Анализ почв и агрохимический анализ

2NH₄OH = 2NH₃* 2Н₂0.

Аммиак не теряется, а переходит по холодильнику вначале в виде газа, а затем, конденсируясь, каплями попадает в приёмник с титрованной серной кислотой и связывается ею, вновь образуя сернокислый аммоний:

2NH₃+ H₂SO₄= (NH₄)₂S0₄.

Избыток кислоты, не связанный с аммиаком, оттитровывается щёлочью точно установленной нормальности по комбинированному индикатору или по метилроту.

Ход анализа

1. На аналитических весах взять навеску растительного материала ?0,3-0,5 ± 0 0001 г с помощью пробирки (по разности между весом пробирки с навеской и весом пробирки с остатками материала) и, надев на конец пробирки резиновую трубку длиной 12- 15 см, осторожно опустить навеску на дно колбы Кьельдаля. Прилить в колбу небольшим цилиндром 10-12 мл концентрированной серной кислоты (d=1.84). Равномерное озоление растительного материала начинается уже при комнатной температуре, поэтому залитые кислотой навески лучше оставить на ночь.

2. Поставить колбы на электроплитку и проводить постепенное сжигание вначале на слабом огне (положить асбест), затем на сильном, периодически осторожно взбалтывая. Когда раствор станет однородным, прибавить катализатор (несколько кристаллов селена или несколько капель перекиси водорода) и продолжить сжигание до полного обесцвечивания раствора.

Катализаторы. Повышению температуры кипения серной кислоты и ускорению озоления способствует применение катализаторов. В различных модификациях метода Кьельдаля используют металлические ртуть и селен, сернокислый калий, сернокислую медь, перекись водорода. Использовать для сжигания в качестве катализатора хлорную кислоту отдельно или в смеси с серной кислотой не рекомендуется. Скорость окисления материала обеспечивается в этом случае не за счёт повышения температуры, а за счет быстрого выделения кислорода, что сопровождается потерями азота при озолении.

3. Отгон аммиака. После окончания сжигания колбу Кьельдаля охлаждают и в неё осторожно приливают по стенкам дистиллированную воду, перемешивают содержимое и ополаскивают горлышко колбы. Первую порцию воды наливают до горлышка и количественно переносят в круглодонную колбу емкостью 1 л. Колбу Кьельдаля еще 5-6 раз промывают небольшими порциями горячей дистиллированной воды, сливая каждый раз промывные воды в отгонную колбу. Наполняют отгонную колбу промывными водами до 2/3 объема и добавляют 2-3 капли фенолфталеина. Малое количество воды затрудняет парообразование при отгоне, а большое может вызвать переброс кипящей воды в холодильник.

4. В коническую колбу или химический стакан ёмкостью 300- 400 мл (приёмник) наливают из бюретки 25-30 мл 0.1 н. H₂SO₄ (с точно установленным титром), добавляют 2-3 капли индикатора метилрота или реактива Гроака (лиловая окраска). Кончик трубки холодильника погружают в кислоту. Отгонную колбу ставят на нагреватель и подсоединяют к холодильнику, проверяя герметичность соединения. Для разрушения сернокислого аммония и отгона аммиака используют 40 %-ный раствор щёлочи, взятый в таком объёме, который в четыре раза превосходит объём концентрированной серной кислоты, взятой при сжигании пробы

5. Отгонную колбу прямо на нагревателе открывают, наклоняют, в левой руке удерживают колбу и пробку холодильника. В колбу по стенке приливают отмеренное количество щёлочи так, чтобы она опустилась вся на дно колбы, и пробку холодильника быстро закрывают. Это вызвано тем, что реакция взаимодействия щелочи и сульфата аммония начинается и без нагревания, что приводит к потерям аммиака. Горлышко колбы нельзя по всей поверхности заливать щёлочью, так как пробка холодильника выскочит при кипячении.

6. Закрытую колбу осторожно и тщательно взбалтывают круговыми движениями, при этом в стакан-приёмник проскакивают первоначально пузырьки воздуха. Раствор в колбе сначала становится красного цвета, а затем темнеет, и при нагревании появляется объёмный осадок. Включают нагреватель и холодильник и приступают к отгону аммиака. Через 20-25 мин после начала отгона опускают стакан-приёмник так, чтобы раствор аммиака из холодильника стекал по стенке стакана. Кипение в отгонной колбе должно быть равномерным и достаточно интенсивным, иначе кислота из стакана будет засасываться в холодильник за счёт перепада внутреннего и наружного давления газов. Если засасывание началось, надо усилить нагрев отгонной колбы и вынуть конец трубки холодильника из раствора кислоты, для этого опустить стакан-приёмник.

7. Отгон считать законченным, когда содержимое отгонной колбы испарится до 1/3 первоначального объёма. Полноту отгона аммиака проверяют универсальным индикатором, лакмусом или реактивом Несслера, для чего берут несколько капель из холодильника на индикаторную бумагу или в пробирку, куда добавлен реактив Несслера. Он дает с аммиаком жёлтое окрашивание. Если в процессе отгона жидкость в приёмнике изменит окраску, необходимо добавить точно фиксированное количество 0.1 н. H₂SO₄(20 мл), так как первоначального объёма кислоты не хватило для связывания аммиака.

8. По окончании отгона, носик холодильника споласкивают дистиллированной водой из промывалки в приёмник.

9. Содержимое приёмника титруют 0.1 н. раствором едкого калия, перемешивая осторожно стеклянной палочкой, до перехода окраски метилового красного в бесцветную, а по реактиву Гроака от лиловой в светло-зелёную. Здесь интенсивность окраски зависит от количества индикатора.

Количество аммиака находят по разности между количеством кислоты в приёмнике, первоначально прилитой, и количеством кислоты, которая не связалась с аммиаком и оттитрована впоследствии щёлочью.

Расчёт

Содержание общего азота:

где: a - объём H₂SO₄ в приёмнике, мл ; н.к- нормальность H₂SO₄ мг-экв, b - объём щёлочи, израсходованный на титрование, мл; н.щ- нормальность щелочи, мг-экв; 14 - атомная масса азота; Н - навеска, г; 1000 - коэффициент пересчёта мг в г.

Реактивы

1. H₂SO₄ (d=1.84)

2.40 %-й KOH.

3. Селен металлический порошок.

4. 0.1 н. раствор H₂SO₄, готовится из фиксанала.

5. 0.1 н. раствор NaOH или КОН, готовится из фиксанала.

6. Индикатор Гроака, комбинированный, при рН 5.5 - чёткое изменение фиолетового цвета на зелёный.

Приготовление:

А - 0.15 г метиленового красного растворяют в 102 мл этилового спирта-ректификата;

Б - 0.05 г метиленового голубого растворяют в 5 мл дистиллированной воды. Смешанный индикатор хранят в склянке из тёмного стекла.

В) Анализ удобрений

1) Определение видов и форм некоторых минеральных удобрений

по качественным реакциям

1. Простые минеральные удобрения могут быть кристаллическими (к ним относятся все азотные, кроме цианамида кальция и все калийные) и аморфными (к ним относятся все фосфорные удобрения и известковые материалы).

2. Растворимость в воде: кристаллические удобрения заметно растворимы либо полностью растворимы. Аморфные удобрения, как правило, слабо растворимы или нерастворимы.

3. Гранулометрический состав: азотные удобрения выпускаются в гранулах и покрыты слабой легкорастворимой гидрофобной плёнкой, за исключением цианамида кальция, сульфата- и хлорида аммония; калийные - в виде крупных кристаллов белого или розового цвета (хлорид калия) или мелкокристаллических порошков с серым оттенком - все остальные. Простые фосфорные удобрения представлены матовыми гранулами серо-белого цвета различных оттенков и аморфными порошками, известковые материалы - аморфные порошки различной тонины помола, сложные и комплексные удобрения - матовыми гранулами беловато-серовато-розового оттенка.

4. В состав кристаллических удобрений входят следующие ионы, которые достаточно легко определяются качественными реакциями: NH⁴⁺ K⁺,. Ca²⁺, Na⁺, SO₄²-, NO₃^-, Cl^-. Для открытия иона NH⁴⁺ используют реакцию удобрения со щёлочью, выделение в этой реакции аммиака при нагревании устанавливается по запаху.

NH₄N0₃ + NaOH = NaNO₃ + NH₃^ + H₂О

Присутствие иона NO₃^- устанавливается с помощью дифениламина, который при взаимодействии с нитрат-ионом образует в растворе соединения синего цвета. Для открытия сульфат-иона используют реакцию с хлоридом бария:

Выпадает белый кристаллический осадок. Образовавшийся осадок растворяется под действием соляной и уксусной кислоты. Присутствие K⁺,. Ca²⁺, Na⁺ обнаруживают по окраске пламени: кусочек удобрения помещают на раскалённую деревянную пластинку и вносят в пламя горелки: калийные соли, особенно селитра, вспыхивают и окрашивают пламя в фиолетовый цвет, натриевые соли - в жёлто-оранжевый, кальциевые вспыхивают и сгорают, не окрашивая пламени.

2) Определение в удобрениях содержания аммиачного азота

методом открытого кипячения

Определение основано на том, что при кипячении раствора удобрения, содержащего азот в аммонийной форме, с раствором щелочи образующийся аммиак улетучивается. Его количество эквивалентно количеству щёлочи вступившей в реакцию.

Избыток щёлочи, не вступившей в реакцию, оттитровывают кислотой соответствующей нормальности. В работе используются растворы кислоты и щёлочи точно установленной нормальности.

Ход анализа

1. Растереть в фарфоровой ступке 30-40 г аммиачного удобрения.

2. Взять на технических весах навеску 10 г (в двукратной повторности), перенести в химический стакан объёмом 150-200 мл, растворить в дистиллированной воде, размешивая стеклянной палочкой.

3. Отфильтровать раствор в мерную колбу ёмкостью 200 мл через воронку диаметром 8-10 см с бумажным обычным фильтром, довести водой до метки, закрыть и взболтать.

4. Взять пипеткой 25 мл фильтрата в колбу коническую объёмом 100 мл, прилить к нему из бюретки 50 мл 0.5 н. раствора щёлочи.

5. Перемешать раствор, закрыть маленькой воронкой (диаметром 2-2.5 см), кипятить на электроплитке или горелке, упаривая раствор до 1/3 первоначального объёма под тягой.

6. Раствор охладить до комнатной температуры, стенки воронки и колбы омыть холодной дистиллированной водой из промывалки.

7. Оттитровать избыток щелочи 0.5 н. раствором H₂SO₄ из бюретки прибавив 2-3 капли фенолфталеина, до перехода малиновой окраски к бесцветной.

Расчёт

Содержание N

где: а - количество щёлочи, прилитое к раствору удобрения, мл; н.щ.-нормальность щёлочи; b- количество серной кислоты пошедшей на титрование, мл; н.к.- нормальность серной кислоты; Р - разведение 200/25=8; 0 014 - мг-экв азота; Н - навеска удобрения, г;

Реактивы

1. 0.5 н. раствор щелочи (КОН или NaOH) готовят из фиксанала или 28.06 г NaOH растворяют в дистиллированной воде и доводят объём до 1 литра.

2. 0.5 н. раствор серной кислоты готовят из фиксанала или 14 мл конц. H₂SO₄ прилить к 200-300 мл дистиллированной воды и довести объём до 1 литра.

3. Фенолфталеин. 1 %-ый раствор фенолфталеина в этиловом спирте, ректификате.

Нормальность растворов в данном анализе устанавливается с точностью 0.0001 н.

Заключение

В данной работе мы рассмотрели наиболее важные и актуальные вопросы агрохиманализа, в частности анализ почв, растительных материалов и анализ удобрений. Несколько более подробно рассмотрели самые распространенные методы определения кислотности почв, а так же общего азота в растениях и удобрениях.

Агрохимический анализ необходим для более эффективного ведения сельского хозяйства, сохранения окружающей среды и благоприятной экологической обстановки. Нарушение природного баланса может привести к разрушению гумусного слоя, снижению урожайности сельскохозяйственных культур, нарушению обменной функции почв, появлению заболеваний, опасных, в том числе, и для человека.

Список литературы

1. Воробьева Л.А. Химический анализ почв; МГУ, 1998, с. 273

2. Дурынина Е.П., Егоров В.С. Агрохимический анализ почв, растений, удобрений; МГУ,1998, с. 113

3. Орлов Д.С., Горшкова Е.И. Практикум и семинары по химии почв; МГУ, 1997, с. 42

4. Научные разработки Института Геохимии и Аналитической Химии им. Вернадского В.И., 2006

5. Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрения и урожай; М., Агропромиздат, 1987, с. 248

6. Кожеков Д.С., Воронина Р.А. Негативные последствия применения высоких норм азотных удобрений; М., Агропромиздат, 1986, с. 86

7. Дмитриев М.Т, Малышева А.Г Определение токсикантов в растениях; М., Агрохимия, 1985, с. 286

8. Ефимов В.В. Раскисление почв Черноземья; журнал «Сельские зори» ,1980, № 8

9. Кушниренко Ю.Д. Производство зерна и кормов в агроландшафтном земледелии: агрохимические, экономические и экологические аспекты; Миасс, Геотур, 1999, с. 134

10. Кореньков Д.А. Вопросы агрохимии азота и экология; журнал «Агрохимия», 1990, №11

11. Аринушкина Е.В. руководство по химическому анализу почв; М., Агропромиздат, 1962, с. 315