Спекание почвы по Смиту
Основная масса калия в почве представлена в форме труднорастворимых первичных минералов — алюмосиликатов: ортоклаза и микроклина, мусковита и биотита, лейцита, нефелина и др. При сильном прокаливании почвы в смеси с хлористым аммонием и углекислым кальцием силикаты разлагаются по следующей схеме:
2KAlSi3О8+6CaCО3+2NH4Cl = 6CaSiО3+Al2O3+2KCl+2NH3+6CO2+H2O.
В процессе прокаливания вначале разлагается хлористый аммоний с образованием аммиака, который улетучивается, и хлористого водорода, который взаимодействует с углекислым кальцием, образуя хлористый кальций; хлористый кальций и соляная кислота, воздействуя на алюмосиликаты, разлагают их с образованием силиката кальция, хлоридов щелочных металлов и воды. В результате спекания калий (и натрий) переходят в форму легкорастворимых хлоридов, а кремнекислота, алюминий, железо, марганец, магний, фосфорная кислота — в соединения (спек), нерастворимые в воде.
В оригинальной методике по Смиту почва в смеси с хлористым аммонием и углекислым кальцием в соотношении 1:1:4 спекается в удлиненных пальцеобразных платиновых тиглях и в специальных печах или на газовой горелке при температуре 900° и выше. Во избежание потерь калия тигель до высокой температуры нагревают только в самой нижней части, а верхняя часть защищается от перегрева асбестовыми кольцами. П. Г. Грабаровым и Б. Я. Квитко разработан вариант метода Смита, позволяющий спекание вести в обычных муфельных печах при температуре 750° С.
Ход анализа. На аналитических весах берут навеску 0,5 г почвы, тонко растертой («до пудры») в агатовой или яшмовой ступке. Готовят (смешивают и растирают) смесь хлористого аммония и углекислого кальция в соотношении 1 : 4. Отвешивают (на технических весах) 2,5 г смеси. Часть смеси помещают на дно платинового тигля, большую часть тщательно перемешивают с почвой и смесь переносят в тигель; сверху всыпают оставшуюся часть смеси NH4Cl + CaCO3. Тигель закрывают крышкой и ставят в холодную муфельную печь. Включают муфель в сеть. После достижения температуры 750° С, на что уходит около 1 часа, спекание продолжают еще 30 мин. По исследованиям П. Г. Грабарова и Б. Я. Квитко, при температуре ниже 725° С не достигалось полного разложения, а при температуре выше 825° С отмечены потери калия.
Н. Б. Шарошкина считает, что недостатком изложенного выше метода спекания (при соотношении NH4Cl : CaCO8 = 1:4) является сильное и прочное загрязнение стенок и дна тиглей, очистку которых производят прокаливанием со смесью карбонатов калия и натрия. Автор рекомендует производить спекание 0,5 г почвы со смесью 1,5 г NH4Cl и 1 г CaCO3. При этом достигается полное разложение алюмосиликатов, а очистка тиглей производится кипячением их в разбавленной соляной кислоте.
Если спекание ведут на газовой горелке, то ход анализа рекомендуется следующий. Тигель, желательно продолговатой формы, со смесью почвы и реактивов при соотношении 1:1:4 помещают в круглое отверстие асбестовой пластинки так, чтобы в верхней части тигля, находящейся над пластинкой, не было смеси. Асбестовая пластинка, не давая накаливаться верхней части тигля, предохраняет хлористые соли от улетучивания. Тигель закрывают плотно крышкой и нагревают на голом огне горелки, сначала очень слабо, примерно 15 мин., до прекращения выделения аммиака. После прекращения выделения аммиака тигель нагревают сильно (t > 900° С) в продолжение часа, после чего операция перевода щелочей в растворимое состояние может считаться законченной. Получившаяся в тигле спекшаяся масса должна легко отставать от стенок тигля при охлаждении. Всю массу шпателем переносят в фарфоровую чашку; крышка и тигель обмываются горячей водой в ту же чашку.
Если спекшаяся масса при охлаждении сама не отстала от стенок тигля, то в тигель наливают горячей воды, в которой масса через несколько минут расплывается. Чашку покрывают стеклом и нагревают 2 часа на кипящей водяной бане; спекшиеся комочки растирают агатовым пестиком. Затем горячую жидкость отфильтровывают в мерную колбу на 250 мл через быстро фильтрующий фильтр (красная лента, диаметром 9 см); чашку и фильтр промывают 10—15 раз небольшими объемами горячей воды в ту же колбу. В фильтрат» находятся: хлористые калий, натрий и кальций в виде хлорида и гидрата окиси, а также сульфаты. Для осаждения кальция в колбу добавляют 25 мл 10%-ного раствора углекислого аммония. Колбы нагревают на водяной бане в продолжение 20 мин. После охлаждения объем жидкости водой доводят до 250 мл, перемешивают и фильтруют. Полученный фильтрат используется для определения калия на пламенном фотометре или одним из указанных выше химических методов.
