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.