=[почва]Al+3 KCl [почва] K+AlCl3;
К+
= AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl
Обменную кислотность также выражают в величине рн, но указывают, что это рН солевой, а на водной вытяжки.
Обменная кислотность всегда выше актуальной, так как при её определении одновременно учитываются водородные ионы, находившиеся в почвенном растворе. Обменную кислотность необходимо учитывать при внесении в почву удобрений.
Гидролитической кислотностью называют ту часть потенциальной кислотности почвы, которая образуется при вытеснении из почвы ионов Н+или Al3+раствором гидролитической щелочной соли ( т.е. соли сильного основания и слабой кислоты). Чаще всего для этой цели используют 1 н. раствор CH3COONa:
Н+ Na+
[почва] Н+3СН3COONa=[почва]Na+3CH3COOH;
Н+ Na+
[почва]Al+3CH3COONa=[почва]3Na+(CH3COO)3Al;
(CH3COO)8Al+3H2O=Al(OH)3+3CH3COOH.
Принципиальной разницы между обменной и гидролитической кислотностью нет. Но величина гидролитической кислотности больше обменной, так как при действии уксусного натрия на почву вытесняется не только собственно гидролитическая кислотность, но также обменная и актуальная кислотности почвы. Величина гидролитической кислотности выражают в миллиграмм-эквивалентах Н или Al, содержащихся в 100г.
2.5.1 Определение обменной кислотности [20]
Приготовление растворов.
1. Калий хлористый 1н. раствор: 75г.KCl растворили в дистиллированной воде и доводили объём полученного раствора до 1 литра.
Раствор должен иметь рН5,6\6,0. Если рН ниже 5,6, то различие в значение рН устраняют прибавлением к раствору по каплям 1%-ного КОН, а при рН выше 6,0 к раствору прибавляют 1%-ный раствор HCl. Контроль рН проводят с помощью рН-метра.
2. Приготовление едкого натра 0,1н. титрованный раствор.
К 100 г NaOH прибавляли 100 мл H2O, после охлаждения раствор переливали в высокий цилиндр, плотно закрывали его резиновой пробкой и оставляли стоять 7-10 дней. За это время нерастворимый в крепком растворе щелочи Na2CO3, которым обычно загрязнён едкий натр, осядет на дно. После этого осторожно сливали прозрачный NaOH в другую склянку.
Для определения нормальности полученного раствора отбирали 1 мл пробы в коническую колбу и прибавляли 25 мл дистиллированной воды, 2 капли 0,2%-раствора метилового оранжевого (0,2 г индикатора растворяли в 100 мл дистиллированной воды) и отфильтровывали 0,1н. раствором HCl или H2SO4, приготовленным из фиксанала, до перехода окраски от жёлтой до оранжево-розовой.
По объёму кислоты, пошедшему на титрование, рассчитывали объём крепкого раствора NaOH по формуле:
X=(B*0,1*B1)/B2, где
Х - объём крепкого NaOH, необходимый для приготовления требуемого объёма 0,1 н. раствора NaOH, мл.
В – требуемый объём 0,1 н. раствора NaOH мл.
В1 – объём кислоты, пошедший на титрование пробы крепкого раствора NaOH, мл
В2 – объём пробы крепкого раствора NaOH, взятый для титрования, мл.
Н – нормальность кислоты, мг-экв/мл.
0,1 – нормальность кислоты приготовленного раствора NaOH, мг-экв/мл.
3. Приготовление фенолфталеина 1%-ного, спиртовой раствор: 1г реактива растворяли в 100 мл 96% этилового спирта.
Ход анализа.
30 г почвы воздушно – сухой, просеянной через сито D=2 мм заливали 75 мл KCl н.с рН 5,6-6,0, перемешивали почву с раствором в течение 1 мин. Далее отфильтровывали вытяжку. Для потенциометрического титрования отфильтровывают по фенолфталеину. Для этого 25 мл вытяжки помещали в коническую колбу ёмкостью 100 мл, прибавляли по каплям 2к. 1%-ного раствора фенолфталеина и титровали 0,1 н. раствором NaOH до появления слабо-розовой окраски раствора, не исчезающей в течение 1 мин.
Величину обменной кислотности определяли по результатам параллельных измерений и она составляла рН=1,03, это указывает на сильный характер раствора после десорбции ионов из ППК и согласуется с данными о составе обменных катионов, основная доля обменных протонов принадлежит слабым фульво- и гуминовым кислотам, образованных в результате гидролиза катионов Al3+,NH4+.
2.5.2 Определение гидролитической кислотности почв рН-метрическим методом [20]
Метод основан на определении гидролитической кислотности при обработке почвы 1н. раствором уксуснокислого натрия по Каппену при отношении почвы к раствору 1:5 с последующим измерением рН суспензии.
Приготовление растворов:
1. Натрий уксуснокислый 1,0н. раствор: К 68 г соли прибавляли дистиллированной воды и доводили до 0,5 литра. Раствор должен иметь рН 8,3-8,4 при измерении стеклянным электродом.
Если раствор имеет рН менее 8,3, его подщелачивали 1%-ным раствором NaOH, если раствор имеет рН более 8,4-его подкисляли раствором CH3COOH. Раствор быстро портился, его можно хранить не более 3 –4 дней.
Ход анализа.
На технических весах отвешивали 30г воздушно-сухой почвы, размолотой и просеянной через сито D=2мм. Почву помещали в банку и прибавляли 75 мл 1н. раствора CH3COONa(pH=8,3-8,4). Тщательно перемешивали в течение 1 мин. Суспензию оставляли до следующего дня. На следующий день перемешивали суспензию в течение 1 мин. И измеряли рН стеклянным электродом.
Показания рН-метра снимали с точностью до сотых долей.
2.6 Методика определения кислоторастворимых форм металлов в почвенных вытяжках методом атомной абсорбции
Сущность метода и принцип работы. Атомно-абсорбционный анализ основан на способах свободных атомов определяемых элементов, образующихся в пламени при введении в него анализируемых растворов, селективно поглощать резонансное излучение определённых для каждого элемента длин волн.
Метод обеспечивает предел обнаружения многих элементов на уровне 0,1-0,01 мкг/мл, что во многих случаях даёт возможность анализировать пробы без предварительного концентрирования элементов. Атомно-абсорбционный метод позволяет в настоящее время определить до 70 элементов, преимущественно металлов.
Метод атомной абсорбции, сокращённо АА-метод, основан на использовании способности свободных атомов определяемых элементов селективно поглощать резонансное излучение определённой для каждого элемента длинны волны. Раствор, содержащий ион металла, впрыскивается в пламя, где растворитель испаряется, а многие ионы восстанавливаются до атомов. Источником излучения служит лампа с полым катодом, которая излучает свет с определёнными длинами волн. Поглощаемая атомами анализируемого образца энергия излучения с одной из этих длин волн пропорциональна количеству испарившегося в пламени элемента.
Этот метод очень чувствителен благодаря жёстким требованиям к длине волны источника света.
В пламени специальной горелки атомно-абсорбционного анализатора происходит испарение раствора, подаваемого в виде аэрозоля вместе с горючим газом и окислителем, при этом плавится и испаряется растворённая проба, идёт термическая диссоциация молекул и образование свободных атомов. Важно, чтобы при этом большинство атомов находилось в невозбуждённом состоянии. В качестве атомизатора используется воздушно-пропан-бутановое пламя. Оптимальная температура пламени для атомизации составляет 2000-30000С. Световой поток от спектральной лампы проходит через пламя горелки и монохроматор. Между пламенем и монохроматором помещается диафрагма, позволяющая уменьшить щель, через которую свет проходит на монохроматор, а от него – на фотоэлектричесикй детектор. Сигнал, получаемый с детектора, усиливается специальным усилителем и регистрируется цифропоказывающим индикатором, который может быть связан с печатающим устройством.
Наиболее универсальным, удобным и стабильным источником получения свободных атомов является пламя. В пламени происходит испарение растворителя, растворённые вещества превращаются в мелкие твёрдые частицы, которые далее плавятся и испаряются. Образующиеся пары содержат смесь свободных атомов, ионов и молекул различных химических соединений.
В качестве детектора излучения системы регистрации используют фотоэлектронные умножители (ФЭУ). Они должны обладать достаточной чувствительностью в широкой области спектра (табл. 3).
Таблица 3
Аналитическая линия чувствительности и оптическая область концентрации атомно-абсорбционного определения элементов
| Элемент | Линия, нм | Газовая смесь | Чувствительность, мкг/см3 | Оптимальная область концентраций, мкг/см |
| Cu | 324,7 | Ацетилен-воздух | 0,05 | 2-5 |
| Zn | 213,8 | То же | 0,01 | 0,4-1,5 |
| Pb | 217,0 | То же | 0,1 | 5-20 |
| Cd | 228,8 | То же | 0,01 | 0,1-5 |
| Hg | 253,7 | Беспламенная атомизация | 0,1-0,5 | 0,04-0,71 |
В настоящей работе рекомендуется использовать 1н. HNO3 или 1 н. HCl и ацетатно-аммонийный буферный раствор с рН 4,8, экстракцию проводят из отдельных навесок почв в трёхкратной повторности.
Приготовление растворов необходимо проводить в вытяжном шкафу.
Буферный раствор с рН – 4,8
Для приготовления 1 дм3 этого раствора берут 108 см3 98% уксусной кислоты (СН3СООН) и 75 см3 25% раствора аммиака (NH4OH). В справочнике находят их массовые доли в весовых процентах. Если найденные значения массовых долей отличаются от вышеуказанных, объёмы реактивов, необходимые для приготовления буферного раствора, вычисляют по формуле:
V2 = V3c1d1 , где
c2d2
V2 – искомый объём реактива, см3;
c1 - необходимая массовая доля вещества, вес %;
c2 – найденная массовая доля вещества, вес %;
d1 – плотность заданной массовой доли вещества, г/см3;
d2 – плотность, соответствующая найденной массовой доли вещества, г/см3.
Найденные объёмы уксусной кислоты и аммиака приливают к 500-600 см3 бидистиллированной воды и доводят до метки.