Химические методы определения кислотности почв
22-08-2016, 10:26
А. Качественные методы. 1. Проба с соляной кислотой. Почву обливают 10%-ной соляной кислотой: при вскипании почва в извести не нуждается (отсутствие вскипания еще не указывает на нуждаемость почв в извести).
2. Проба с лакмусовой бумажкой. Почву обливают 7,5%-ным раствором хлористого калия KCl. Если опущенная в отстой синяя лакмусовая бумажка краснеет, то это значит, что почва нуждается в извести.
Б. Качественно-количественные методы. Определение обменной кислотности. 40 г почвы взбалтывают 1 час со 100 мл 1,0 н раствора KCl; 50 мл фильтрата кипятят для удаления CO2: горячий раствор титруют 0,01н раствором NaOH с фенолфталеином в качестве индикатора до неисчезающей в течение 1—2 минут красной окраски при кипячении (во избежание выщелачивания стекла при выпаривании или кипячении рекомендуется применять при этом определении стаканы из иенского стекла или длительно об работанные паром).
Для полного вытеснения Н-ионов, способных к обмену, необходимо многократно обработать почву раствором нейтральной соли. Для расчета обменной кислотности на 100 е почвы (которую обычно выражают в мл 0,1 н NaOH), израсходованное при титровании количество 0,01 y NaOH следует помножить на 50 (для перевода результатов титрования на 100 г почвы) и на коэффициент 1,75 (поправка на неполноту вытеснения Н-ионов хлористым калием при однократной только обработке почвы этим реактивом). Применение коэффициента оговаривается при опубликовании данных; многие исследователи приводят результаты титрования, не прибегая к коэффициенту пересчета на полноту вытеснения ионов H.
Определение pH солевой вытяжки из почвы. При массовом определении потребности почв в извести определение обменной кислотности заменяется технически более простым определением pH в солевой вытяжке из почвы (с добавочным определением дозы извести по гидролитической кислотности — см. ниже).
Из каждого хорошо перемешанного образца берут 2 навески по 20 г воздушносухой почвы и помещают в конические колбочки емкостью 100 мл. В каждую колбу приливают по 50 мл 1,0 н раствора хлористого калия с pH от 5,5 до 6. Содержимое колб хорошо взбалтывают и колбы оставляют стоять на ночь или на более короткий срок до полного оседания почвы и просветления находящейся в ней жидкости. По окончании указанного срока осторожно, чтобы не взмутить жидкость, из каждой колбы берут пипеткой порцию отстоявшегося прозрачного раствора и определяют в нем pH колориметрически с помощью набора буферных смесей.
В оборудованных лабораториях пользуются электрометрическим определением pH в почвенных суспензиях.
Путем применения смеси двух или нескольких индикаторов пытались упростить и ускорить колориметрическое определение pH.
В России наибольшее распространение получил так называемый универсальный индикатор. Он имеет амплитуду действия от pH 4 до pH 8 и широко применяется в агрономической работе.
Для определения pH к испытуемому раствору добавляют универсальный индикатор; полученную окраску раствора сравнивают с нарисованной на белой бумаге шкалой переходных цветов этого индикатора. Чувствительность метода равна 0,25 pH.
Алямовский предложил пригодный для почвенных и физиологических исследований комбинированный индикатор и разработал для него невыцветающую стандартную шкалу, составленную из окрашенных минеральных солей. Комбинированный индикатор составляется из 1 части 0,02% раствора метилрота и 2 частей 0,04% раствора бромтимолбляу. Оба индикатора применяются в виде натриевых солей.
Способ приготовления комбинированного индикатора: 1) навеску метилрота весом 0,1 г растворяют в 100 мл этилового спирта (предварительно растерев в агатовой ступке с небольшим количеством спирта); к спиртовому раствору добавляют 7,4 мл 0,05 н раствора NaOH; после этого объем раствора доводят дистиллированной водой до 500 мл.
2) 0,1 г бромтимолбляу растворяют в 52 мл этилового спирта, и после добавления 3,2 мл 0,05 н раствора NaOH объем раствора доводят дистиллированной водой до 250 мл.
Комбинированный индикатор готовится смешением 1 части раствора метилрота с двумя частями раствора бромтимолбляу. Для предохранения от действия света как комбинированный, так и исходные индикаторы следует хранить в темных склянках. Этот комбинированный индикатор позволяет определять реакции и интервале значений pH от 4,0 до 8,0; в кислом интервале он дает красную окраску, и щелочном — синюю. По данным автора, переходы и окраске индикатора настолько отчетливы, что определении реакции можно производить с точностью до 0,1 pH (несколько менее отчетливы переходы в окраске индикатора n интервале pH от 4,0 до 4,2 и от 7,8 до 8,0).
Прибор Алямовского. Н.И. Алямовский смонтировал прибор для определения pH в солевых и водных вытяжках из почв, в котором стандартная шкала из растворов минеральных солей заменена другой шкалой с эталонами из цветных пленок. В этом приборе достигнуто упрощение самой техники определения, и его вполне можно использовать в полевой обстановке.
При колориметрических определениях концентрации водородных ионов необходимо стремиться к тому, чтобы испытуемая жидкость была совершенно прозрачной. Если по необходимости придется иметь дело с мутноватой или слабоокрашенной жидкостью, пользуются компаратором; при этом в правое гнездо компаратора помещают пробирку не с дистиллированной водой, а с испытуемой жидкостью, но без индикатора (для компенсирования мутности или окраски, которую имеет сама по себе испытуемая жидкость).
В. Количественные методы. Определение гидролитической кислотности почв. Из тщательно перемешанной средней пробы воздушносухой почвы берут навеску в 40 г почвы (на технических весах с точностью до 0,1 г). Навеску переносят через широкогорлую воронку в бутыль или банку емкостью 200—300 мл и приливают 100 мл 1,0 н раствора уксуснокислого натрия (исходный раствор этой соли должен давать слабую реакцию на фенолфталеин). Затем банки с содержимым взбалтывают в течение часа или оставляют стоять на сутки (взбалтывать за это время следует 4—5 раз).
Полученную таким образом вытяжку фильтруют через сухой складчатый фильтр. Первые 10—12 мл фильтрата отбрасывают. Когда его наберется достаточное количество, берут пипеткой 50 мл фильтрата, переносят в эрленмейеровскую колбочку или в стаканчик и прибавляют туда 1—2 капли фенолфталеина; далее эту порцию фильтрата титруют 0,1 н раствором NaOH или Ba(OH)3 без предварительного кипячения фильтрата (во избежание улетучивания уксусной кислоты) до неисчезающей в течение минуты розовой окраски и записывают количество мл NaOH, пошедшее на титрование.
Так как в большинстве случаев фильтраты получаются слегка окрашенными в желтый цвет, то рекомендуется вести титрование в присутствии колбы с таким же раствором и оканчивать титрование при изменении цвета титруемой жидкости.
Количество щелочи, пошедшее на титрование 50мл фильтрата, выражают в мл NaOH точно 0,1 н концентрации. Для перевода показаний в мг-экв на 100 г почвы следует израсходованное при титровании количество 0,1 н щелочи с поправкой на титр умножить на 0,5; при применении коэффициента 1.75 (поправка на полноту вытеснения Н-ионов); найденное при титровании количество миллилитров 0,1 н щелочи умножают на 0,875. Для вычисления дозы извести в центнерах CaCO3 на 1 га следует величину гидролитической кислотности, выраженную в мг-экв на 100 г почвы (с учетом коэффициента 1,75), помножить на 13.
Для полноты определения величины гидролитической кислотности, с целью доведения почвы до pH 7, Каппен предложил при пересчете данных расхода 0,1 н NaOH при титровании на 100 г почвы применять коэффициент 1.75 (как поправку на полноту взаимодействия кислой почвы с ацетатом); этот коэффициент использован выше при переводе мл при титровании в мг-экв на 100 г почвы или в ц CaCO3 на 1 га.
Для доведения почвы до pH, равного 7,5; 8,0 и 8,5, Каппен рекомендует коэффициент 1,75 увеличить соответственно до 2; 2,5; 3,25.
В предложенных коэффициентах пересчета мл NaOH, израсходованных на титрование 50 мл фильтрата, в мг-экв. на 100 г почвы или в ц CaCO3 на 1 га уже принято во внимание, что при однократной обработке раствором ацетата из почвы удалены еще не все Н-ионы, способные к обмену с катионом соли, для чего требуется многократная обработка почвы раствором уксуснокислого натрия.
Определения гидролитической кислотности при массовых анализах обычно ведут с выборочными параллельными в количестве не менее 10% от общего числа анализов.
Если желательно внести в почву не углекислую известь, а гашеную, то вместо множителя 13 применяют множитель 9,7; полученная величина будет соответствовать числу центнеров чистого Ca(OH)2 на 1 га.
2. Проба с лакмусовой бумажкой. Почву обливают 7,5%-ным раствором хлористого калия KCl. Если опущенная в отстой синяя лакмусовая бумажка краснеет, то это значит, что почва нуждается в извести.
Б. Качественно-количественные методы. Определение обменной кислотности. 40 г почвы взбалтывают 1 час со 100 мл 1,0 н раствора KCl; 50 мл фильтрата кипятят для удаления CO2: горячий раствор титруют 0,01н раствором NaOH с фенолфталеином в качестве индикатора до неисчезающей в течение 1—2 минут красной окраски при кипячении (во избежание выщелачивания стекла при выпаривании или кипячении рекомендуется применять при этом определении стаканы из иенского стекла или длительно об работанные паром).
Для полного вытеснения Н-ионов, способных к обмену, необходимо многократно обработать почву раствором нейтральной соли. Для расчета обменной кислотности на 100 е почвы (которую обычно выражают в мл 0,1 н NaOH), израсходованное при титровании количество 0,01 y NaOH следует помножить на 50 (для перевода результатов титрования на 100 г почвы) и на коэффициент 1,75 (поправка на неполноту вытеснения Н-ионов хлористым калием при однократной только обработке почвы этим реактивом). Применение коэффициента оговаривается при опубликовании данных; многие исследователи приводят результаты титрования, не прибегая к коэффициенту пересчета на полноту вытеснения ионов H.
Определение pH солевой вытяжки из почвы. При массовом определении потребности почв в извести определение обменной кислотности заменяется технически более простым определением pH в солевой вытяжке из почвы (с добавочным определением дозы извести по гидролитической кислотности — см. ниже).
Из каждого хорошо перемешанного образца берут 2 навески по 20 г воздушносухой почвы и помещают в конические колбочки емкостью 100 мл. В каждую колбу приливают по 50 мл 1,0 н раствора хлористого калия с pH от 5,5 до 6. Содержимое колб хорошо взбалтывают и колбы оставляют стоять на ночь или на более короткий срок до полного оседания почвы и просветления находящейся в ней жидкости. По окончании указанного срока осторожно, чтобы не взмутить жидкость, из каждой колбы берут пипеткой порцию отстоявшегося прозрачного раствора и определяют в нем pH колориметрически с помощью набора буферных смесей.
В оборудованных лабораториях пользуются электрометрическим определением pH в почвенных суспензиях.
Путем применения смеси двух или нескольких индикаторов пытались упростить и ускорить колориметрическое определение pH.
В России наибольшее распространение получил так называемый универсальный индикатор. Он имеет амплитуду действия от pH 4 до pH 8 и широко применяется в агрономической работе.
Для определения pH к испытуемому раствору добавляют универсальный индикатор; полученную окраску раствора сравнивают с нарисованной на белой бумаге шкалой переходных цветов этого индикатора. Чувствительность метода равна 0,25 pH.
Алямовский предложил пригодный для почвенных и физиологических исследований комбинированный индикатор и разработал для него невыцветающую стандартную шкалу, составленную из окрашенных минеральных солей. Комбинированный индикатор составляется из 1 части 0,02% раствора метилрота и 2 частей 0,04% раствора бромтимолбляу. Оба индикатора применяются в виде натриевых солей.
Способ приготовления комбинированного индикатора: 1) навеску метилрота весом 0,1 г растворяют в 100 мл этилового спирта (предварительно растерев в агатовой ступке с небольшим количеством спирта); к спиртовому раствору добавляют 7,4 мл 0,05 н раствора NaOH; после этого объем раствора доводят дистиллированной водой до 500 мл.
2) 0,1 г бромтимолбляу растворяют в 52 мл этилового спирта, и после добавления 3,2 мл 0,05 н раствора NaOH объем раствора доводят дистиллированной водой до 250 мл.
Комбинированный индикатор готовится смешением 1 части раствора метилрота с двумя частями раствора бромтимолбляу. Для предохранения от действия света как комбинированный, так и исходные индикаторы следует хранить в темных склянках. Этот комбинированный индикатор позволяет определять реакции и интервале значений pH от 4,0 до 8,0; в кислом интервале он дает красную окраску, и щелочном — синюю. По данным автора, переходы и окраске индикатора настолько отчетливы, что определении реакции можно производить с точностью до 0,1 pH (несколько менее отчетливы переходы в окраске индикатора n интервале pH от 4,0 до 4,2 и от 7,8 до 8,0).
Прибор Алямовского. Н.И. Алямовский смонтировал прибор для определения pH в солевых и водных вытяжках из почв, в котором стандартная шкала из растворов минеральных солей заменена другой шкалой с эталонами из цветных пленок. В этом приборе достигнуто упрощение самой техники определения, и его вполне можно использовать в полевой обстановке.
При колориметрических определениях концентрации водородных ионов необходимо стремиться к тому, чтобы испытуемая жидкость была совершенно прозрачной. Если по необходимости придется иметь дело с мутноватой или слабоокрашенной жидкостью, пользуются компаратором; при этом в правое гнездо компаратора помещают пробирку не с дистиллированной водой, а с испытуемой жидкостью, но без индикатора (для компенсирования мутности или окраски, которую имеет сама по себе испытуемая жидкость).
В. Количественные методы. Определение гидролитической кислотности почв. Из тщательно перемешанной средней пробы воздушносухой почвы берут навеску в 40 г почвы (на технических весах с точностью до 0,1 г). Навеску переносят через широкогорлую воронку в бутыль или банку емкостью 200—300 мл и приливают 100 мл 1,0 н раствора уксуснокислого натрия (исходный раствор этой соли должен давать слабую реакцию на фенолфталеин). Затем банки с содержимым взбалтывают в течение часа или оставляют стоять на сутки (взбалтывать за это время следует 4—5 раз).
Полученную таким образом вытяжку фильтруют через сухой складчатый фильтр. Первые 10—12 мл фильтрата отбрасывают. Когда его наберется достаточное количество, берут пипеткой 50 мл фильтрата, переносят в эрленмейеровскую колбочку или в стаканчик и прибавляют туда 1—2 капли фенолфталеина; далее эту порцию фильтрата титруют 0,1 н раствором NaOH или Ba(OH)3 без предварительного кипячения фильтрата (во избежание улетучивания уксусной кислоты) до неисчезающей в течение минуты розовой окраски и записывают количество мл NaOH, пошедшее на титрование.
Так как в большинстве случаев фильтраты получаются слегка окрашенными в желтый цвет, то рекомендуется вести титрование в присутствии колбы с таким же раствором и оканчивать титрование при изменении цвета титруемой жидкости.
Количество щелочи, пошедшее на титрование 50мл фильтрата, выражают в мл NaOH точно 0,1 н концентрации. Для перевода показаний в мг-экв на 100 г почвы следует израсходованное при титровании количество 0,1 н щелочи с поправкой на титр умножить на 0,5; при применении коэффициента 1.75 (поправка на полноту вытеснения Н-ионов); найденное при титровании количество миллилитров 0,1 н щелочи умножают на 0,875. Для вычисления дозы извести в центнерах CaCO3 на 1 га следует величину гидролитической кислотности, выраженную в мг-экв на 100 г почвы (с учетом коэффициента 1,75), помножить на 13.
Для полноты определения величины гидролитической кислотности, с целью доведения почвы до pH 7, Каппен предложил при пересчете данных расхода 0,1 н NaOH при титровании на 100 г почвы применять коэффициент 1.75 (как поправку на полноту взаимодействия кислой почвы с ацетатом); этот коэффициент использован выше при переводе мл при титровании в мг-экв на 100 г почвы или в ц CaCO3 на 1 га.
Для доведения почвы до pH, равного 7,5; 8,0 и 8,5, Каппен рекомендует коэффициент 1,75 увеличить соответственно до 2; 2,5; 3,25.
В предложенных коэффициентах пересчета мл NaOH, израсходованных на титрование 50 мл фильтрата, в мг-экв. на 100 г почвы или в ц CaCO3 на 1 га уже принято во внимание, что при однократной обработке раствором ацетата из почвы удалены еще не все Н-ионы, способные к обмену с катионом соли, для чего требуется многократная обработка почвы раствором уксуснокислого натрия.
Определения гидролитической кислотности при массовых анализах обычно ведут с выборочными параллельными в количестве не менее 10% от общего числа анализов.
Если желательно внести в почву не углекислую известь, а гашеную, то вместо множителя 13 применяют множитель 9,7; полученная величина будет соответствовать числу центнеров чистого Ca(OH)2 на 1 га.