Лабораторная работа 8. Определение содержания легкорастворимых форм химических элементов в почве

Цель: определить легкорастворимые элементы в почве (карбонат, сульфат- и хлорид-ионы).

Легкорастворимые почвенные соли имеют важное значение, так как по их содержанию в верхней части почвенного профиля (> 0,2%)

можно судить о засолении почвы. Легкорастворимые формы химических элементов – хлориды, сульфаты и карбонаты натрия, хлориды кальция и магния, нитраты и другие. Эти соединения легко растворяются в дистиллированной воде. Избыток растворенных в почве солей снижает ее плодородие. Наиболее вредными для растений солями являются сода Na₂CO₃, сульфат натрия Na₂SO₄, хлориды NaCl, MgCl₂, CaCl₂ – токсичные легкорастворимые соединения.

Карбонаты в почвах присутствуют как в рассеянных формах, так и в виде различных скоплений (прожилки, журавчики, белоглазка и др.). В твердой фазе почвы чаще всего встречаются карбонаты Mg и Ca, которые представлены кальцитом и арагонитом CaCO₃, магнезитом MgCO₃. В целом они благоприятно влияют на свойства почвы. Но для некоторых загрязняющих веществ служат эффективным сорбентом. На их поверхности сорбируется арсенат- и фосфат-ионы, фтор. Карбонаты натрия обуславливают щелочную реакцию среды, что приводит к ухудшению развития большинства культурных растений.

В засоленных видах почв – солончаки, солонцы – содержатся различные минералы соединений натрия NaHCO₃, Na₂CO₃ × 10H₂O, которые могут накапливаться. В солончаках данные минералы накапливаются на поверхности почвы, а в солонцах – в нижней части.

С карбонатами связано повышение щелочности почв при орошении.

Материалы, реактивы, оборудование: образцы почв; фильтровальная бумага; фильтры бумажные; 10%-й раствор соляной кислоты HCl; конц. соляная кислота HCl; 10%-й раствор азотной кислоты HNO₃; 0,1 н. раствор нитрата серебра AgNO₃; 20%-й раствор хлорида бария BaCl₂; дистиллированная вода; 5%-й раствор хромата калия K₂CrO₄; 0,01 н. раствор хлорида натрия NaCl; фарфоровая чашка; пипетка мерная; фарфоровая ступка с пестиком; весы с разновесами; колбы на 100 и 250 мл; воронка; палочка стеклянная; пробирки; мерный цилиндр; спиртовка; пробиркодержатель; бюретка для титрования.

8.1. Обнаружение карбонатов в почве

Для обнаружения карбонатов берут небольшое количество почвы (1 г) и помещают в фарфоровую чашку. Из пипетки на образец почвы добавляют 5 капель 10%-го раствора соляной кислоты.

Если почва содержит карбонат-ион, то под действием кислоты

начнется выделение углекислого газа:

Na₂CO₃ + 2HCl = 2 NaCl + CO₂ + H₂O

или уравнение в ионном виде:

CO₃^2- + 2H⁺ = CO₂ + H₂O.

Выделяющийся углекислый газ приводит к «окислению» почвы. Почвы, вскипающие от 10%-го раствора соляной кислоты, являются карбонатными. Кислоту добавляют до прекращения выделения пузырьков СО₂. Интенсивность выделения углекислого газа (бурное, среднее, слабое) и количество израсходованного раствора HCl дают предварительную оценку содержания карбонат-ионов в почве.

8.2. Приготовление водной вытяжки почвы

Берут 25 г почвы и тщательно растирают пестиком в фарфоровой ступке. Подготовленную почву помещают в колбу на 100 мл, добавляют 50 мл дистиллированной воды. Взбалтывают содержимое колбы 5-10 мин, дают отстояться в течение 5 мин и затем фильтруют через воронку с бумажным фильтром по стеклянной палочке. Фильтруемый раствор наливают немного более чем до половины фильтра.