9.6. Загальні кількісні характеристики газів та повітря

Найважливішими фізичними характеристиками повітря є температура, тиск та вологість. Для пошуку покладів природних газів важливими показниками є густина, середня молярна маса суміші, а для горючих газів – теплота згоряння, в’язкість.

Густина газу – відношення маси сухого газу до його об’єму:

, г/дм³.

Її визначають експериментально, а потім, коли встановлено точний склад газу, для контролю порівнюють з обчисленою за формулою величиною:

,

де  – густина газу, г/дм³; С – мольна частка газу.

Експериментально одержані та обчислені величини не повинні відрізнятись більше як на 1-1,5 %. За густиною газу обчислюють відносну густину газу, наприклад, за киснем.

Теплота згоряння газів – кількість тепла, виділеного під час згоряння 1 м³ газу. Розрізняють максимальну (коли водяна пара конденсується у воду) та мінімальну (коли вода залишається у пароподібному стані) теплоту згоряння. Визначають теплоту згоряння спалюванням відомої кількості газу з наступним поглинанням виділеного тепла проточною водою з оцінкою її розігріву. Однак такий метод має досить велику похибку визначення. Для окремих газоподібних речовин приводяться табличні дані про густину та мінімальну теплоту згоряння і тому визначена теплота згоряння газової суміші може вказувати на переважання тих чи інших речовин.

Визначення вологості повітря

П’ять U-подібних трубок заповнюють сухим силікагелем та зважують. Трубки під’єднують до компресора і протягують через них повітря, визначаючи одночасно газовим лічильником об’єм повітря. Після цього трубки зважують і за збільшенням маси визначають, скільки поглинуто вологи. Одночасно обов’язково визначають тиск та температуру повітря і переводять об’єм проби повітря до нормальних умов. Вираховують вологість повітря:

9.7. Загальні кількісні характеристики рослинного зразка

Визначення вологості рослинної проби. Перед початком аналізу визначають вологість проби. Вміст гігроскопічної вологи визначають висушуванням проби. Для аналізу беруть 2,00 г повітряно–сухої проби, точно зважують на аналітичній вазі і висушують у відкритому бюксі при 105С не менше 2 год, після охолодження зважують і повторюють процедуру декілька разів до досягнення сталої маси. Знаходять вміст гігроскопічної вологи рослини:

,

де (m+g)_в., (m+g)_с. – маси бюкса з наважкою проби g до та після висушування; m_с. – маса висушеного порожнього бюкса.

За величиною вологості обчислюють коефіцієнт вологості (К), подібно як для ґрунту, щоб потім результати аналізу повітряно-сухої проби рослини перерахувати на абсолютно суху пробу.

Вологість можна визначати методом дистиляції (рис.9.6). Для цього наважку проби масою 10,00 г поміщають у колбу, заливають точно відомими об’ємом тетрахлоретану. Тетрахлоретан кипить при 147С, а його суміш з водою – при 94С і при цьому відганяється вся вода. Закриту колбу, сполучену через відвідну трубку і холодильник з бюреткою, нагрівають на піщаній бані до кипіння і кип’ятять при 94С. Вода в холодильнику конденсується та стікає у бюретку. Коли температура почне підвищуватися і досягне 145С, кип’ятіння припиняють. Відмірюють об’єм рідини, яка зібралася в бюретці. Процес не довготривалий, завершується приблизно через 15 хв.

Рис.9.6. Пристрій для визначення вологості проби методом дистиляції.

Визначення загальної кислотності овочів та плодів

У рослинах переважають такі карбонові кислоти, як тартратна, цитратна, яблучна, може бути форміатна. Визначенням загальної кислотності не можна встановити, яка із них переважає, однак визначення важливе для оцінки якості рослинної продукції.

Пробу подрібнюють, з неї отримують водну витяжку (1:5) при нагріванні протягом 30 хв при 80С. В одержаній витяжці визначають рН потенціометрично, можна визначити вміст кислоти титруванням 0,100 М розчином лугу. Визначену кількість кислот перераховують на вміст яблучної кислоти (СООН-СН(ОН)-СН₂-СООН).

Визначення вмісту зольних елементів

Зольними елементами в рослинах є неорганічні речовини, які залишились після повного обзолення проби рослини. У склад золи входять як макроелементи K, Ca, Mg, Fe, S, P, так і мікроелементи Mn, Zn, Si, B та інші. Вміст зольних елементів різний в рослинах різних видів, більший в диких культурах. При різному надходженні у рослину поживних речовин так само міняється вміст зольних елементів і, крім того, зольність молодих рослин завжди більша, ніж наприкінці вегетації. У склад зольних елементів входять і токсичні важкі метали.

Термічним обзоленням одержують „сиру” золу, яка містить домішки С та SiO₂. Для цього в доведений до сталої маси порцеляновий тигель вносять 3-5 г речовини і повільно нагрівають. Після обзолення до сіруватого або рожевуватого кольору пробу прожарюють у муфельній печі при 400-450С, а у випадку, якщо зола містить домішки вуглецю, додають декілька крапель концентрованої HNO₃, просушують і продовжують прожарювання до досягнення сталої маси. Обчислюють вміст золи:

,

де g – наважка повітряно-сухої проби, г; m(проби)_. – маса абсолютно сухої проби, г; m(золи) – визначена маса золи, г; – вологість проби, %.

Обзолення концентрованими H₂SO₄ i HNO₃ (мокре обзолення) застосовують для аналізу на вміст сполук сульфуру, фосфору.

Зольні елементи аналізують фізико-хімічними методами після того, як сухий залишок золи розчинено у розведеній кислоті.

Визначення вмісту розчинних форм плюмбуму

Дослідження проводять з метою встановлення, наскільки рослини акумулюють цей важкий метал поблизу автодоріг та автомагістралей. Для дослідження відбирають пробу рослин масою 100,0 г на різних віддалях від дороги: 3, 50, 100, 300, 500 м. Попередньо визначають вологість проби.

Пробу рослин подрібнюють і додають 50 мл екстракційної суміші (С₂Н₅ОН і Н₂О у співвідношенні 1:1), екстрагують при кип’ятінні до повного переходу іонів Pb²⁺ у розчин. Визначати вміст плюмбуму в одержаному розчині найкраще методом атомної абсорбції. Можна провести якісне виявлення. Для цього до порцій розчинів, одержаних з проб на різних віддалях від автодороги, додають однакові кількості розчину Na₂S і слідкують за інтенсивністю почорніння внаслідок випадання осаду PbS.

Визначення вмісту нітрогену

У рослині нітроген є в складі білків, амінокислот, амідів кислот, органічних основ, амонію та нітрату.

Визначення загального вмісту нітрогену проводять за методом К’єльдаля аналогічно, як описано було вище під час аналізу ґрунтів та вод. Нітрогеновмісні сполуки розкладають до амонію та СО₂ і Н₂О дією концентрованої сульфатної кислоти:

C_xH_yO_z-NH₂ C + H₂O + NH₄⁺,

C+2H₂SO₄  2SO₂ + 2H₂O + CO₂.

Каталізатором окиснення є сполуки селену, сульфати натрію або купруму. Амонійні солі після підлужнення відганяють у вигляді NH₃ і після вловлювання розчином кислоти визначають вміст амонійного нітрогену, як це було описано вище.

Визначення нітрогену білків. З подрібненої проби 20-кратним надлишком води при кипінні розчиняють усі водорозчинні сполуки нітрогену. Якщо рослина містить багато крохмалю, то нагрівають пробу до 50 не більше 10 хв. З розчину 6% розчином CuSO₄ у присутності лугу осаджують білки та відстоюють суміш протягом 10-12 год. Відфільтрований та відмитий осад просушують, переносять у склянку для обзолення концентрованою сульфатною кислотою за методом К’єльдаля в присутності каталізатора, потім відганяють NH₃, утворений під час розкладу білків.

Визначення вмісту нітрату. Про шкідливу дію нітрату на живі організми та про умови найбільш інтенсивного накопичення нітратів у рослині йшлося в розділі 4.2. За даними ВООЗ добове надходження нітратів в організм дорослої людини не повинно перевищувати 5 мг/кг маси тіла.

Спочатку плоди миють та просушують. Визначають нітрат у різних частинах рослини. Так у капусті окремо аналізують качан, а окремо листя; в овочах аналізують частини, ближчі до шкірки, до плодоніжки, у моркві – до серцевини.

Пробу зважують, подрібнюють ножем або теркою з поліетилену. З утвореної маси відтискають сік через декілька шарів марлі. Визначають нітрат у соку найчастіше потенціометричним методом з нітрат-селективним електродом, оскільки сік непрозорий, містить завислі часточки, іноді забарвлений. Перед визначенням до аліквоти одержаного соку та до стандартних розчинів додають однаковий об’єм розчину електроліту (наприклад 0,05 М K₂SO₄) для досягнення належної провідності розчину і всі розчини доводять до заданого об’єму в мірній колбі.

Якісний аналіз на нітрат можна провести з розчином дифеніламіну у кислому середовищі, як це описано вище при аналізі ґрунтової витяжки.