Определение гипса в почвах экспресс-методом Айдиняна
Наряду с гипсом в почвах всегда встречаются легкорастворимые сульфаты. Примесь этих солей в довольно значительном количестве обнаружена также в друзах гипса, образовавшихся в почвенных условиях. Очень часто легкорастворимые сульфаты, особенно Na2SO4, в негипсоносных горизонтах засоленных почв превышают содержание сульфатов, связанных с кальцием (например, сульфатно-хлоридные солончаки-солонцы). Различная степень растворимости сернокислых солей в растворах разного состава дает возможность производить раздельное определение их. Экспериментально установлено, что в смеси ацетона с водой (1:3) растворяются легкорастворимые сульфаты одновалентных катионов, гипс же практически не растворяется. Это дает основание предложить методику определения гипса в почвах при одновременном наличии в них легкорастворимых сульфатов. При определении ионов SO4в2- путем титрования раствором BaCl2 в присутствии металлоиндикатора нитхромазо на анализ затрачивается очень мало времени, поэтому его можно отнести к экспресс-методам.
Ход анализа. Одновременно из одного образца почв приготовляются две вытяжки — солянокислая и водно-ацетоновая.
1. 0,2 н. солянокислая вытяжка для определения общего количества сульфатов в почвах, в том числе и гипса. Из средней пробы образца, предварительно тщательно растертого в ступке и пропущенного через сито с отверстиями диаметром 0,25 мм, отвешивается на аналитических весах навеска 3—5 г для почв, содержащих 1% и более гипса, или для почв, засоленных легкорастворимыми сульфатами. Навеска для анализа гипсовых конкреций (друзы) не должна превышать 0,5 г. При малом содержании в почве гипса или легкорастворимых сульфатов (особенно в верхних горизонтах почв) величину навески можно довести до 10 г.
Навеску помещают в коническую колбу объемом 300—500 мл, приливают мерной колбой 250 мл 0,2 н. HCl, содержимое взбалтывают периодически в течение 5 мин., колбу закрывают пробкой со стеклянной трубкой, служащей обратным холодильником. Затем суспензию нагревают на электрической плитке до кипения, кипячение продолжают 3 мин. Колбу снимают с плитки, вынимают пробку и колбу погружают в воду для быстрого охлаждения горячей суспензии до комнатной температуры. После этого колбу оставляют стоять в течение 30 мин., периодически взбалтывая. Затем раствор фильтруют через плотный беззольный фильтр (синяя лента) диаметром 9 см. Берут градуированной пипеткой 10—25 мл прозрачного солянокислого фильтрата, помещают в мерную колбу и в зависимости от содержания сульфатов в почве фильтрат разбавляют в 2—10 раз дистиллированной водой, объем доводят до метки. Разбавленный раствор пропускают через Н-катионит (отбрасывая первые 10—15 мл), пока не наберется 30—40 мл фильтрата. Полученный раствор (10—15 мл) помещают в коническую колбу на 50—100 мл, приливают ацетон в количестве, равном объему испытуемого раствора, прибавляют 1 каплю 0,1%-ного водного раствора нитхромазо и титруют из автоматической микробюретки (объем на 10 мл) 0,02 н. раствором BaCl2 до перехода окраски индикатора из фиолетовой в голубую. Титрование следует проводить вначале медленно, прибавляя раствор BaCl2 по каплям и тщательно перемешивая. Появляющаяся в отдельных случаях голубая окраска от первых капель BaCl2 через 30—40 сек. должна перейти в фиолетовую (или сине-фиолетовую). Дальнейшее изменение окраски идет быстро. Конец титрования отмечается четким переходом фиолетовой окраски в голубую, не изменяющуюся в течение 1—2 мин.
В некоторых случаях при титровании солянокислой вытяжки, полученной из сильнокарбонатных почв и пропущенной через Н-катионит, из-за наличия в титруемом растворе ионов Ca2+, проскочивших через Н-катионит, переход окраски может быть затруднен. В этих случаях, если разбавление раствора не помогает или оно невозможно, для частичного связывания ионов Ca2+ перед титрованием вводят дополнительно 1—2 капли 5%-ного водного раствора NH4F. Переход окраски становится при этом отчетливым. Чаще всего продолжительность одного титрования составляет 5—7 мин.
2. Водно-ацетоновая вытяжка для определения легкорастворимых сульфатов в присутствии гипса. Навеску почвы 3—5 г (в зависимости от предполагаемого содержания легкорастворимых сульфатов) помещают в коническую колбу объемом 150 мл, туда же приливают 100 мл водного раствора ацетона (3 объема воды: 1 объем ацетона) и взбалтывают на ротаторе в течение 1 часа. Содержимое колбы фильтруют через плотный фильтр (воронки должны быть прикрыты часовыми стеклами) и, не дожидаясь конца фильтрования всего объема, часть фильтрата пропускают через Н-катионит (отбрасывая первые 10—15 мл), пока не наберется 30—40 мл фильтрата. Из фильтрата пипеткой с грушей берут необходимый объем для титрования сульфатов. Если титруемый объем составляет 5 мл, то его надо разбавить дистиллированной водой до 10—15 мл и в таком объеме вести определение SO4в2-. Иногда приходится прибегать к еще большему разбавлению, особенно при анализе нижних горизонтов засоленных почв, богатых растворимыми сульфатами. Испытуемый раствор помещают в коническую колбу объемом 50—100 мл. Туда же приливают ацетон в количестве, равном объему титруемого раствора. При этом необходимо учитывать количество ацетона, содержащееся во взятом для титрования объеме вытяжки, и соответственно уменьшить количество ацетона, прибавляемое при титровании SO4в2-. Так, если для титрования взято 5 мл вытяжки и объем доведен водой до 15 мл, то перед титрованием следует прибавить 13,3 мл (15—1,66) ацетона, 1 каплю 0,1%-ного водного раствора нитхромазо и титровать 0,2 н. раствором BaCl2, как и в случае солянокислой вытяжки.
По количеству 0,02 н. раствора BaCl2, израсходованного на титрование, рассчитывают содержание сульфатов (в, %) в водно-ацетоновой и солянокислой вытяжках по формуле
где а — количество 0,02 н. раствора BaCl2, пошедшее на титрование, мл; К — поправка к титру 0,02 н. раствора BaCl2; 0,00096 — количество SO4в2-, эквивалентное 1 мл 0,02 н. раствора BaCl2, г; С — навеска почвы, соответствующая объему фильтрата, взятого н а титрование, г; 100 — коэффициент для пересчета результатов анализа в проценты.
Разность между процентным содержанием SO4в2- в солянокислой вытяжке и SO4в2- в водно-ацетоновой вытяжке составляет процентное содержание SO4в2- гипса почвы. Если количество SO4в2- нужно перевести в форму гипса (CaSO4*2Н2О), то полученный процент SO4в2- умножают на 1,7921.
При отсутствии гипса в образцах почвы количество сульфатов, извлекаемое солянокислым раствором и смесью ацетона с водой, должно быть близким.
Реактивы. 1. 0,02 н. титрованный раствор BaCl2.
2. 0,1%-ный водный раствор нитхромазо.
3. 1%-ный водный раствор AgNO3.
4. 5%-ный водный раствор NH4F.
5. Н-катионит (КУ-2 или КУ-2-8). Ионообменную смолу помещают в химический стакан и промывают дистиллированной водой до полного удаления пыли. После этого смолу заливают 5%-ным раствором HCl, хорошо перемешивают и оставляют стоять до следующего дня. На следующий день раствор соляной кислоты заменяют свежим, смолу перемешивают, оставляют стоять, после чего кислоту сливают. Обработку катионита соляной кислотой продолжают до исчезновения в растворе реакции на SO4в2- (проба с BaCl2). Затем катионит промывают дистиллированной водой до исчезновения реакции на Cl- (проба с AgNO3).
Для устройства ионообменной колонки используют или бюретку, или воронку Нуча, которую укрепляют на штативе. Если в качестве колонки используют воронку Нуча, то на дно ее кладут бумажный фильтр (красная лента), затем переносят водную суспензию катионита (8—10 г смолы).
Испытуемый раствор пропускают через колонку без отсасывания. Первые порции фильтрата в количестве 10—15 мл отбрасывают для того, чтобы удалить из ионообменной колонки присутствующую там воду.
После каждого определения SO4в2- катионит в колонке необходимо регенерировать. Для этого через колонку с катионитом пропускают 5%-ный раствор HCl в объеме примерно 150—200 мл и затем отмывают катионит дистиллированной водой до исчезновения реакции на Cl- (проба с AgNO3). Заряженные колонки с катионитом хранят во влажном состоянии под водой.
