Новости

В Министерстве сельского хозяйства России прошло обсуждение урегулирования стоимости зерна на внутреннем рынке. Об этом говорится на официальном сайте ведомства.



Обработка земельных участков с помощью гербицидов для борьбы с борщевиком, согласно предварительной информации, будет стоит Московскому региону примерно двадцать три тысячи рублей на каждый гектар. Подобные сведения во время прямого эфира на «Радио 1» озвучил глава сельскохозяйственного Департамента Московского региона Андрей Разин.



Руководитель сельскохозяйственного Департамента Московского региона Андрей Разин стал участником встречи сотрудников органов исполнительной власти с сельскими тружениками области. В ходе мероприятия обговорили важнейшие вопросы, с которыми сталкивается агротехнический комплекс.


Яндекс.Метрика
Определение активности ионов калия в почвах

Изменение активности вещества в растворе обусловлено как изменением числа частиц в растворе, так и изменением энергии этих частиц, т. е. как химическим, так и физическим взаимодействием. Следовательно, в реальных растворах, в том числе и в почвенных растворах, данное конкретное вещество проявляет свои свойства в зависимости от окружающих условий. Таким образом, одно и то же вещество при одинаковых концентрациях может действовать различно и, наоборот, одинаково при различных концентрациях в зависимости от совокупности факторов. Связано это с тем, что активность вещества в этих различных условиях будет также различной.
Метод активности применяется во всех случаях, когда нужно количественно из данных опыта охарактеризовать состояние любого компонента в реальном растворе.
Размерность активности выражают в тех же единицах, что и концентрацию. Эти две величины — активность (а) и концентрация (С) связаны между собой равенством:
Определение активности ионов калия в почвах

В бесконечно разбавленных растворах, когда концентрация стремится к нулю, а активность при этом будет стремиться к величине концентрации, коэффициент активности, естественно, будет стремиться к единице, и в пределе, когда а = С, f = 1.
Так как коэффициент активности суммарно учитывает как физические, так и химические процессы, имеющие место в данном растворе, т. е. учитывает все формы взаимодействия, которые происходят в данной системе в ее равновесном состоянии, то его величина может значительно изменяться и быть как меньше, так и значительно больше единицы. Соответственно этому и активность может быть как меньше, так и больше аналитической концентрации.
В настоящее время метод определения активности нашел самое широкое распространение. Достаточно назвать величину pH, получившую универсальное распространение как в сельском хозяйстве, биологии, медицине, химии, так и в промышленности. Величина pH является отрицательным логарифмом активности ионов водорода, а не их концентрации.
Метод активности в почвоведении исключительно перспективен, он вносит новые качественные понятия при оценке физико-химических процессов, протекающих в почвах. Кроме того, электрометрический метод определения активности ионов позволит, пользуясь переносными портативными иономе-рами, непосредственно в поле производить определение элементов.
Развитие теории стеклянного электрода позволило создать электроды с металлической функцией для измерения активностей ионов натрия и калия. В настоящее время стеклянные электроды, обратимые к этим ионам, выпускаются нашей промышленностью.
Ионселективный К-стеклянный электрод работает согласно закону Нернста, как и стеклянный водородный электрод. В цепи с К-стеклянным электродом:
Определение активности ионов калия в почвах

где E — электродвижущая сила цепи со стеклянным калиевым электродом; E0 — стандартная электродвижущая сила цепи, которая объединяет все слагаемые электродвижущей силы цепи, не зависящие от состава исследуемого раствора; R — универсальная газовая постоянная; T — абсолютная температура; n — валентность определяемого иона; F — число Фарадея; аК+ — активность ионов калия в растворе.
Электродвижущая сила цепи будет пропорциональна величине активности ионов калия в исследуемом растворе, так как E0 является величиной постоянной для данной цепи, а множитель RT/nF зависит только от температуры, которая практически за время измерения не изменяется.
Строгая калиевая функция имеет место у стеклянных электродов из специальных электродных стекол. Такие электроды в настоящее время выпускаются под шифром ЭСЛ-96-10 и малогабаритные — ЭСЛ-96-11 из электродного стекла марки № 26. Эти электроды выпускаются в виде шарика, как и для измерения величины pH. Они обладают, по сравнению с электродами с другими функциями, наименьшим сопротивлением — 15 ± 10 M ом при 20° С и могут быть применимы для измерений в средах до температуры +60° С. Морозостойкость у них низкая, всего до +5° С. Это нужно учитывать при их транспортировке.
Согласно проспекту, пределы измерений калиевого электрода 0—3 рК, однако, согласно нашим измерениям, его калиевая функция сохраняется в более широких пределах концентраций при комнатной температуре — до 4—4,2 рК (рК = — lg а к+).
Для работы с почвами большое значение имеет селективность применяемых электродов. По нашим данным, преобладание кальция, вплоть до 50-кратного превышения по отношению к калию, не сказывается на показаниях этих электродов. Содержание ионов лития в растворе допустимо до пятикратного преобладания, что не может лимитировать применение этих электродов в почвенных средах. Катион аммония начинает оказывать некоторое влияние на показания К-электрода при одинаковом содержании с ионом калия. Однако этот катион присутствует в почвах обычно в незначительных количествах, так что такой низкий предел не будет являться помехой для применения электродов ЭСЛ-96-10.
Иначе дело обстоит с присутствием в почве ионов натрия. В этом случае предельным также является соотношение К : Na как 1 : 1. Это значительно суживает область прямого применения стеклянного электрода с К-функцией из электродного стекла N 26, которое на сегодняшний день является лучшим. Таким образом, применение К-электрода ограничивается кругом почв с содержанием натрия, не превышающим содержание калия. Однако если проводить измерение одновременно Na- и К-электродами, то в этом случае, пользуясь методом и таблицей, предлагаемыми Н.К. Крупским, А.М. Александровой и Л.А. Раппопорт, можно определять активность ионов калия в почвах, в которых содержание натрия превышает содержание калия в 13 раз.
Вновь полученные калиевые электроды следует предварительно выдержать в 0,1 н. растворе KCl не менее 14—15 суток. При этом шарик электрода должен быть полностью погружен в раствор. В дальнейшем, в нерабочее время, электроды также должны храниться в 0,1 н. растворе KCl.
Электродная функция из К-стеклянных электродов проверяется калибровкой по серии стандартных растворов, т. е. по растворам с точной концентрацией и известной активностью ионов калия. Для этого целесообразно использовать следующую серию растворов хлористого калия:
Определение активности ионов калия в почвах

Хлористый калий обязательно должен быть предварительно перекристал-лизован (из соли квалификации х. ч.) или использован из фиксанала. Величины рК, которые здесь приведены, рассчитаны по данным для коэффициентов активности.
Пример такого расчета мы приводим для 0,2 M раствора KCl. В этом растворе средний коэффициент активности хлористого калия равен 0,718 при температуре 20° С. Соответственно равенству (1) активность ионов калия ак+ в данном растворе будет равна 0,2 x 0,718 = 0,1436 М. Логарифмируя полученное выражение, получим — lg aK+ = рК = 0,8428 пли, округляя, рК = 0,84.
Для проведения калибровки стеклянного К-электрода и при последующих измерениях используется цепь:
Определение активности ионов калия в почвах

Для составления такой измерительной цепи стандартный раствор наливается в небольшой стаканчик, в него полностью погружается шарик стеклянного К-электрода, который подключен клеммой к любому современному потенциометру (ЛПУ-01, ЛПМ-60, рН-340 и т. п.). В этот же стаканчик опущен один конец электролитического ключа, второй его конец погружен в стаканчик с насыщенным раствором хлористого калия, в который, в свою очередь, погружен кончик хлорсеребряного электрода сравнения (например, типа ЭВЛ-1М).
Обычный агар-агаровый ключ с KCl для этих измерений не пригоден из-за возможной диффузии в исследуемую среду ионов калия. Для этой цели может быть использован солевой мостик с уксуснокислым литием. Изготавливается он аналогично хлоркалиевому: в 100 мл дистиллированной воды растворяется при нагревании 3 г белого агар-агара до получения однородной массы, добавляется 10 г уксуснокислого лития (х. ч.) и после его растворения еще теплая масса затягивается резиновой грушей в сухие стеклянные сифоны. Хранятся эти мостики в растворе уксуснокислого лития (60—65 г соли на 100 мл воды). Перед использованием мостик должен быть тщательно ополоснут и осушен фильтровальной бумагой.
Для построения калибровочного графика электрода последовательно во всех растворах производится измерение э. д. с. цепи и данные откладываются на миллиметровой бумаге в координатах: по оси ординат — величина э. д. с. в милливольтах, по оси абсцисс — величины рК стандартных растворов (рис. 1).
Калибровка электрода и построение калибровочного графика должны быть выполнены очень тщательно, так как по этой прямой, во-первых, судят о рабочих качествах электрода и, во-вторых, находят искомые величины активности ионов калия в исследуемых средах.
Определение активности ионов калия в почвах

Если электрод обладает нормальной электродной функцией, то коэффициент θ = 2,303 RT/nF в уравнении (2) будет соответствовать своему теоретическому значению (возможно, с небольшим отклонением). Этот множитель зависит от температуры и для широкого диапазона температур приводится в справочниках. Здесь мы приводим эту величину лишь в интервале комнатной температуры:
Определение активности ионов калия в почвах

Для нахождения угла наклона калибровочной кривой, соответствующего, множителю в уравнении (2), подсчитывается отношение величин ΔE/ΔрК Например, при 25° С э. д. с. цепи со стандартным раствором 0,1 M KCl (рК = 1,11) равна 101,0 мв, а с 0,01 M раствором KCl (рК = 2,04) — 46,0 мв. Таким образом, ΔE = 55 мв, ΔрК = 0,93. Их отношение ΔE/ΔрК = 59,1 мв. В данном случае мы имеем идеальное совпадение, однако весьма часто может быть отклонение до 1—2 мв. Удобнее расчет углового коэффициента производить непосредственно по калибровочному графику, в этом случае берется разность между двумя величинами э. д. с. по ординате для целых значений рК, отложенных по абсциссе (например, между рК 2 и 3).
Каждый день перед измерениями следует проверять стабильность показаний электрода хотя бы по трем стандартным растворам и строить калибровочную прямую, по которой и будет определяться активность ионов калия в соответствии с измеренной величиной э. д. с.
Для определения активности ионов калия в исследуемой среде ее помещают в небольшой стаканчик, полностью погружают в нее шарик К-стеклянного электрода. Ta же цепь, с теми же электродами, которые были использованы и для калибровки, замыкается тем же электролитическим мостиком, и снимаются показания на потенциометре после достижения постоянного значения э. д. с. Обычно на это нужно 5—7 мин. В соответствии с найденной величиной э. д. с. цепи по калибровочному графику на оси абсцисс находится величина рК.
Если нужно иметь данные активности, а не рК, то последние рассчитываются согласно равенству рК = -lg aK+- Например, найдено, что рК = 3,47. Следовательно, рК = -lg aK+ = 3,47, или lg aK+ = -3,47 = 3,53. Откуда a = 0,00034 M (исходя из выражения концентрации стандартных растворов) или, переходя к другим единицам, -0,34 мг-экв в 1 л.
Определение активности ионов калия надо производить при возможно близких условиях к естественным, непосредственно в поле. Для этого на сегодняшний день уже есть прочные малогабаритные электроды для измерения рК — ЭСЛ-96-11 и переносный иономер И-102, который с 1973 г. выпускается нашей промышленностью (рис. 2).
Переносный иономер И-102 весьма портативен, его габариты с футляром составляют 225x135x75 мм. Вместе с иономером поставляется футляр для транспортировки электродов и необходимых для измерения предметов: штативчика, стаканов и т. п. При этом его размер точно подогнан к габаритам футляра (225x85x75 мм), он удобно к нему пристегивается, и весь комплект вместе с иономером можно носить через плечо. Вес такого комплекта, включая иономер И-102, всего 2,8 кг.
Питание иономера может быть осуществлено как от сети переменного тока напряжением 220 в, 50 гц, так и от батареи типа «Рубин». Таким образом, он может быть использован как в стационарных условиях, так и в поле. Однако при использовании сухих батарей, т. е. в нестационарных условиях, дрейф нуля иономера несколько увеличивается — от 2 мв/час при питании от сети переменного тока до 4 мв/час.
Пределы измерения э. д. с. у этого иономера — от 0 до + 1200 мв и от 0 до + 400 мв (со сдвигом начала шкалы в пределах -400 — +1- 400 мв).
Прибор может быть использован при температуре окружающего воздуха до 50° С и относительной влажности до 95%. Для предотвращения ошибок, которые могут быть вызваны изменением температуры, в иономере предусмотрена ручная температурная компенсация изменения э. д. с. электродной системы. Точность температурной компенсации определяется выбором температурного диапазона и настройкой иономера по калибровочным растворам.
К иономеру И-102, предназначенному для определения активностей одновалентных и двухвалентных ионов и окислительно-восстановительного потенциала, прилагается набор малогабаритных ионселективных электродов и электроды для определения окислительно-восстановительного потенциала (рис. 3).
Определение активности ионов калия в почвах



© 2012-2016 Все об агрохимии Все права защищены
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна