Учебно-методический комплекс дисциплины «анализ природных объектов» для специальности 5В060800 — «Экология» (стр. 13 )

Кипячение пробы с серной кислотой имеет свои специфические особенности.

Пропорция кислоты и образца почвы может быть следующей: 10 мл кислоты на 1г почвы.

Считается, что при температуре кипения чистой серной кислоты разложение происходит не полностью. Оптимальной температурой считается  - 3650 С. Для повышения температуры кипения в кислоту добавляется сульфат калия таки образом, чтобы концентрация соли была равна 1 мг/мл. Нагрев смеси выше 4100 С приводит к потери части азота.

Помимо сульфата калия в кислоту добавляют катализаторы разложения. Катализаторами служит либо Se, либо HgO, либо CuSO4.

Кипячение образца почвы продолжается до 5-6 часов в колбе с обратным холодильником.

После того, как процесс разложения закончен, проба разбавляется дистиллированной водой приблизительно в 50 раз. Затем в колбу с разбавленной пробой осторожно добавляется в избытке щелочь. Проба при этом не должна сильно разогреваться.

После операции нейтрализации все готово для отгонки аммиака. Отгонка проводится нагреванием пробы с применением водяного стеклянного холодильника. Аммиак собирается либо разбавленной серной, либо борной кислотами. В первом случае остаток серной кислоты титруется щелочью, а во втором - сильной кислотой.

Лабораторная работа 3

Метод определения легкогидролизуемого азота по Тюрину и Кононовой

Метод характеризует потенциальную обеспеченность почв доступным для растений азотом и применяется при почвенном или почвенно-мелиоративном обследованиях.

Метод анализа.

Метод определения легкогидролизуемого азота по Тюрину и Кононовой основан на обработке почвы на холоде 0,5 н раствором серной кислоты. При этом в вытяжку переходят минеральные соединения (NH3, NO3) и азотосодержащие органические вещества. Последующим нагреванием с концентрированной серной кислотой весь азот превращается в аммиачные соединения и связывается в виде сульфата аммония. Образовавшийся сульфат аммония разлагается до аммиака прибавлением избытка щелочи, аммиак отгоняется и определяется объемным методом.

Оборудование, реактивы.

Весы технические с точностью взвешивания до 0,01 г. Плиты электрические, обеспечивающие температуру накала 300°С Воронки стеклянные диаметром 4, 10 см, ГОСТ 25336-82.3.4. Колбы конические вместимостью 250 см3, ГОСТ 25336-82.3.5. Колбы плоскодонные термостойкие вместимостью 500 см3, ГОСТ 25336-82.3.6. Пипетки вместимостью 25, 50 см3, ГОСТ 20292-74.3.7. Стаканы химические вместимостью 50 см3, ГОСТ 25336-82 3.8. Холодильник шариковый "ХШ", ГОСТ 25336-82.3.9. Фильтры бумажные зольные диаметром 12.5 см, ТУ 6-09-1706-77.3.10. Борная кислота, хч, ГОСТ 9656-75.3.11. Железо металлическое восстановленное, ч. Ту 6-09-2227-72.3.12. Метиленовый голубой, индикатор, чда, ТУ 6-09-29-76.3.13. Метиловый красный, индикатор, чда, ГОСТ 5853-51.3.14. Натрий гидроокись, хч, ГОСТ 4328-77.3.15. Серная кислота концентрированная, хч, чда, ГОСТ 4204-77A3.16. Серная кислота 0,1 н (стандарт-титр), ТУ 6-09-2540-72.3.17. Хлорная кислота (42 %-ный раствор), чда, ТУ 6-09-2878-73.3.18. Цинковая пыль набор №2ВС, ТУ 6'-09-424б-80.3.19. Вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72.4.

Требование безопасности.

При работе с концентрированными кислотами и щелочами необходимо соблюдать основные правила безопасной работы с едкими веществами. При отгоне аммиака необходимо соблюдать правила безопасной работы на установках для отгона жидкости. Помещение должно быть оснащено вытяжной установкой. При работе с электроплитами необходимо соблюдать правила безопасной работы с электрооборудованием.

Требования к квалификации аналитиков.

К самостоятельному выполнению анализа допускаются лица, имеющие специальное техническое или высшее образование.

Условия выполнения анализа.

Помещение, в котором проводится определение легкогидролизуемого азота, не должно содержать паров аммиака.

Подготовка к выполнению анализа.

Образцы почв, поступающие на анализ, должны быть предварительно доведены до воздушно-сухого состояния. Из почвы отбирают корешки, измельчают и просеивают ее через сито с отверстиями, диаметром 1 мм. Приготовление 2 н раствора серной кислоты. 56 см концентрированной серной кислоты (d=1.84) вливают в 400-500 см3 дистиллированной воды, после охлаждения доводят объем дистиллированной водой до 1000см3. Приготовление 0.5 н раствора серной кислоты. 14 см концентрированной серной кислоты (d=1.84) доливают до 1000 см3 дистиллированной водой. Приготовление 0.02 н раствора серной кислоты. 1 ампулу стандарт-титра 0.1 н H2S04 растворяют в 5000 см3 дистиллированной воды. Приготовление 40 %-ного раствора натрий гидроокиси. 400 г твердой щелочи помещают в фарфоровую чашку или фарфоровый стакан и приливают 600 см3 дистиллированной воды при помешивании стеклянной палочкой. Раствор закрывают бумагой и оставляют стоять до следующего дня. Отстоявшийся раствор сливают в стеклянную посуду и хранят закрытым каучуковой пробкой. Приготовление 4 %-ного раствора борной кислоты. 40 г НзВОз растворяют в 1000 см3 дистиллированной воды. Приготовление индикатора метилового красного. 0.1 г метилового красного растворяют в 60 см этилового спирта, добавляют 40 см дистиллированной воды. Приготовление смешанного индикатора Гроака. 0.4 %-ный спиртовой раствор метилового красного и 0.2 %-ный спиртовой раствор метиленового голубого смешивают в равных объемах, хранят в темной склянке с притертой крышкой. Приготовление смеси цинковой пыли и восстановленного металлического железа. 9 г цинковой пыли и 1 г восстановленного металлического железа хорошо перемешивают и хранят в банке с притертой пробкой

Выполнение анализа.

Все образцы почв, предназначенные для определения легкогидролизуемого азота, проверяются на вскипание от 10 %-ной, НСl, в карбонатных почвах определяется процент С02 карбонатов. Пробу почвы массой 20 г, взвешенную с погрешностью не более 0.1 г помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3. Почвы некарбонатные и почвы, содержащие менее 2 % С02 карбонатов, заливают 100 см3 0.5 н Н3S04, встряхивают 3 минуты и оставляют стоять в течение 16-18 часов при комнатной температуре. Почвы, содержащие более 2 % СС>2 карбонатов, заливают серной кислотой с избытком, чтобы хватило для полного разрушения карбонатов и для создания 0.5н концентрации H2S04. Пробу помещают в колбу, предварительно протарированную на объем 100 см3 + 20 г почвы, и приливают 2 н раствор H2S04 из расчета 6.1 см3 на каждый процент С02. После прекращения бурного выделения газа доливают раствор до метки 0.5 н раствором H2S04 и энергично взбалтывают 4-5 минут. Повторяют взбалтывание в продолжении 1 -2 минут в течение последующих 6 часов 2-3 раза, после чего колбу закрывают пробкой и оставляют стоять 18-20 часов. По истечении срока настаивания вытяжку отфильтровывают, отбирают пипеткой 25-50 см3 фильтрата в плоскодонную колбу из термостойкого стекла вместимостью 500 см3. Для восстановления, нитратов прибавляют 0.5 г смеси восстановленного железа и цинковой пыли, закрывают воронкой и нагревают на электроплитке до кипения и полного растворения смеси. После охлаждения приливают 5 см концентрированной H2S04, 3 капли 42 %-ной НСlO4, продолжают сжигание до соломенно-желтого цвета жидкости. Колба во время сжигания постоянно закрыта воронкой. Колба, в которой проводилось сжигание, является отгонной. После охлаждения воронку и горло колбы тщательно обмывают дистиллированной водой, доводя общий объем жидкости до 250 см3. Если отгон аммиака в тот же день не проводится, колбу, закрытую пробкой, оставляют до следующего дня.

Отгон аммиака.

К прибору для отгона азота подставляют приемник, в который наливают 20 см3 4 %-ного раствора борной кислоты и несколько капель смешанного индикатора Гроака. Устанавливают приемную колбу под трубку холодильника так, чтобы конец ее был обязательно погружен в кислоту не менее 5 мм. В систему охлаждения пускают воду. В отгонную колбу, чтобы обеспечить спокойное кипение, рекомендуется бросить несколько стеклянных капилляров или кусочек пемзы. Для контроля щелочности прибавляют 3-4 капли фенолфталеина. Затем быстро и осторожно по стенке колбы вливают 20-25 см3 40 %-ного едкого натрия или калия, стараясь не перемешивать жидкость, присоединяют колбу к прибору для отгона азота. Перемешивают содержимое отгонной колбы, появление малиновой окраски от фенолфталеина свидетельствует о достаточном количестве щелочи, прибавленной в отгонную колбу. Включают печь, нагревание регулируют так, чтобы кипение было спокойным. После закипания жидкости в отгонной колбе и появления зеленой окраски раствора в приемнике, приемную колбу ставят так, чтобы конец трубки холодильника не был погружен в жидкость. Отгон аммиака ведут до тех пор, пока не перегонится примерно половина содержимого отгонной колбы. Полноту отгона аммиака контролируют пробой с индикатором метиловым красным. Перед взятием пробы дистиллята на полноту отгона, трубку холодильника омывают снаружи (над приемником) дистиллированной водой. В фарфоровую чашку или палетку берут каплю индикатора и каплю дистиллята. При полноте отгона от одной капли дистиллята цвет индикатора не изменится. По окончании конец трубки холодильника вынимают из приемника, ополаскивают дистиллированной водой, собирая ее в приемник. Прекращают нагревание и включают воду в системе охлаждения. Титруют весь объем дистиллята 0.02 н раствором H2S04 до изменения зеленой окраски в красно-фиолетовую. Чтобы избежать преувеличения показаний анализа за счет загрязнения химических реактивов солями аммония, проделывают холостой анализ, вместо вытяжки берется соответствующее количество 0.5 н H2S04. На каждую партию производится 2-3 холостых анализа, и в качестве поправки берут среднее из них.

Обработка результатов анализа.

Количество легкогидролизуемого азота, содержащегося в почве, вычисляют по формуле:

мг азота на 100 г почвы = (V1- V2)*0,28*100* V3/V*т  где:

V1 - объем 0.02 н H2S04, пошедший на титрование исследуемой пробы, см3;

V2 - объем 0.02 н H2S04 пошедший на холостое определение, см3;

V - общий объем фильтрата, см3;

0.28 - мг азота, соответствующие 1 см3 0.02 н H2S04;

100 - коэффициент перевода на 100 г почвы;

V3 - объем фильтрата, взятого для определения, см3;

т - масса пробы почвы, г.

Контроль точности анализа.

Применяется 15 % внутрилабораторный контроль, который осуществляется за счет введения в каждую партию стандартного образца и ранее проанализированных проб. Допустимые расхождения между результатами параллельных определений, между определенным содержанием в стандартном образце и паспортным значением этого образца не должны превышать ± 10 %.