Теоретичні відомості

Наявність карбонатів зумовлює різні важливі властивості ґрунту: пористість, зв’язність, фракційний склад гумусу, склад ґрунтового розчину, лужність ґрунтів.

Помірний вміст карбонатів сприятливо впливає на структуру, буферність ґрунту, підтримує реакцію ґрунту близькою до нейтральної, сприяючи тим самим високій його родючості. Високий рівень нагромадження карбонатів часто погіршує фізичні властивості ґрунту, зцементовуючи ґрунтову масу. Особливо негативно впливає на грунт сода, починаючи з 0.05 – 0.1 % вагового вмісту. Вона викликає пептизацію ґрунтових колоїдів, замулюючи тим самим пори ґрунту і знижуючи його водопроникність. Це обумовлюється невеликою міцністю зв’язку іонів Na⁺ з ґрунтовим вбирним комплексом (ГВК).

У ґрунтах кальциту (СаСО₃) значно більше, ніж карбонату магнію. Останній у більшості випадків входить до складу мінералу несквегоніту (MgCO₃ 3H₂O).

Карбонати натрію в помірних кількостях зустрічаються в содово-засолених ґрунтах у вигляді: соди (Na₂CO₃ 10H₂O), трони (Na₂CO₃ NaНCO₃ 2H₂O), нахколіту (NaНCO₃).

У ґрунтових розчинах CO₃^2- виступає як груповий осаджувач багатьох катіонів – Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ та інших.

Скипання ґрунту свідчить про присутність у ґрунті карбонатів, які руйнуються при взаємодії з кислотою за реакцією:

СаСО₃ + 2НСІ = СаСІ₂ + Н₂О + СО₂↑

Вуглекислий газ виділяється з ґрунту у вигляді бульбашок із характерним шипінням, а при невеликій кількості карбонатів – з потріскуванням.

Методи визначення вмісту карбонатів у ґрунті засновані на ваговому, ацидиметричному та газометричному визначенні СО₂, витиснутого при руйнуванні карбонатів.

Найбільш простим і швидким методом є ваговий, заснований на визначенні втрати ваги ґрунту за рахунок видалення СО₂ при руйнуванні карбонатів кислотою.

Ваговий метод можна застосовувати за вмісту карбонатів 0-70%.

А. Ваговий метод визначення вмісту карбонатів у ґрунті Хід роботи

1. У хімічну склянку на 50 мл з кришкою або годинниковим склом наливають 7 мл 5 М розчину НСІ.

2. На кришку склянки ставлять фарфоровий тигель на 10 мл і зважують на електронній вазі (Р₁).

3. У тигель поміщають понад 1г повітряно-сухого ґрунту та вдруге зважують (Р₂).

4. Обережно переносять грунт у склянку. Щоб уникнути втрат СО₂ органічною речовиною ґрунту, рекомендується до розчину НСІ додати FeCI₃.

5. Вміст склянки старанно перемішують коловими рухами самої склянки. Потім тигель знову ставлять на кришку склянки і через 30 хв зважують (Р₃). Вага СО₂ дорівнює Р₂-Р₃.

6. Вміст СаСО₃ обчислюють за формулою:

де Х– кількість СаСО₃ (%),

Р₂-Р₁ – наважка ґрунту, г,

Р₂-Р₃ – вага СО₂ у даній наважці, г,

2,27 – коефіцієнт для перерахунку СО₂ на СаСО₃,

К(н₂о) _– коефіцієнт для перерахунку на абсолютно сухий грунт,

100. – коефіцієнт для перерахунку на 100г ґрунту.

Б. Ацидиметричний метод визначення вмісту карбонатів у ґрунті.

Принцип методу

Певна наважка ґрунту обробляється надлишком соляної кислоти відомої концентрації. Руйнування карбонатів ґрунту відповідає такому рівнянню реакції:

СаСО₃ + 2НСІ → СаСІ₂ + H₂O + CO₂↑

Непрореагований залишок кислоти відтитровують розчином лугу такої ж концентрації у присутності метилового червоного до переходу червоного забарвлення у блідо-жовте (реакція нейтралізації):

НСІ + NaOH → NaCl + H₂O

Хід роботи

1. На електронній вазі зважте від 2 до 5 г ґрунту, просіяного через сито з діаметром отворів 1мм. Наважка ґрунту залежить від вмісту карбонатів: чим їх більше, тим наважка менша.

2. Перенесіть наважку ґрунту в колбу місткістю 1–1,5 л.

3. Перелийте в цю колбу 500-1000 мл титрованого розчину НСІ. Якщо карбонатів менше 15%, то використовуйте 0,05 М, при вмісті їх 16-18% – 0.1 М, а якщо вміст перевищує 18% – 0.2 М розчин НСІ. Суспензію періодично збовтуйте.

4. Наступного дня перевірте реакцію розчину лакмусовим папірцем. Якщо рН > 7, то добавте ще 100-200 мл титрованого розчину НСІ відповідної концентрації, і знову настоюйте добу.

5. Якщо рН < 7, то відфільтруйте суспензію через складчастий фільтр.

6. З одержаної витяжки відберіть піпеткою 25мл розчину, додайте 2-3 краплини метилоранжу та відтитруйте надлишок кислоти титрованим розчином лугу відповідної концентрації до переходу червоного забарвлення в блідо-жовте.

7. Обчисліть кількість СО₂ карбонатів за формулою:

Де: Х – вміст СО₂, % до абсолютно сухого ґрунту,

а – кількість ммолей НСІ у 25мл вихідного розчину кислоти,

в – кількість ммолей НСІ у 25мл витяжки ґрунту (вона дорівнює кількості ммолей NaOH, що використано на титрування),

с – наважка ґрунту, яка відповідає 25мл витяжки,

К(Н₂О) – коефіцієнт для перерахунку на абсолютно сухий грунт, 0.044 – маса одного моля СО₂ , г,

100 – коефіцієнт перерахунку на 100г ґрунту.

8. Обчисліть кількість СаСО₃, для чого одержаний результат помножте на 2.274.

Дане визначення зробіть не менш, як у трикратній повторності.

Результати аналізу запишіть у таблицю:

Назва ґрунту	Генетич-ний горизонт, глибина, см	Наважка ґрунту, г	Об’єм 0.1М НСІ, мл	Об’єм фільт рату, мл	Об’єм 0.1М NaOH, мл	СО2	СаСО3
						%	%

Контрольні питання.

1. Як попередньо визначити наявність карбонатів у ґрунті?

2. Який вплив вмісту карбонатів в ґрунті на його фізико-хімічні властивості?

3. При якій концентрації соди в ґрунті проявляється її негативний вплив, і в чому він виявляється?

4. В яких сполуках зустрічаються карбонати натрію в ґрунтах?

5. Які катіони в ґрунтових розчинах осаджують аніони карбонату?

6. Опишіть послідовність операцій при визначенні карбонатів у ґрунті ваговим та ацидиметричним методом?