Валовой анализ минеральной части почв

При валовом анализе почвы вместе с элементами, входящими в состав минеральной части почвы, мы определяем и зольные элементы гумуса почвы; определить в отдельности количество какого либо элемента, принадлежащее минеральной и органической части, мы не умеем; так как содержание минеральных веществ в гумусе почв не торфянистых и не болотных по сравнению с общим их содержанием в почве вообще-ничтожно, то без особой погрешности можно считать, что для этих почв валовой анализ дает элементарный состав минеральной части почвы. Чем больше гумуса в почве, чем почва более торфяниста, тем дальше это допущение от действительности. По всей вероятности, из отдельных элементов, определяющихся при валовом анализе почвы, из металлоидов — фосфор и сера, а из металлов-кальций и магний, дают в этом отношении наибольшее отклонение: относительное содержание ЭТИХ элементов в органической части почвы значительно, и количество их, определяемое валовым анализом и представляющее общее количество их в почве, может заметно превышать их количество в одной лишь минеральной части почвы. Для определения валового содержания входящих в почву элементов последнюю необходимо перевести в раствор, что достигается или предварительным разложением почвы фтористоводородною кислотою иди сплавлением почвы с соответствующими солями.

Разложение почвы фтористоводородной кислотою

1-ый способ. Навеску тонкоистертой почвы, соответствующую о гр. сухой почвы (т. е. 100.5/(100-a) гр. возд.-сух., где а — гигроск. вода в % от в.-с. почвы), помещают в платиновую чашечку, смачивают небольшим количеством воды и приливают осторожно 3-5 к. стм. концентрированной серной кислоты; содержимое тщательно перемешивают платиновым шпателем и в чашку приливают (в вытяжном шкапу) около 25 к. стм. 38°/о фтористоводородной кислоты (Ac. hydrofluoricum fumans puriss.!); содержимое снова перемешивают шпателем и чашку ставят на водяную баню, температуру которой поддерживают при 60°-80° в течение часов 5; содержимое чашки перемешивается время от времени шпателем; затем около 1/2 часа чашка держится на кипящей бане и, если после этого при помешивании платиновым шпателем не слышно вовсе хрустения, — обработка фтористоводородной кислотой закончена: в противном случае, что обычно и бывает, ее надо повторить вторично, прилив снова фтористоводородной кислоты и снова продержав на водяной бане, как указано выше.

Закончив с разложением почвенных силикатов, приступают к разрушению органического вещества и удалению последних следов фтористоводородной кислоты, для чего чашку осторожно нагревают на асбестовой сетке сначала на слабом огне при частом помешивании, а затем пламя постепенно усиливают, но ни в коем случае не выше той t°, при которой дно чашки снаружи приобретает темнокрасное каление; в противном случае из сернокислого железа освобождается окись железа, которая после не растворится. При таком способе сжигания почти никогда не удается полностью удалить органические вещества; часть их остается в виде угля.

После описанной обработки все почвенные основания (а также алюминий и железо, входившие в кислотный комплекс почвы) будут в вице сернокислых и фосфорнокислых солей, кремния же вовсе не останется, так как он удалится в виде газообразного фтористого кремня при действии серной кислоты на кремнефтористые металлы.

Для растворения массы, получившейся в платиновой чашке, переносят содержимое чашки горячей водой, слабо подкисленной соляной кислотою, в фарфоровую чашку (диаметром около 15 стм.); жидкость в чашке нагревают, добавляя по мере надобности водою и подкисляя соляною кислотою; обычно растворяется не все, а остается немного угля и кремнезема. Полученный раствор отфильтровывают чрез маленький беззольный фильтр в стакан (если навеска почвы предназначалась для определения фосфорной к.) или в мерную колбу (в 500 к. стм. емкостью), если навеска почвы предназначалась для определения прочих веществ. Фильтр с остатком почвы, неразложенной фтористоводородной к., сжигается и взвешивается; если вес остатка оказался выше 1%, то его снова подвергают по вышеописанному (уменьшив соответственно количество реактивов) действию фтористоводородной к. и полученный в конце концов раствор присоединяют к ранее отфильтрованному.

Примечание. Получение в растворе почвенных минеральных соединений посредством обработки почвы фтористоводородною кислотою очень усложняется, вследствие присутствия гумуса; попытки упростить способ предварительным удалением органического вещества прокаливанием почвы перед обработкой не увенчались успехом, так как имеющиеся данные указывают на возможность потери фосфора и калия при прокаливании почвы.

2-ой способ. Описанный выше способ обработки почвы фтористоводородной кислотою имеет существенные неудобства:

1) Удаление избытка серной кислоты слишком длинная и неприятная операция, ведущая к тому же очень часто к заметной потере вещества, вследствие разбрызгивания;

2) Как бы тщательно ни изгонять серную кислоту, ее всегда останется много, что вредит осаждению фосфорной кислоты и очень усложняет определение щелочей;

3) при таком способе обработки нельзя определить в почве валовой серной кислоты.

Все указанные неудобства устраняются при замене серной кислоты соляною 1 ). Ход разложения почвы в этом случае таков.

1 ) К. Гедройц. Заметки по агрономическому анализу. Ж. Оп. Агр. 1915, стр. 83.

К 5 гр. тонкоистертой почвы в платиновой чашечке приливают около 40 к. стм. фтористоводородной кислоты; приливать необходимо осторожно, так как содержимое чашки при этом сильно нагревается и происходит сильное испарение. В том случае, когда почва содержит карбонаты, углекислоту необходимо предварительно удалить разведенной соляною кислотою и содержимое чашки высушить на водяной бане. Чашку с прилитой фтористоводородною кислотою помещают на водяную баню и медленно при частом помешивании выпаривают досуха (при температуре около 80°). К сухому остатку прибавляют очень осторожно около 25 к. стм. концентрированной соляной кислоты, а по охлаждении чашки — около 15 к. стм. фтористоводородной кислоты и снова медленно выпаривают; операцию эту повторяют еще раз, при чем на этот раз выпаривание ведут уже на кипящей бане. Когда разложение окончено, то для вытеснения всей фтористоводородной кислоты обрабатывают сухой остаток в чашке последовательно пять раз концентрированной соляной КИСЛОТОЮ, каждый раз (по 25 к. стм.) с выпариванием досуха на кипящей водяной бане. После этого содержимое чашки переносится водою при помощи стеклянной палочки с каучуком в фарфоровую чашку; чашку нагревают, прибавляют немного соляной кислоты и отфильтровывают через маленький беззольный фильтр (5892). На фильтре остается довольно много органического вещества; по нашим данным в этом остатке содержатся следы алюминия, фосфорной кислоты и калия и иногда довольно много извести; поэтому фильтр с промытым остатком нужно прокалить, и, после взвешивания, остаток выщелочить горячей водою, подкисленною соляною кислотою, отфильтровать и фильтрат присоединить к ранее полученному раствору. Общий фильтрат может содержать немного растворенного органического вещества; поэтому его следует выпарить на кипящей водяной бане в фарфоровой чашке, сухой остаток раза два обработать царской водкой и вытеснить азотную кислоту соляной кислотою. Полученный сухой остаток растворяют при нагревании водою, подкисленной соляною кислотою.

Анализ раствора, полученного разложением почвы фтористоводородной кислотою.

При полном валовом анализе с определением фосфорной кислоты разложение производится, как указывалось раньше, двух отдельных навесок почвы по 5 гр. каждая. Раствор от одной из этих навесок собирается в стакане для определения фосфорной кислоты, а второй из них — в мерную колбу в 500 к. стм. емкостью для определения суммы полуторных окислов (плюс фосфорная кислота), железа, марганца, кальция, магния, калия и натрия (а при обработке почвы фртористоводородной кислотою в присутствии соляной кислоты здесь же определяется и серная кислота).

Источник

Методы валового анализа минеральной части почв

Минеральная часть почвы представлена различными по свойствам соединениями – легкорастворимыми и труднорастворимыми солями, комплексными соединениями, минералами; часть элементов присутствует в почве в форме ионов, сорбированных на поверхности частиц почвенного поглощающего комплекса.

Проводя валовый или атомный анализ, находят общее количество элементов, присутствующих в почвах. Формы соединений элементов, которые условно считают доступными для растений, называются подвижными формами. Для их извлечения из почв применяют различные по составу экстрагирующие растворы или вытяжки.

В почвах обнаружены почти все элементы Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Наиболее высокое содержание в составе минеральной части почв характерно для кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия, натрия, титана, марганца, серы, фосфора, и именно их принято определять при валовом анализе почв.

Результаты валового анализа почв выражают в процентах оксидов (например, СаО) или элементов (Са). Выражение результатов в оксидах является условным, пересчетным и не отражает строения минеральной части почвы.

4.4.1. Способы разложения почв

Все классические методы аналитической химии минеральных соединений, используемые в валовом анализе почв, основаны на исследовании растворов, поэтому валовый анализ начинают с переведения в раствор составных частей почвы или с разложения почв. Процесс разложения состоит из разрушения минералов и растворения как продуктов разложения минералов, так и других компонентов почв.

Валовый анализ почв также использует методы кислотного разложения, сплавления и спекания.

Минералы тем легче разлагаются кислотами, чем меньшая доля в составе минерала приходится на SiO₂, или чем меньше отношение SiO₂ к сумме оксидов металлов, или чем более основной характер имеет металл, входящий в состав силиката.

1. Разложение кислотами. Для разложения почв могут быть использованы различные минеральные кислоты: фтороводородная, соляная, азотная, серная, хлорная. Серная кислота используется редко из-за трудной растворимости сульфатов щелочно-земельных элементов и свинца. Обычно серную кислоту используют в сочетании с другими кислотами. Хорошим растворителем является хлорная кислота, но она может взрываться в присутствии следов органического вещества.

При определении некоторых микроэлементов применяют разложение смесью соляной, азотной и серной кислот. Использование смеси позволяет добиться большей полноты и скорости разложения анализируемого материала.

Чаще для определения общего содержания микроэлементов и когда нет необходимости в очень точном определении кремния, разложение почв проводят фтороводородной или плавиковой кислотой в присутствии серной кислоты. Последняя предотвращает потери летучих фторидов. Перед разложением плавиковой кислотой почву прокаливают, чтобы разрушить органическое вещество, которое будет мешать количественному определению элементов.

2. Разложение сплавлением. При сплавлении происходит обогащение почвы щелочными металлами, силикаты почвы переходят в разлагаемое водой или кислотами состояние. Почву сплавляют с соединениями щелочных металлов при высокой температуре, что способствует эффективному разложению минералов.

Для сплавления могут быть использованы различные по составу плавни. Выбор плавня определяется составом почв, набором определяемых элементов и методами анализа.

Применяют щелочное сплавление (с карбонатами калия и натрия, гидроксидами калия и натрия и др.), кислое сплавление (с гидросульфатом или пиросульфатом калия или натрия и др.), окислительное сплавление (с перекисью натрия, с карбонатами калия, натрия и перекисью натрия и др.) и восстановительное сплавление.

В анализе почв наиболее широко используется щелочное сплавление со смесью карбонатов калия и натрия, которое проводят при температуре примерно 1000 0 С в платиновых тиглях. При сплавлении используют шестикратное количество плавня по отношению к массе почвы.

Карбонатные плавни способствуют также окислению некоторых элементов, например серы, марганца, хрома, и тем самым облегчают разложение почв.

При высоком содержании в почвах восстановителей окислительное действие плавней повышают, вводя в их состав перекись натрия, нитрат или перхлорат калия или натрия.

Разложение некоторых трудносплавляемых минералов (циркон, титанаты и др.) проводят сплавлением не со щелочами, а с кислыми плавнями.

3. Разложение спеканием. Спекание позволяет уменьшить количество плавня и проводить разложение почв в условиях, когда смесь почвы и плавня не плавится. При спекании вместо платиновых можно применять фарфоровые тигли.

Спекание – это реакция в твердой фазе, то есть исходные и конечные продукты твердые. При спекании почву непродолжительное время нагревают с небольшим количеством плавня. В результате образуется пористая масса – спек, которая легко разлагается кислотами.

4.4.2. Методы количественного анализа минеральной части почв

В химическом валовом анализе почв для количественного определения общего содержания элементов в растворе плава используют гравиметрические, фотометрические и комплексонометрические методы анализа.

Для устранения влияния мешающих компонентов применяют осаждение, маскирование и реже – ионообменную хроматографию и экстракцию.

На рис. 13 приведена одна из возможных схем последовательного (систематического) выполнения определений при валовом анализе почв с указанием методов, которые могут быть использованы при исследовании.

Читайте также:

Cоциологический анализ электорального процесса: проблемы и методы исследования, сферы применения результатов
D) легальное, регламентированное законом участие.
I. Невербальные методы оценки.
II. Классификация на основе природы реагирующих частиц
II. Основна частина
II. Основна частина 70 хв.
II. ОСНОВНА ЧАСТИНА УРОКУ
II. ОСНОВНА ЧАСТИНА УРОКУ.
II. Предмет анализа
III.3.3. Основные методы количественного анализа

Рис. 13. Схема последовательного выполнения определения

при валовом анализе почв

Кроме того, при исследовании почв применяются различные инструментальные методы: полярографические, ИК-спектроскопия, эмиссионный спектральный анализ, атомно-абсорбционный анализ, рентгеновский анализ, термические методы, электронная микроскопия и т.д.

Дата добавления: 2015-08-05 ; просмотров: 112 ; Нарушение авторских прав

Источник

Аналитическая проба для проведения валового анализа минеральной части почвы

Почву, просеянную через сито с диаметром 1 мм, помещают на чистый лист бумаги, распределяя ровным слоем толщиной около 5-ти мм. Затем делят на квадраты или прямоугольники и набирают еще одну аналитическую пробу массой 5-7г как описывалось ранее.

Отобранную таким образом пробу растирают в агатовой, яшмовой или халцедоновой ступке соответствующим пестиком до состояния пудры (почва не царапает кожу, а диаметр частиц составляет около 0,2 мк). Определить полноту измельчения можно и по образованию пластинчатых агрегатов, так как у частиц диаметром 0,2 мк в значительной мере проявляются силы сцепления. Применять для этой цели фарфоровые ступки и пестики нельзя. Наиболее удобна для ручного растирания почвы ступка диаметром 13 см. Количество почвы, растираемое за один прием обычно не должно превышать 1-2г, так как при растирании большего количества почвы может произойти ее высыпание через край.

После окончания растирания почвенных проб ступки не моют, а вытирают полотенцем.

Использование ступок из различных материалов имеет свои особенности. Яшма, агат и халцедон обладают большой твердостью, из-за чего их и применяют для растирания почв. Но при этом они обладают высокой хрупкостью, особенно агат. Поэтому ни в коем случае нельзя очищать пестик постукиванием по краям ступки. Это может привести к откалыванию кусочков ступки или пестика, и как следствие к загрязнению пробы и порче ступки. Из-за того, что яшма содержит медь, при растирании почвы в яшмовой ступке может произойти загрязнение пробы этим элементом. Поэтому при определении микроэлементов рекомендуется пользоваться ступками из агата и халцедона.

Для столь тонкого помола почвы существуют и специальные мельницы.

Хранят почву, растертую в пудру, в пакетиках из кальки с обозначением номера разреза и глубины горизонта.

Такие почвенные пробы используют для последующего разложения почвы сплавлением, спеканием или действием плавиковой кислоты.

Резюме по модульной единице 1.Подготовка почвенных проб к различным видам химического анализа является очень ответственной работой, так как ценность результатов анализов во многом будет определяться именно качеством подготовки почвенных проб к анализу.

Вопросы для повторения:

1. Что такое первичная почвенная проба?

2. Какова цель высушивания первичной почвенной пробы?

3. В каких случаях высушивание первичной почвенной пробы не проводится?

4. Что представляет собой метод квартования?

5. Как отбирают аналитическую пробу для определения органического углерода и азота?

6. В каких случаях для растирания почвенных проб используют фарфоровые ступки и пестики с резиновыми наконечниками?

7. Почему необходимо отбирать из почвенных проб корни растений и органические остатки?

8. Как отбирают аналитическую пробу для определения рН, обменных катионов, легкорастворимых солей?

9. Как определить полноту измельчения почвы при взятии аналитической пробы для проведения валового анализа минеральной части почвы?

10. Какие особенности имеют ступки из различных материалов?

Тип теста:	Рубежный – один правильный ответ из нескольких
Название теста:	Подготовка почвенных проб к анализу
Учебный модуль и модульная единица:	Учебный модуль 1. Методы определения элементного состава почв. Модульная единица 1. Подготовка почвенных проб к анализу
Проходной балл:	8 правильных ответов из 10
Время на выполнение теста:	45 минут
Тестовые задания:
1. Какова минимальная масса аналитической пробы для определения органического углерода и азота? а) 1г; б) 500г; в) 7-10г; г) 20-30г.
2. Необходимо ли перед химическим анализом почвенных проб отдирать из них новообразования? а) да; б) нет; в) только при анализе минеральной части почвы; г) только при приготовлении почвенных вытяжек.
3. В каком случае необходимо высушивать первичную почвенную пробу? а) перед валовым анализом; б) перед определением рН; в) перед определением закисного железа; г) перед определением доступных растениям форм фосфора.
4. Какова должна быть минимальная масса первичной почвенной пробы для проведения химических анализов? а) 100-150г; б) 600-800г; в) 20-25; г) 1,5-2кг.
5. Какова минимальная масса аналитической почвенной пробы для проведения валового анализа минеральной части почвы? а) 1; б) 2г; в) 5г; г) 10г.
6. Каков должен быть диаметр отверстий сита для просеивания почвенных проб перед приготовлением почвенных вытяжек? а) 0,25мм; б) 1мм; в) 3мм; г) 5мм.
7. Какая часть почвы используется для химического анализа? а) почвенный скелет; б) мелкозем; в) физический песок; г) физическая глина.
8. До какого диаметра частиц растирают почвенную пробу для проведения валового анализа минеральной части почвы химическими методами? а) 0,25мм; б) 5мк; в) 1мк; г) 2мк.
9. При какой температуре принято сушить первичную почвенную пробу в нашей стране? а) выше 100ºС; б) при 0ºС; в) не выше 40ºС; г) выше 40ºС.
10. В какой ступке нельзя растирать почвенные пробы для проведения валового анализа минеральной части почвы? а) агатовой; б) яшмовой; в) халцедоновой; г) фарфоровой.

Тестовые задания к лекции(правильные ответы подчеркнуты)

Лекция 2. Модульная единица 2.

«Валовой анализ почв» (слайд 11)

Аннотация:Указываются направления использования данных валового анализа минеральной части почвы. Рассматриваются инструментальные и химические методы определения элементного состава почв. Описываются особенности подготовки почвы при определении элементного состава почв различными методами.

Ключевые слова: гигроскопическая вода, потеря от прокаливания, разложение почвы, плавень, плавиковая кислота, тигли, точность, чувствительность, рентгенофлуоресцентный анализ, гравиметрические методы, карбонат натрия, степень дифференциации почвенного профиля.

Рассматриваемые вопросы:

1. Назначение валового анализа;

2. Пересчеты данных в валовом анализе;

3. Способы разложения почв;

4. Химические и инструментальные методы анализа продуктов разложения почв;

5. Методы валового анализа почвы без их разложения;

6. Использование данных валового анализа (слайд 12).

Цели и задачи изучения модульной единицы:

Цель модульной единицы – сформировать у студентов умения подбирать соответствующие поставленным задачам химические и инструментальные методы исследования почв при валовом анализе, а также научит грамотно пользоваться полученными данными.

Источник