ІІ. Якісне виявлення вмісту карбонатів

Із зразка беруть невелику кількість грунту, переносять у порцелянову чашку. На грунт з піпетки капають кілька крапель 10% хлористоводневої кислоти. При наявності карбонатів відбувається реакція:

 

СаСО3+2НСl=СаСl2+СО₂↑+Н2О

 

Вуглекислий газ виділяється у вигляді бульбашок (грунт "шипить"). Кислоту додають до припинення виділення бульбашок СО₂. За інтенсивністю виділення вуглекислого газу і кількістю використаної хлористоводневої кислоти роблять висновок про більший чи менший вміст карбонатів.

 

IIІ. Якісний аналіз водної витяжки.

 

1.Виявлення хлоридів.

Із відфільтрованої рідини відливають близько 5 мл у пробірку, куди додають декілька крапель нітратної кислоти і по краплях –

0,1 М розчин аргентуму нітрату.

Аргентум нітрат взаємодіє з хлоридами за рівнянням:

 

NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3

 

Аргентум хлорид випадає у вигляді осаду. Реакція ця дуже чутлива. Випадання білого сироподібного осаду свідчить про наявність хлоридів у кількості десятих часток процента і більше. Якщо вміст хлоридів становить кілька сотих часток процента, то осад не випадає, але виразно помітна опалесценція розчину. Поява слабкої опалесценції свідчить, що у грунті незначна кількість хлоридів (тисячні частки процента).

 

2. Виявлення сульфатів.

5 мл водної витяжки відливають у пробірку, додають декілька крапель розчину хлоридної кислоти і 2-3 мл 20% розчину барій хлориду. Розчин у пробірці нагрівають до кипіння. При наявності сульфатів відбувається така реакція:

 

Na2SO4 + BaCl2 = 2NaCl + BaSO4↓

 

Барій сульфат випадає в осад у вигляді білого дрібно-кристалічного осаду. Утворення білого осаду свідчить про вміст сульфатів у кількості декількох десятих часток процента і більше. Сильна біла каламуть свідчить про кілька сотих часток процента сульфатів у грунті. Слабка каламуть помітна лише на чорному фоні,появляється, якщо вміст сульфатів – тисячні частки процента.

 

3. Виявлення нітратів.

На скло переносять 1-2 краплі фільтрату водної витяжки і по краплях додають розчин дифеніламіну у сульфатній кислоті. При наявності нітратів розчин забарвлюється у синій колір.

 

4. Виявлення кальцію.

10 мл фільтрату водної витяжки наливають у пробірку, підкислюють 1-2 краплями 10% розчину НСl і додають 5 мл 4% оксалату амонію. За наявності кальцію відбувається така реакція:

 

CaCl2 + (NH4)2C2O4 = CaC2O4 ↓+ 2NH4Cl

 

Білий осад оксалату кальцію свідчить про вміст кальцію в кількості від десятих часток процента до декількох одиниць. Якщо вміст кальцію соті і тисячні частки процента, то спостерігається не поява осаду, а легке помутніння розчину.

 

IV. Якісний аналіз хлоридно-кислої витяжки.

 

Залишок на фільтраті від фільтрування водної витяжки скляною паличкою переносять у колбу, де міститься початкова наважка грунту. В колбу наливають 50 мл 10% хлоридної кислоти. Вміст колби кілька разів збовтують протягом 1-2 хв., потім відстоюють 5 хв. і фільтрують.

 

1. Виявлення феруму.

До 2-3 крапель фільтрату додають 2-3 краплі калій гексаціаноферату (III) K3[Fe(CN)6]. За наявності йонів феруму (II) з’являється темно-синій осад (турбулева синь):

 

3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)6]^3- = Fe3[Fe(CN)6] 2↓

 

Для визначення йонів феруму (III) до 2-3 крапель досліджуваного фільтрату додають 1-2 краплі розчину NH4SCN. За наявності йонів феруму (III) розчин забарвлюється в червоний колір:

 

Fe³⁺ + nSCN^- [Fe(SCN)n]^3-n

До 2-3 крапель досліджуваного розчину фільтрату додають 1-2 краплі K4[Fe(CN)6]. За наявності йонів Fe³⁺ появляється синій осад (берлінська блакить).

 

4Fe³⁺ + 3[Fe(CN)6]^4- = Fe4[Fe(CN)6] 3↓

 

2. Виявлення сульфатів і кальцію.

Хлоридну витяжку, що залишилась, відфільтровують у колбу через лійку з паперовим фільтром. Із загальної маси фільтрату відбирають в одну пробірку 5 мл фільтрату, а в іншу – 10 мл і проводять якісне визначення сульфатів і кальцію, як це описано вище. Результати якісного аналізу записують у робочий журнал за запропонованою схемою (табл.2.2). Наявність компонента позначають знаком (+), а відсутність - мінус (-).

 

 

Таблиця 2.2. Результати якісного аналізу грунту

 

Харак-терис-тика грунту	СО3^2-	Водна витяжка   Cl^- SO4 NO3 Ca^2+	Хлоридна витяжка   Fe^2+ Fe^3+ SO4 Ca^2+

Контрольні запитання

 

1. Які легко розчинні солі є найбільш шкідливими для рослин?

2. Які солі підвищують родючість грунту?

3. Які середньо розчинні солі є не шкідливими?

4. Якісне виявлення вмісту карбонатів.

5. Якісне виявлення хлоридів.

6. Якісне виявлення сульфатів.

7. Якісне виявлення нітратів.

8. Якісне виявлення кальцію.

9. Якісне виявлення феруму.

Лабораторна робота №5

 

ТЕМА: Визначення гумусу в грунті (методом І.В.Тюріна в модифікації В.Н. Симакова).

МЕТА: Вивчити методику та визначити вміст гумусу в грунті методом

І.В.Тюріна в модифікації В.Н. Симакова.

ОБЛАДНАННЯ: зразки грунту, електронна вага, бюретка, колба на 100мл

з пробкою-холодильником, електрична плитка з азбестовою сіткою, проми-

валка, годинник.

РЕАКТИВИ:

- 0,4н розчин K2G2O7 у розведеній (1:1) Н2SO4;

- 0,2н розчин солі Мора;

- індикатор: 0,2г дифенілантранілової к-ти С13Н11О2 розчинено в 100мл

0,2% розчину карбонату натрію;

 

Теоретичні відомості

 

Гумус – це складний динамічний комплекс специфічних органічних сполук грунту кислотної природи, решток рослин, тварин і мікроорганізмів та подальшої гуміфікації проміжних продуктів розкладу. Кількість гумусу в грунті є важливою діагностичною ознакою і в багато чому визначає родючість грунту. Найбільша кількість гумусу в чорноземах. Тут у верхньому шарі може міститися його до 10-14%. Найменше гумусу в підзолах, сіроземах (1-1,5%), мало – в дерново-підзолистих грунтах (2-3%). У грунтах одного типу гумусу менше – в піщаних різновидах; більше – в суглинистих та глинистих.

Визначити вміст гумусу в грунті можна методом І.В.Тюріна. Він відзначається простотою, точністю, швидкістю і широко використовується при масових аналізах грунтів. Метод І.В.Тюріна в модифікації В.Н. Симакова базується на окисленні гумусу 0,4н розчином біхромату калію (K2G2O7) у розведеній (1:1) сірчаній кислоті. За кількістю біхромату калія, що пішов на окислення гумусу, судять про кислотність гумусу. Цим методом не можна визначити гумус в грунтах, сильно засолених хлоридами, а в тих грунтах, що містять закисне залізо, велику кількість марганцю і багато карбонатів одержують завищені результати по гумусу. Середня і мала кількість карбонатів не перешкоджає визначенню вмісту гумусу.

 

ХІД РОБОТИ

 

1. З підготовленого для визначення гумусу грунту беруть наважку на аналітичній або електронній вазі. Величина її залежить від вмісту гумусу в грунті, і чим його більше, тим менша наважка:

 

 

Вміст гумусу, %	Наважка, г
	0,1
10-5	0,2
5-1	0,3
1-0,5	0,4
0,5	0,5

 

2. Наважку грунту беруть із зразка, просіяного крізь сито з діаметром отворів 0,25мм. Просівати треба весь зразок, щоб не було відсівання різних його фракцій з різним вмістом перегною. Обережно, не розсипаючи, висипають на дно конічної колби об’ємом 100мл наважку грунту згідно з таблицею, враховуючи тип грунту.

3. Вливають у колбу з грунтом з бюретки точно 10мл 0,4н розчину K2Cr2O7, розчиненого в розведеній (1:1) сірчаній кислоті. Вміст обережно перемішують круговими рухами колби.

4. Колбу закривають пробкою-холодильником і ставлять на електричну плитку з азбестовою сіткою. В міру того, як іде нагрівання, з рідини виділяються бульбашки СО2. Спочатку дрібні, а при закипанні (через 3-5 хвилин) – більші. Відзначаємо час початку закипання. Помірне кип’ятіння продовжують рівно 5 хвилин. Слідкують за колбою і не допускають бурного кипіння. Інакше збільшиться концентрація сірчаної кислоти, що може привести до розпаду хромової кислоти, а відтак і до неправильних результатів.

Якщо рідина, що нагрівається в колбі, позеленіє, то це вказує на нестачу хромової суміші. Завдання повторюють. До такої ж наважки додають більше хромової суміші або відважують меншу наважку грунту.

5. Додають у колбу 4-5 крапель індикатора – 0,2% розчину дифенілантранілової кислоти (0,2г дифенілантранілової кислоти розчиняють при нагріванні в 100 г 0,2 % Na2CO3) і титрують 0,2н розчином солі Мора (подвійна сіль сірчанокислого амонію та сірчанокислого закису заліза –(NH4)2SO4 FeSO4 6H2O) до переходу червоно-бурого забарвлення через фіолетове та синє в темно-зелене. Після того, як розчин забарвиться в фіолетовий колір, титрувати необхідно дуже обережно, додаючи розчин солі Мора по одній краплі і старанно розмішувати титровану рідину, оскільки перехід від фіолетового забарвлення на синє та зелене відбувається від 1-2 крапель.

7. По закінченні титрування відмічають і записують число мілілітрів солі Мора, яке пішло на титрування залишку біхромату калію. При нагріванні біхромату калію в сірчаній кислоті у присутності гумусу грунту проходить окислення останнього до СО2:

 

3С (гумус) + 2К2Cr2O7 + 8H2SO4 = 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8H2O + CO2

 

При титруванні сіллю Мора надлишку біхромату калію (не витраченого на окиснення гумусу) проходить реакція:

 

6(NH4)2SO4 FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 +3Fe2(SO4)3 + 6(NH4)2SO4 +

+ K2SO4 + 7H2O.

 

8. Паралельно встановлюють скільки солі Мора іде на титрування 10мл розчину біхромату калію в сірчаній кислоті (холосте визначення) без грунту.

9. Вміст гумусу вираховують за формулою:

 

Де А – вміст гумусу в грунті, %;

а – кількість солі Мора, витраченої на холосте титрування 10мл біхромату калію, мл;

в – кількість солі Мора, витраченої на титрування залишку біхромату калію, мл;

с – наважка повітряно-сухого грунту, г;

0,0010362 – коефіцієнт для перерахунку на гумус, оскільки 1мл 0,2н розчину солі Мора відповідає вказаній кількості гумусу.

При визначенні якісного складу гумусу обчислюють також процент вуглецю (С) у вихідному грунті за формулою:

 

Де 0,0006 – коефіцієнт перерахування на вуглець, оскільки 1мл 0,2н розчин солі Мора відповідає вказаній кількості вуглецю.

10. Висновок.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Гумус, головні поняття та його складові.

2. Які джерела утворення гумусу?

3. Які процеси призводять до утворення гумосу?

4. Суть та принципи визначення гумусу в грунтах?

5. Для яких грунтів метод І.В.Тюріна в модифікації В.Н. Симакова не підходить?

 

 

Лабораторна робота №5а

 

ЯКІСНЕ ВИЗНАЧЕННЯ РІЗНИХ ФОРМ ГУМУСУ В ГРУНТІ ТА ЇХ ВЛАСТИВОСТІ

 

ТЕМА: Якісне визначення різних форм гумусу в грунті та їх властивості.

МЕТА: Вивчити методику та визначити грунтовий склад гумусу

 

ОБЛАДНАННЯ: зразки грунту, електронна вага, бюретка, електрична плитка з азбестовою сіткою, промивалка, годинник.

РЕАКТИВИ:

- 50% розчин H2SO4;

- 0,01н розчин KMnO4;

- 1н розчин NaOH;

- 10% розчин HCl;

- дистильована вода.

 

Теоретичні відомості

 

Гумус у різних типах грунтів неоднаковий і його характер визначається рядом умов і факторів:

а) життєдіяльність мікроорганізмів, бактерій, актиноміцетів, грибів;

б) складом різних рослинних залишків, що потрапляють у грунт. Наприклад, опад хвойного лісу не призводить до накопичення гумусу, а перетворення залишків трав’янистої рослинності завжди супроводжується значним накопиченням гумусу;

в) кисневим режимом, що визначає аеробне або анаеробне середовище перетворення рослинних залишків. При аеробному розкладі кінцевими продуктами є вуглекислота, вода, кисневі сполуки азоту і загальних елементів, які засвоюють рослини. При анаеробному розкладі утворюються відповідні сполуки (метан, сірководень, фосфористий водень, сірчисті сполуки, закисне залізо і сполуки марганцю – токсичні для рослин).

Чергування анаеробних і аеробних умов найбільш сприятливе для процесів синтезу гумусу.

Прийнято виділяти такі компоненти гумусу:

Фульвокислоти – розчиняються у воді, мають жовте забарвлення. Являють собою комплексні високомолекулярні сполуки, стійкі проти коагуляції. Більшість солей цих кислот розчинні у воді, тому вони вилуговують мінерали, викликаючи виніс ряду елементів. Це явище найбільш різко проявляється при підзолоутворенні. Вміст фульвокислот складає від 35 до 50% (від загальної кількості гумусу) у різних типах грунтів.

Гумінові кислоти – нерозчинні у воді, але розчиняються в лугах. Це комплексні високомолекулярні сполуки,мають темно-бурий колір. У порівнянні з фульвокислотами, містять значно більше вуглецю й азоту. Вільні гумінові кислоти руйнують мінерали, але вони легко коагулюють під впливом іонів Ca²⁺, Fe³⁺ та інших. У різних типах грунтів вміст гумінових кислот змінюється від 20% у підзолистих до 40% в чорноземних грунтах (від загального вмісту гумусу в грунтах).

Співвідношення гумінових кислот до фульвокислот закономірно збільшується від підзолистих грунтів до чорноземів і потім зменшується в напрямку пустель.

Гумін – це частина гумусу, нерозчинна ні у воді, ні в лужному розчині, являє собою гумінові речовини, скоагульовані і частково міцно зв’язані з мінеральною частиною грунту.

Гумін, гумінові кислоти і фульвокислоти не трапляються серед інших відомих утворень, крім грунту. Вони складають 85-90% від загальної маси органічної речовини грунту. Інші 10-15% негумінові (неспецифічні) органічні сполуки: протеїни, вуглеводи, жири, дубильні речовини, віск, смоли та інші речовини.

 

ХІД РОБОТИ

 

Головні складові частини гумусу мають різну розчинність, тому їх можна розділити, екстрагуючи відповідними реактивами. Використовуючи послідовно водну та лужну витяжки, можна виділити:

1) гумусові сполуки, розчинні у воді (фульвокислоти);

2) гумусові сполуки, розчинні в лугах (гумінові кислоти);

3) гумусові сполуки, нерозчинні у воді і в лугах (гумін).

 

А) Вивчення властивостей фульвокислот

 

1. На технічній вазі беруть наважку грунту 20г і переносять у конічну колбу об’ємом 100-200мл.

2. У колбу наливають 50мл дистильованої води, мішають, відстоюють 3-4хв., ще раз перемішують і знову відстоюють.

3. Відстояний розчин через лійку з фільтром відфільтровують у колбу об’ємом 50-100мл. Одержана витяжка містить водорозчинні (в тому числі і органічні) сполуки. Як правило, колір витяжки світло-жовтий.

4. У колбу об’ємом 50-100мл наливають 20мл водної витяжки, додають 1мл 50%-ї сірчаної кислоти. У таку саму другу колбу наливають 20мл дистильованої води і також додають 1мл 50% - ї H2SO4. В обидві колби (з водною витяжкою і з дистильованою водою) почергово додають краплями 0,01н КMnO4 до появи рожевого забарвлення. Реакція окислення протікає так:

 

5С + 4KMnO4 + 6H2SO4 = 5CO2 + 2K2SO4 + 4MnSO4 + 6H2O

 

5. У колбу з водною витяжкою краплями додають з бюретки розчин 0,01н KMnO4. Його перші порції використовуються на окислення водорозчинної органічної речовини. Як тільки з’явиться стійке рожеве забарвлення розчину, титрування закінчується.

6. Кількість KMnO4 буде характеризувати кількість водорозчинних форм грунтового гумусу. Різниця кількості витраченої KMnO4 на забарвлення однакових обємів водної витяжки та дистильованої води вказує на кількість водорозчинних форм грунтового гумусу.

7. У пробірки розливають по 2мл водної витяжки з грунту.

8. Доливають по 5мл 0,1н розчинів: FeCl3 – в першу пробірку; 0,1н CaCl2 – в другу пробірку, 0,1н NaCl – в третю і 0,1н HCl – в четверту.

9. Вміст кожної пробірки збовтують, вміщують у штатив і витримують 5хв.

Поява пластівцеподібного осаду вказує на те, що пройшла коагуляція.

Умовними знаками показують її ступінь (+ + + сильна, + + середня, + слабка, відсутня).

Аналіз водної витяжки

 

№ бригади	Назва грунту, горизонт	Кількість KMnO4, що пішла на титрування	Колір витяжки	Інтенсивність коагуляції електролітами   FeCl3 CaCl2 NaCl HCl

 

Б) Аналіз лужної витяжки

 

1. Готують лужну витяжку з грунту. В колбу із залишками від водної витяжки додають 50мл 1н NaOH. Колбу кілька разів збовтують і відстоюють. Темно-бурий розчин відфільтровують через ту ж лійку, що і в першій частині, у колбу об’ємом 50-100мл.

2. Лужну витяжку (3мл) переносять у пробірку, куди потім при періодичному помішуванні поступово доливають 3мл 10% HCl. Через деякий час розчинні в лузі гумінові кислоти коагулюють і у вигляді бурих пластівців випадають в осад на дно пробірки. Заміряють висоту та діаметр осаду, вираховують його об’єм. За цим показником можна приблизно визначити кількість гумінових кислот у різних грунтах.

3. Визначаємо здатність до коагуляції гумінових кислот за пунктами 7-9 частини А). Результати заносимо в таблицю.

 

№ бригади	Назва грунту, горизонт	Колір витяжки	Інтенсивність коагуляції електролі- тами   FeCl3 CaCl2 NaCl HCl

 

4. Чорна маса, що залишилась на фільтрі та в колбі, нерозчинна у воді і лузі, є гуміном.

5. Зробити висновок.

 

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Які складові частини органічної речовини гумусу?

2. Що таке неспецифічні органічні речовини гумусу?

3. Якими є властивості фульвокислот, гумінових кислот?

4. Як змінюється склад гумусу в різних грунтах?

5. Як виділити з грунту різні форми гумусу?

Лабораторна робота №7

Тема: Властивості колоїдних розчинів.

 

Мета: Ознайомитись із методикою та навчитись визначати властивості колоїдних розчинів.

 

Реактиви та обладнання: Дистильована вода; золь Fe(ОН)₃– 10 мл; FeСІ₃, СаСІ₂, MgСІ₂, КСІ, NаСІ: 1,0 н, 0,1 н, 0,01 н, 0,001 н; золь гумусу; склянки на 50 мл; фільтрувальні смужки 20×3 (см)– 2 шт.; пробірки; піпетка на 10 мл; розчини NаОН,НСl: 0,1 н; крапельниця з НСІ 0,1 н.

 

Теоретичні відомості

 

Колоїди і кристали – це речовини в різних станах, що характеризуються особливими властивостями. Колоїди відрізняються розміром своїх частинок. Так, якщо діаметр часток дійсних розчинів менший 1 ммк, а діаметр частинок суспензії – більший 0,1 мк, то діаметр частинок колоїдних розчинів лежить у межах від 0,1 мк до 1 ммк.

У ґрунтах містяться колоїди мінеральні та органічні. До мінеральних зараховують колоїди глини, кремнієвої кислоти, гідратів окису заліза і алюмінію, до органічних сполук – гумус.

Не зважаючи на значну величину ґрунтових колоїдів, золі їх мають достатню стійкість проти з’єднання колоїдних міцел в агрегати, тобто проти коагуляції.

Причиною цього є:

а) наявність електричного заряду в колоїдних міцел: так однойменно заряджені, колоїдні частинки даного золю відштовхуються один від одного, що не дозволяє їм агрегуватись;

б) наявність гідратних оболонок навколо дифузного шару.

 

У зв’язку з цим стосовно води колоїди можуть бути гідрофільними і гідрофобними. Ступінь гідрофобності ґрунтових колоїдів не постійний і змінюється як під впливом реакції середовища, часу, висушування, так і в залежності від будови міцел, їх насиченості різними катіонами. Від’ємно заряджені колоїди, наприклад, стають все більш гідрофобними при насиченні їх катіонами тяжких металів. Чим вища гідрофільність колоїду, тим стійкіший його золь, оскільки гідратні оболонки перешкоджають його коагуляції.

 

Хід роботи

Одержання колоїдів гумусу

У ґрунті колоїди представлені, в основному, стійкими органо-мінеральними гелями. Для відокремлення їх від механічних елементів необхідно ґрунтові гелі пептизувати, перевести в золі. К.К. Гедройц запропонував таку методику виділення колоїдів:

1. На складчастий фільтр поміщають ґрунт, ¾ від об’єму лійки.

2. Ґрунт промивають 1 н розчином NаСІ до від’ємної реакції на іон кальцію у фільтраті.

3. Ґрунт промивають дистильованою водою від хлористого натрію до негативної реакції на іон хлору.

При обробці описаним методом зразків із гумусових горизонтів ґрунту зібраний фільтрат являє собою забарвлений розчин – це колоїдний розчин гумусу з мінеральними часткам, а при обробці глинистої ґрунтоутворюючої породи – золі глини.