Лабораторна робота № 3 Тема. Визначення азоту аміаку, нітритів, нітратів і хлоридів

Приготування водної витяжки з ґрунту. Внаслідок біохімічних процесів самоочищення ґрунту органічні речовини, що потрапили в нього, поступово розкладаються, а потім перетворюються на міне­ральні солі. Більша частина мінеральних солей, що утворюються у ґрунті під час мінералізації, розчиняється у воді, тому для визна­чення готують водну витяжку з ґрунту. Приготування водної ви­тяжки залежить не лише від того, які речовини слід визначити, але й від ступеня здрібнювання ґрунту, температури, часу устоювання, співвідношення маси ґрунту й води.

Для визначення азоту аміаку, нітритів, нітратів і хлоридів, а та­кож окисності водну витяжку готують у день проведення аналізів, змішуючи наважку ґрунту (50-100 г) з п'ятикратним об'ємом ди­стильованої води. Суміш збовтують 3-5 хв і фільтрують декілька разів через щільний фільтр. Якщо проведення аналізів переноситься на більш пізній строк, то приготовану витяжку консервують дода­ванням 0,2 г оксиду ртуті і зберігають у темному місці в закритому посуді.

Визначення окисності водної витяжки. Окисність ґрунту визна­чається кількістю кисню, витраченого на окислення органічних ре­човин водної витяжки зі 100 г ґрунту. Метод визначення окисності ґрунтується на здатності марганцевокислого калію виділяти у кис­лому середовищі в присутності органічних речовин атомарний ки­сень, що витрачається на їх окислення.

У колбу місткістю 250 мл наливають 10 мл водної витяжки, що відповідає 2 г ґрунту, доливають 90 мл дистильованої води. До отри­маних 100 мл вихідного розчину додають піпеткою 5 мл 25% розчи­ну сірчаної кислоти, із бюретки - 10 мл 0,01 н. розчину марганце­вокислого калію. Рідину нагрівають і кип'ятять 10 хв (від часу закипання). Знявши колбу з вогню, в гарячий розчин доливають із бюретки 10 мл 0,01 н. розчину щавлевої кислоти. Знебарвлену рі­дину титрують марганцевокислим калієм до появи блідо-рожевого забарвлення. Підраховують об'єм розчину КMnO₄, долитого в колбу до і після кип'ятіння (V₁).

Для визначення поправкового коефіцієнта в колбу з відтитрованою до блідо-рожевого кольору рідиною знову доливають 10 мл 0,01 н. щавлевої кислоти і титрують марганцевокислим калієм до появи такого ж забарвлення. Отримують об'єм 0,01 н. розчину КМnO₄ (мл), витрачений на титрування 10 мл 0,01 н. розчину щавлевої кис­лоти. Поправковий коефіцієнт К обчислюють за формулою

Виходячи з того, що 1 мл 0,01 н. розчину КМnO₄ виділяє 0,08 мг кисню, а 1 мл 0,01 н. розчину С₂Н₂O₄ потребує на окислення 0,08 мг кисню, знаходять окисність у міліграмах кисню, який пішов на окислення органічних речовин, що містяться у 10 мл водної витяжки з 2 г ґрунту:

,

де V₁ - загальний об'єм 0,01 н. розчину КМnO₄, що пішов на окис­лення 100 мл вихідного розчину і на 10 мл 0,01 н. розчину С₂Н₂O₄, мл;

V₂ - об'єм 0,01 н. розчину КМnO₄, витраченого на окислення 10 мл 0,01 н. розчину С₂Н₂O₄, мл;

К - поправковий коефіцієнт 0,01 н. розчину КМnO₄;

0,08 - кількість кисню, який виділився з 0,01 н. розчину КМnO₄ при нагріванні, мг;

V - кількість аналізованого ґрунту (2г).

Отримане значення необхідно помножити на 50, щоб одержати окисність 100 г ґрунту.

Визначення хлоридів у водній витяжці. Хлористі солі у вигля­ді хлористого натрію у водній витяжці з ґрунту осаджуються титро­ваним розчином азотнокислого срібла в присутності індикатора хро­мовокислого калію, який після осадження сріблом усіх хлоридів всту­пає в реакцію з азотнокислим сріблом, змінюючи забарвлення із зеленкувато-жовтого на цеглясто-червоне внаслідок утворення хро­мовокислого срібла:

NaCl + AgNO₃ = AgCl + NaNO₃;

2AgNO₃ + K₂CrO₄ = Ag₂CrO₄ + 2KNO₃.

За кількістю витраченого на осадження хлористих солей азотно­кислого срібла обчислюють вміст хлоридів у водній витяжці.

У колбу місткістю 200 мл наливають 50 мл водної витяжки з ґрунту, додають 10 крапель хромовокислого калію і титрують розчи­ном азотнокислого срібла до появи цеглясто-червоного забарвлення. Оскільки в 50 мл водної витяжки містяться хлориди із 10 г ґрунту, то для визначення кількості хлоридів у 100 г ґрунту кількість азот­нокислого срібла, витрачену на титрування водної витяжки з 10 г ґрунту, множать на 10.

Визначення аміаку у водній витяжці ґрунту. Принцип визна­чення азоту аміачних сполук ґрунтується на їх здатності утворюва­ти забарвлені сполуки з реактивом Несслера, який являє собою по­двійну сіль йодистої ртуті та йодистого калію, розчинених у їдкому калі. Цей реактив із аміаком дає жовте забарвлення внаслідок утво­рення йодистого меркурамонію за реакцією

NH₃ + [2(HgJ₂·2KJ) + 3 KOH] = NH₂Hg₂JO + 7KJ + 2H₂O.

Для якісного визначення аміаку у пробірку наливають 5 мл до­сліджуваної водної витяжки, додають 5-6 крапель реактиву Нессле­ра, збовтують, залишають на 5 хв і, розглядаючи вміст пробірки зверху вниз на білому тлі, спостерігають появу жовтого забарвлен­ня. Відсутність забарвлення свідчить про відсутність аміаку.

Для визначення вмісту аміаку в ґрунті в один циліндр Геннера наливають 100 мл досліджуваної водної витяжки, а в інший — 1 мл розчину хлористого амонію, який містить 0,01 мг аміачного азоту, а потім — 100 мл безаміачної дистильованої води. Вміст останнього циліндра ретельно перемішують скляною паличкою. Після цього в обидва циліндри додають по 2 мл 50% розчину сегнетової солі, по­тім — по 2 мл реактиву Несслера. Вміст обидвох циліндрів перемі­шують і-через 10 хв розглядають зверху вниз на білому тлі. Якщо в одному з них забарвлення інтенсивніше, обережно відливаючи ча­стину вмісту, досягають однакового забарвлення в обидвох циліндрах.

Вміст азоту амонійних солей (мг/л) в досліджуваній водній ви­тяжці з ґрунту визначають за формулою

де а - вміст азоту в розчині хлористого амонію, мг/мл;

V₁ - об'єм водної витяжки, взятої для визначення, мл (100 мл);

V₂ - об'єм розчину хлористого амонію, взятого для приготування еталон­ного розчину, мл;

h₁, - висота стовпчика рідини у циліндрі з до­сліджуваною пробою, см;

h₂ - висота стовпчика рідини в циліндрі з еталонним розчином, см.

Визначення солей азотистої кислоти (нітритів). Якісну пробу та кількісне визначення здійснюють за допомогою реактиву Грісса, який утворює з азотистою кислотою сполуку рожевого кольору. Ре­актив Грісса складається з нафтиламіну і сульфанілової кислоти, розчинених в оцтовій кислоті, які реагують із азотистою кислотою за рівнянням

C₁₀H₇NH₂ + NH₂C₆H₄SO₃H + HNO₃ = NH₂ – C₁₀H₆ – N = N – C₆H₄SO₃H + 2H₂S

Для якісного визначення нітритів до 10 мл досліджуваної витяж­ки додають 5-6 крапель реактиву Грісса, добре перемішують і зали­шають на 5-7 хв. Поява рожевого забарвлення свідчить про наяв­ність нітритів, при відсутності останніх колір вмісту, пробірки не змінюється.

Для кількісного визначення нітритів в одну колбу наливають 100 мл водної витяжки, в іншу - 1-10 мл (залежно від кількості нітри­тів) стандартного розчину азотистого натрію, що містить в 1 мл 0,01 мг азоту, і до 100 мл додають дистильованої води. В обидві колби доливають по 5 мл реактиву Грісса і обережно нагрівають на водяній бані при температурі 50-60°С упродовж 10 хв. Вміст колб переносять у циліндри Геннера і здійснюють колориметрування, відливаючи ча­стину вмісту з одного циліндра, в якому забарвлення інтенсивніше, до однакового забарвлення в обидвох циліндрах. Вміст азоту нітритів у досліджуваній пробі (мг / л) визначають за формулою

,

де а - вміст азоту нітритів у розчині, взятому для приготування еталонного розчину мг/мл;

h₁ - висота стовпчика рідини в циліндрі з досліджуваною пробою, см;

h₂ - висота рідини в циліндрі з еталон­ним розчином, см;

V₁ - об'єм водної витяжки, мл;

V₂ - об'єм розчи­ну, взятого для приготування еталонного розчину, мл.

Визначення солей азотної кислоти (нітратів). Наявність у вод­ній витяжці з ґрунту азотнокислих сполук свідчить про те, що азотововмісні речовини повністю мінералізувалися.

Для якісного визначення нітратів у пробірку наливають 1 мл вод­ної витяжки, додають кристалик бруцину й 2 мл концентрованої сір­чаної кислоти. Якщо у водній витяжці присутній азот нітратів, з'яв­ляється рожеве забарвлення, яке згодом перетворюється на жовте.

При кількісному визначенні азоту нітратів у водній витяжці з ґрунту в порцелянову чашку наливають 100 мл витяжки і випарю­ють насухо на водяній бані. Дають чашці охолонути, а потім дода­ють 1 мл дифеніл сульфокислоти й ретельно розтирають з осадом. Через 10 хв у чашку додають 10 мл дистильованої води і 3 мл їдкого калі. При наявності нітратів утворюється жовте забарвлення, яке порівнюють у циліндрах Геннера із забарвленням розчину ніт­рату калію. Для цього вміст порцелянової чашки переносять у ци­ліндр Геннера й доводять дистильованою водою до 100 мл.

Вміст азоту нітратів у досліджуваній витяжці (мг/л) знаходять за формулою

,

де а - вміст азоту нітратів у розчині азотнокислого калію, мг/мл;

h₁ - висота стовпчика рідини в циліндрі Геннера з водною витяж­кою, см;

h₂- висота стовпчика рідини в циліндрі Геннера з еталон­ним розчином нітрату калію, см;

V₁ - об'єм досліджуваної витяж­ки, мл;

V₂ - об'єм розчину азотнокислого калію, взятого для приго­тування еталонного розчину, мл.

За даними Фодора, в 100 г незабрудненого ґрунту міститься 6,8 мг загального азоту, 5,7 мг аміаку та 12,6 мг азотної кислоти.