднее значение.
Суммарное содержание ионов кальция и магния определяют по формуле 4.4:
(4.4)
где С(1/zNа2[Н
V(Na
2[Нз
Тr]) – концентрация раствора трилона Б, н;
з
Тr]) – объем рабочего раствора трилона Б, затраченного на
титрование, мл;
Vф – объем фильтрата, мл.
Определение содержания ионов кальция. В коническую колбу вносят 50 мл
анализируемого раствора и добавляют 2,5 мл раствора гидроксида натрия с
молярной концентрацией 2 моль/л, 30 – 40 мг смеси мурексида с хлоридом натрия и
приступают к титрованию раствором трилона Б с молярной концентрацией
эквивалента 0,05 моль/л до появления сине-фиолетовой окраски, не исчезающей в
течении 2 – 3 минут. Титрование выполняют в нескольких параллелях и берут
среднее значение. Содержание кальция вычисляют по формуле 4.5:
(4.5)
Количество ионов магния находят по формуле 4.6:
m(Mg2+) = m(Ca2++Mg2+) – m(Ca2+) (4.6)
Конрольные вопросы:
1. В чем заключается сущность комплексонометрического метода?
88
2. По какой формуле определяется суммарное содержание ионов кальция и
магния?
3. Какова последовательность определения суммарного содержания ионов
кальция и магния в почве?
4. По какой формуле рассчитывается количество магния?
5. Каким образом осуществляется определение содержания ионов кальция?
4.4 Лабораторная работа «Методика определения содержания сульфид- и
гидросульфид-ионов в почве»
Цель работы: ознакомиться с методикой определения сульфид- и
гидросульфид-ионов в почве и овладеть практическими навыками
ориентировочного и точного определения.
Реактивы и оборудование: кристаллический иодид калия; 0,5 %-ный раствор
крахмала; 0,01 н раствор тиосульфата натрия; конические колбы; мерные пипетки на
20 мл; бюретки; штативы.
Основные положения. При действии раствора йода на связанный и
свободный сероводород и соли сернистой и тиосерной кислот происходит
окисление последних:
2-
S
+ I2 → 2I- + S
HS- + I2 → H+ + 2I- + S
SО
2-
+ I2 → SO
3
2 -
+ 2I-+ 2Н+
4
2S
2-
+ I2 → 2I + S
2О3
Ход определения. Вследствие летучести свободного сероводорода производят
два определения: ориентировочное и точное.
89
4О6
2-
Ориентировочное определение. В колбу вносят 20 мл анализируемого
V
HVHV
C
100017)(
2211
раствора и прибавляют 0,2 г кристаллического иодида калия. Полученную смесь
перемешивают круговыми движениями. Далее добавляют 2 – 3 капли 0,5 %-ного
раствора крахмала и титруют 0,01 н раствором йода до появления голубой окраски,
которая не исчезает при энергичном встряхивании. Титрование выполняют в трех
параллелях и берут среднее значение.
Точное определение. В коническую колбу вносят 20 мл анализируемого
раствора, 0,2 г кристаллического иодида калия, отмеряют из бюретки 0,01 н
раствора йода на 1 мл больше, чем было израсходовано на ориентировочное
титрование, затем добавляют 2 – 3 капли 0,5 %-ного раствора крахмала, интенсивно
взбалтывают и титруютт избыток йода 0,01 н раствором тиосульфата натрия.
Титрование выполняют в нескольких параллелях и берут среднее значение.
Общее содержание соединений серы (в мг/л), окисляемых йодом, выраженное
в форме сероводорода, вычисляют по формуле 4.7:
где V1 – общий объем прибавленного раствора йода, мл;
H1 – нормальность раствора йода, н;
V2 – объем раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование
избытка раствора йода, мл;
H2 – нормальность раствора тиосульфата натрия, н;
17 – эквивалентный вес сероводорода, г/моль;
1000 – коэффициент перевода мл в л;
V – объем исследуемой пробы, мл.
(4.7)
Конрольные вопросы:
1. Каким методом проводится определение содержания сульфид- и
гидросульфид-ионов в почве?
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]