Контрольная работа: Анализ почвы
2.5 Определение кальция и магния при совместном присутствии
Константы устойчивости этилендиаминтетраацетатов кальция и магния различаются на 2 порядка. Поэтому эти ионы нельзя оттитровать раздельно, используя только различие в константах устойчивости комплексонатов. При pHопт ~ 10 в качестве металлоиндикаторов используют эриохромовый черный Т. При этих условиях определяют сумму кальция и магния. В другой аликвотной части создают pH > 12, вводя NaOH, при этом магний осаждается в виде гидроксида, его не отфильтровывают, и в растворе определяют комплексонометрический кальций в присутствии мурексида, флуорексона или кальциона, являющихся металлоиндикаторами на кальций. Магний определяют по разности.
Выполнение определения.
1. Определение суммы кальция и магния.
Отбирают пипеткой 10 мл анализируемого раствора (водной вытяжки почвы) из мерной колбы вместимостью 100 мл в коническую колбу для титрования вместимостью 100 мл, прибавляют 2-3 мл буферного раствора с pH 10, 15 мл воды, перемешивают и прибавляют на кончике шпателя 20-30 мг смеси эриохромового черного Т и хлорида натрия. Перемешивают до полного растворения индикаторной смеси и титруют раствором ЭДТА до изменения окраски раствора из винно-красной в голубую.
2. Определение кальция.
Отбирают пипеткой 10 мл анализируемого раствора (водной вытяжки почвы) в коническую колбу для титрования вместимостью 100 мл, прибавляют 2-3 мл раствора NaOH или KOH, разбавляют водой примерно до 25 мл, вводят 20-30 мг индикаторной смеси мурексида, флуорексона, или кальциона с хлоридом натрия и титруют раствором ЭДТА до изменения окраски раствора от одной капли раствора ЭДТА.
Изменение окраски в конечной точке титрования зависит от выбранного металлоиндикатора. При использовании мурексида окраска изменяется из розовой в фиолетовую; при использовании флуорексона – из желтой с зеленой флуоресценцией в бесцветную или розовую с резким уменьшением интенсивности флуоресценции; при использовании кальциона – из бледно-желтой в оранжевую. В последнем случае щелочную среду создают только 2 М раствором KOH.
3. Определение магния. Объем титранта, израсходованный на титрование магния, вычисляют по разности объемов ЭДТА, пошедшей на титрование при pH 10 и при pH 12.
2.6 Методика определения обменной кислотности
Навеску почвы, пропущенной через сито с отверстиями диаметром 1-2 мм, массой 40 г помещают в колбу вместимостью 250 мл. В колбу приливают 100 мл 1М раствора KCl и взбалтывают в течение 1 ч. Часовое взбалтывание суспензии может быть заменено трехминутным взбалтыванием с последующим суточным настаиванием. Содержимое колбы фильтруют в сухую коническую колбу или другую емкость. Первые 10 мл фильтрата выбрасывают.
После того, как суспензия будет профильтрована полностью, 50 мл фильтрата помещают в коническую колбу вместимостью 250 мл, добавляют 2-3 капли фенолфталеина и титруют 0,02-0,1М раствором NaOH до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин.
Обменную кислотность (Ноб) рассчитывают по уравнению:
Где V и V1 – объем NaOH, пошедший на титрование соответственно аликвоты вытяжки и контрольной пробы; н – молярная концентрация NaOH, ммоль/мл; Vал и V0 – объем аликвоты вытяжки и общий объем добавленного к почве 1М KCl, мл; m - навеска почвы, г.
Реагенты:
1М раствор KCl растворяют в 300-400 мл дистиллированной воды, раствор фильтруют и объем доводят до 1 л. Значение рН раствора соответствует 5,6-6,0 (рН дистиллированной воды, находящейся в равновесии с СО2 атмосферного воздуха, имеет рН около 5,6).
2.7 Методика определения гидролитической кислотности
В сухую колбу вместимостью 250 мл помещают навеску почвы, пропущенной через сито с отверстиями диаметром 1 мм, массой 40,0 г. В колбу приливают 100 мл 1М раствора СН3СООNa и взбалтывают в течение часа. Часовое взбалтывание может быть заменено 3 минутным с последующим 18-20 часовым настаиванием с периодическим (4-5 раз) взбалтыванием суспензии. Суспензию взбалтывают круговыми движениями и фильтруют через сухой складчатый фильтр. Первые порции (около 10 мл) фильтрата выбрасывают. Если затем при фильтровании получают мутный раствор, его перефильтровывают. Аликвоту фильтрата 50 мл помещают в коническую колбу вместимостью 250 мл, добавляют 2-3 капли фенолфталеина и титруют 0,02-0,1 н раствором NaOH до слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин. Гидролитическую кислотность рассчитывают по уравнению:
Нг моль(+)/100 г почвы = [VнV0100]/[Vалm],
Где V и н – объем и концентрация раствора NaOH, ммоль/мл; Vал - объем аликвоты вытяжки, мл; V0 – объем добавленного к навеске почвы раствора ацетата натрия, мл; m - навеска почвы, г. Если полученный результат умножают на 1,75 для компенсации неполного извлечения из почв кислотных компонентов при однократной обработке почвы экстрагирующим раствором, в комментарии к результатам анализа делают соответствующую оговорку.
Реагенты:
1М раствор СН3СООNa с рН 8,3. Навеску ацетата натрия 82,0 г СН3СООNa или 136,0 г СН3СООNax3Н2О растворяют в дистиллированной воде ,(если необходимо, фильтруют), доводят объем до 1 л и измеряют рН. Величину рН доводят до 8,3 растворами СН3СООNa или NaOH с массовой долей 10%. Контроль рН раствора может быть осуществлен с помощью фенолфталеина. Раствор ацетата натрия при добавлении фенолфталеина должен иметь слабо-розовую окраску.
2.8 Методика определения концентрации фосфатов в 0,03 н. K2SO4-вытяжках (по Карпинскому Замятиной)
Навеску почвы массой 20,0 г помещают в сухую колбу или другую емкость вместимостью 250 мл. К почве с помощью мерного цилиндра приливают 100 мл. 0,03 н. раствора K2SO4. Содержимое колбы взбалтывают 5 мин и фильтруют через складчатый фильтр в сухую коническую колбу. Чтобы получить прозрачные фильтраты, на фильтр переносят как можно больше почвы. Первые порции фильтрата могут опалесцировать, их перефильтровывают. Вытяжка должна быть прозрачной.В полученной 0,03 н. K2SO4-вытяжке определяют концентрацию фосфатов. Для этого в мерную колбу вместимостью 50 мл. помещают 20-40 мл. вытяжки. В колбу добавляют 8 мл. реагента Б. Объем жидкости в колбе доводят дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивают и через 10 мин. Измеряют оптическую плотность раствора при длине волны 630-882 нм.
Перед окрашиванием анализируемого раствора необходимо приготовить шкалу стандартных растворов для получения градуировочной кривой. С этой целью в мерные колбы вместимостью 50 мл. приливают по 2 мл. 0,6 н. K2SO4, что обеспечит концентрацию сульфата калия в находящемся в колбе растворе приблизительно такую же, какую получают при анализе 40 мл K2SO4-вытяжки. Затем в каждую из колб с помощью бюретки приливают стандартный раствор с содержанием фосфора 0,005 мг P в 1 мл. В колбы добавляют 0,5; 1,0; 3,0; 5,0; 7,0 и 10,0 мл стандартного раствора. В колбы приливают дистиллированную воду приблизительно до объема 35 – 40 мл, реагент Б. Содержимое колб тщательно перемешивают, через 10 мин измеряют оптическую плотность и строят градуировочную кривую в координатах: оптическая плотность количество фосфора в мерной колбе. По градуировочной кривой находят концентрацию фосфора в анализируемых растворах. Результаты анализа выражают в мг/л:
P, мг/л = Cp1000/Vал,
где Vал – объем аликвоты вытяжки, мл; Сp – число миллиграммов фосфора в мерной колбе, мг/объем мерной колбы.
3 Экспериментальная часть
В экспериментальной части проводился анализ почвы. Почва была отобрана в Усманском районе, Липецкой области. Проба отбиралась с глубины около 20 см, масса пробы составила 0,5 кг.
3.1 Определение гигроскопической влаги
1. Таблица полученных результатов:
Масса бюкса, г |
Масса бюкса с почвой, г |
Масса почвы m, г |
Масса бюкса после сушки, г |
Масса высушенной почвы m1, г |
Гигроскопическая влага, % |
27,54575 | 29,21100 | 1,66255 | 30,12541 | 1,21441 | 36,90 |
33,18410 | 35,38934 | 2,205240 | 36,54123 | 1,65181 | 33,50 |
41,38525 | 44,54641 | 3,16116 | 45,65941 | 2,29531 | 35,40 |
ωср, % = 35,30%
2. Статистическая обработка данных.
- стандартное отклонение
1.394
Sr = S/xср - относительное стандартное отклонение
Sr = 1.394/35.3 = 0.039
ω∆ω = (35.303.46) %.
3.2 Определение C и органических соединений по Тюрину
Vхол =40 мл
Vраб=10 мл
а=0,5 г
С%=(30*0,2*0,003*100)/0,5=3,6%
2. Определение фенола
Таблица полученных результатов
Сфенола мкг/мл |
Аоптическая плотность |
5 | 0.07 |
23 | 0.148 |
42.7 | 0.254 |
70 | 0.338 |
х | 0.160 |
Градуировочный график
Из графика видно, что
№ |
Ах |
Сх, мкг/мл |
1 | 0,160 | 38 |
2 | 0,180 | 40 |
3 | 0,190 | 43 |
ср | 0,176 | 40 |
Статистическая обработка данных.
S==2,08
Sr = 2,08/40 = 0,052
С∆С = (400,5)мкг/мл
Пересчитаем концентрацию: С=0,02г/20г почвы
3.3 Определение общей щелочности и щелочности, обусловленной карбонат-ионами
1. Таблица полученных результатов:
№ п/п |
Масса навески, г |
Объем вытяжки, мл |
Объем титранта 0,01 М H2SO4, мл |
||
общий | аликвота | По ф/ф | По м/о | ||
1 | 40 | 100 | 25 | 1,01 | 7,3 |
2 | 1,02 | 7,8 | |||
3 | 1,04 | 8,0 | |||
ср | 1,03 | 7,9 |
2. Карбонатная щелочность.
;
0.404ммоль/100г, почвы
0,408ммоль/100 г почвы
0,416 ммоль/100г почвы
ммоль/100 г почвы
0,404*0,03*100=1,212%
0,408*0,03*100=1,44%
0,416*0,03*100=1,248%
=1,301
Статистическая обработка данных.
S==0,0031
Sr = 0,0031/0,409 = 0,006
С∆С = (0,4090,024)ммоль/100г почвы.
3.4 Общая щелочность
ОЩ1==1,662 ммоль/100г почвы
ОЩ2==1,764 ммоль/100г почвы
ОЩ3=1,808ммоль/100г почвы
ОЩср=1,745 ммоль/100г почвы
=1,662*0,061*100=10,14%
=1,764*0,061*100=10,76%;
=1,808*0,061*100=11,03%;
=1,745*0,061*100=10,65%.
Статистическая обработка данных.
S=0.06
Sr = 0,06/1,808 = 0,033
Т==0,14
С∆С = (1,8080,14) ммоль/100г почвы.
3.5 Валовое содержание железа
1. Таблица полученных результатов:
№п/п |
Навеска почвы, г |
Объем аликвоты, мл |
Объем титранта, мл |
1 | 20 | 25 | 12,0 |
2 | 11,5 | ||
3 | 12,0 | ||
ср | 11,8 |
=0,0040н
=0,0038н
=0,0042н
=0,004н
С учетом разбавления:
С1 = 0,0080 моль/л
С2 = 0,0076 моль/л
С3= 0,0084 моль/л
Сср = 0,0080 моль/л.
mFe3+ = 0,0080·56·0,1 = 0,0448 г.
ω, %==0,224%
2. Статистическая обработка данных.
S==0,002
Sr = 0,002/0,0080 = 0,25
Т==0,004
С∆С = (0,00800,004)моль/л.
3.6 Определение кальция и магния при совместном присутствии
1. Определение суммы кальция и магния
СТ = 0,1 моль-экв/л
Vал = 10 мл
№ опыта |
Vт, мл |
С∑ моль экв/л |
1 | 2,05 | 0,0205 |
2 | 2,10 | 0,0210 |
3 | 1,95 | 0,0195 |
ср | 2,03 | 0,0203 |
Статистическая обработка результатов
S==0,00026
Sr = 0,00026/0,0203 = 0,0128
Т==0,00061
Ср ср±ΔC=(0,02030 ± 0,00061)ммоль экв/мл
m∑ = 0,056 + 0,0128 = 0,069
ω%=0,203%
2. Определение кальция
Vал = 10 мл
Ст = 0,1 моль экв/л
№ опыта |
Vт, мл |
СCa2+ моль экв/л |
1 | 1,38 | 0,0138 |
2 | 1,36 | 0,0136 |
3 | 1,32 | 0,0132 |
ср | 1,36 | 0,0136 |
Статистическая обработка результатов
S==0,0015
Sr = 0,0015/0,0136 = 0,11
Т==0,0037
Ср ср ± ΔC = (0,0136 ± 0,0037)ммоль экв/мл
ω%=mCa/ mн
mCa = 0.0136·40·0.1 = 0,0544 г
ω%=0,19%
3.Определение магния
Vал = 10 мл
Ст = 0,1 моль экв/л
№ опыта |
Vт, мл |
СMg2+ моль экв/л |
1 | 0,71 | 0,0071 |
2 | 0,73 | 0,0073 |
3 | 0,74 | 0,0074 |
ср | 0,72 | 0,0072 |
Статистическая обработка результатов
S==0.00024
Sr=0,00024/0,0072 = 0,033
Т==0.00054
Ср ср ± ΔC = (0,0072 ± 0,00054)ммоль экв/мл
mMg = 0,0072·24·0,1 = 0,01761 г
ω%=0,071%
3.7 Определение обменной кислотности
1. Таблица полученных данных
№ п/п |
Vт |
Vал |
mнав |
V0 |
Ноб,ммоль(+)/100г почвы |
1 | 2,7 | 50 | 40 | 100 | 1,47 |
2 | 2,73 | 1,43 | |||
3 | 2,67 | 1,32 | |||
Cр | 2,69 | 1,40 |
2. Статистическая обработка результатов
S==0,03
Sr=0,03/1,40 = 0,028
Т==0.02
Ср ср±ΔC=(1,40±0,020)ммоль/100 г почвы
3.8 Определение концентрации фосфатов в 0,03 н. K2SO4-вытяжках (по Карпинскому Замятиной)
1. Построение градуировочного графика.
График: оптическая плотность – объем аликвоты.
Vал |
Оптическая плотность, Аср |
0.5 | 0.11 |
1 | 0.27 |
3 | 0.49 |
5 | 0.67 |
7 | 0.79 |
10 | 0.93 |
х | 0,53 |
С1 == 3,25 мг/100 г;
С2 = =3,27 мг/100 г;
С3 = =3,29 мг/100 г.
Сср = 3,27 мг/100 г = 3,27·10-3 г/100 г
ω%=( Ср ср/10)·100% = 0,0327%
2. Статистическая обработка результатов
S==0,016
Sr=0,016/3,27 = 0,048
Т==0,039
Ср ср±ΔC=(3,27±0,039)мг/100 г
3.9 Определение гидролитической кислотности
1. Таблица полученных результатов
№ опыта |
Vт |
Vал |
mнав |
V0 |
Нгидрммоль(+)/100г почвы |
1 | 1,17 | 50 | 40 | 100 | 0,61 |
2 | 1,22 | 0,56 | |||
3 | 1,19 | 0,51 | |||
Cр | 1,19 | 0,51 |
2. Статистическая обработка результатов
S==0,018
Sr=0,018/0,51 = 0,02
Т==0.059
Ср ср±ΔC=(0,51±0,059)ммоль/100 г почвы.
3.10 Определение нитрат ионов в почве с использованием нитрат селективного электрода
Результаты определений занесены в таблицу:
С, моль/л | Е, В | -lg C |
0,1 | 306.0 | 1 |
0,01 | 357.7 | 2 |
0,001 | 413.8 | 3 |
0,0001 | 462.6 | 4 |
По результатам построен график 1.
Концентрации найденные по градуировочному графику приведены в таблице:
№ определения | Е, В | -lg C | С, моль/л |
1 | 457,2 | 3,86 | 0,000138 |
2 | 457,5 | 3,88 | 0,000132 |
3 | 455,7 | 3,87 | 0,000135 |
ср | 455,7 | 3,87 | 0,000135 |
Статистическая обработка результатов
S==0,00006
Sr=0,00006/0,000135 = 0,04
Т==0.009
Ср ср±ΔC=(0,000135±0,009)ммоль/100 г почвы.
Пересчитаем концентрацию:
с = сNO3 *14*105/1-(w/100)
С=0,000135*15/1-(35,3/100)=0,034мг/кг
Заключение
В ходе данной работы был проанализирован образец почвы, отобранный в Усманском районе Липецкой области. Полученные результаты представлены в таблице:
Определяемый показатель |
Содержание в образце почвы |
Определяемый показатель |
Содержание в образце почвы |
Гигроскопическая влага |
35,3% | Содержание кальция и магния | 0,203% |
Содержание фенола |
0,02г/20г почвы | Содержание кальция | 0,19% |
Карбонатная щелочность |
0,409ммоль/100г почвы | Содержание магния | 0,071% |
Общая щелочность |
1,808ммоль/100г почвы |
Гидролитическая кислотность |
1,40/100г почвы |
Содержание железа |
0,224% | Обменная кислотность | 0,51 ммоль/100г почвы |
Содержание фосфатов |
0,0327% | Содержание углерода | 3,6% |
Библиографический список
1 Химический анализ почв/ Воробьева Л.А. – М.: изд. МГУ, 1998. – 272с.: ил.
2 Эколого-аналитический мониторинг стойких органических загрязнителей/ Майстренко В.Н., Клюев Н.А. – М.: Мир: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. -323с.: ил.
3 Основы аналитической химии. Практическое руководство: уч. Пособие для ВУЗов/ Фадеева В.И., Шеховцова Т.Н., Иванов В.М. и др.; под ред. Золотова Ю.А. – М.: Высшая школа, 2001. – 463с: ил.
4 Агрохимические исследования почв/Под ред. А.В.Соколова. М.: Наука, 1975. 98 с.
5 Учебно-полевая практика и лабораторные работы,методическое пособие/Дербенцева А.М.,Пилипушка В.Н.-Владивосток,2005.-24с.
6 Практикум по агрохимии/Под ред. МинееваВ.Г. М.:Изд-во МГУ,2001.-689 с.