Определение подвижного алюминия в почве по Соколову
На многих кислых почвах растения страдают не только от повышенной концентрации Н-ионов, но и от повышенного содержания в них подвижного алюминия, легко переходящего в раствор при применении нейтральносолевых вытяжек из почв. Некоторые растения относительно даже более чувствительны к повышенной концентрации подвижного алюминия в почве, чем к концентрации Н-ионов (ячмень, в меньшей степени лен).
Поэтому при изучении вредного действия кислотности почв большой интерес представляет выяснение роли алюминия как фактора кислотности (удельный вес алюминия в титруемой кислотности солевой вытяжки, по-видимому, различен для разных почв).
Простой метод учета количества легкоподвижного, активного алюминия в почве предложен А.В. Соколовым.
Обычный метод определения в почве обменной кислотности с применением 1,0 н. раствора KCl дает возможность установить лишь суммарное количество ионов водорода и алюминия, перешедших в солевую вытяжку в форме HCl и AlCl3.
Принцип метода А. В. Соколова заключается в следующем: если к полученному раствору добавить достаточное количество фтористого натрия или калия, то содержащиеся в фильтрате ионы алюминия выпадают в осадок в виде нейтральной комплексной соли — криолита Na3AlF6 по реакции
AlCl3+6NaF → Na3AlF6+3NaCl.
Следовательно, получается возможность определить в растворе в отдельности содержание ионов свободной кислоты (H+) и алюминия (Al3+), так как, титруя сначала вытяжку в присутствии фенолфталеина (или бромтимолблау) без прибавления фторида натрия, определяют общую обменную кислотность, а потом, протитровав вторую порцию той же вытяжки, после осаждения алюминия фторидом, устанавливают кислотность, вызываемую только поглощенным Н-ионом. По разности легко определить содержание ионов алюминия в нейтральносолевой вытяжке, а следовательно, и в самой почве— поглощенного алюминия.
Определение общей обменной кислотности. Навеску воздушно-сухой почвы в 100 г помещают в бутыль. Туда же приливают 250 мл 1,0 н. раствора KCl. Содержимое бутыли взбалтывают на ротаторе в течение 1 часа. Для торфяных почв отношение навески к раствору берут не 1 : 2,5, а 1 : 5.
Из отфильтрованной через беззольный сухой фильтр вытяжки отмеривают пипеткой 50 мл, которые переносят в коническую колбочку или стаканчик и после 5-минутного кипячения для удаления CO2 титруют в горячем состоянии 0,01 н. раствором NaOH в присутствии 3—6 капель фенолфталеина до слабо-розового окрашивания. Количество 0,01 н. раствора NaOH, израсходованное при титровании, соответствует суммарному содержанию ионов водорода (свободной кислоты) и ионов алюминия во взятых 50 мл вытяжки, что отвечает общей обменной кислотности в навеске почвы, приходящейся на данный объем фильтрата.
Определение свободной кислоты в солевой вытяжке. Берут второй объем (50 мл) той же отфильтрованной вытяжки, помещают в коническую колбочку и кипятят в течение 5 мин. для удаления CO2. Прибавляют 3 мл 3,5%-ного раствора фтористого натрия для связывания в комплекс иона алюминия. Затем вытяжку титруют на холоду 0,01 н. раствором NaOH в присутствии 3—5 капель фенолфталеина до слабо-розового окрашивания или синего окрашивания с бромтимолблау. (В этом случае 0,01 н. раствора NaOH должно пойти меньше, чем при определении общей обменной кислотности.) Количество щелочи, израсходованное на титрование 50 мл вытяжки, соответствует содержанию в ней свободных водородных ионов без алюминия.
Для выражения обменной кислотности в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы количество миллилитров 0,01 н. раствора NaOH, израсходованное на титрование, умножается на коэффициент 0,05.
Примечание. Коэффициент 0,05 получается следующим образом. Для титрования было взято 50 мл вытяжки, отвечающей 20 г почвы. Чтобы перейти к 100 г почвы, надо результат умножить на 5, а так как для титрования применяли 0,01 н. раствор NaOH, то для перехода к нормальному (1 мл нормального раствора содержит 1 мг-экв) полученный результат надо разделить на 100. Получаем коэффициент 0,05.
Вычисление содержания алюминия. Содержание алюминия в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы устанавливается по разности результатов первого и второго титрований, выраженных в миллиграмм; эквивалентах. Для выражения содержания алюминия не в миллиграмм-эквивалентах, а в миллиграммах на 100 г почвы количество миллиграмм-эквивалентов умножают на 9 (эквивалентный вес алюминия).
Описанный метод определения свободной кислоты относится к случаю титрования солевых вытяжек, не содержащих больших количеств железа. В некоторых почвах, однако, возможно наличие железа, переходящего в солевую вытяжку. В присутствии железа результаты определения алюминия не совсем точны, поэтому железо рекомендуется осаждать 6,0 н. раствором NaOH. По указанию автора, в этом случае титрование свободной кислоты можно производить без осаждения железа следующим образом: к определенному объему вытяжки добавлять 3 мл 3,5%-ного раствора NaF; при этом происходит выпадение осадка. По прошествии 15—20 мин., т. е. после окончания выпадения осадка, добавляют 2—3 капли метилрота и титруют 0,02 н. раствором NaOH до начала ослабления красной окраски и перехода ее в оранжевую; если при этом вновь наблюдается образование осадка, то снова добавляют 3 мл NaF и ожидают несколько минут, после чего окончательно оттитровывают раствор в присутствии бромтимолблау.
Титрование свободной кислоты с фенолфталеином дает преувеличенные результаты; кроме того, окраска от фенолфталеина при стоянии обесцвечивается, так как комплексные соединения железа малоустойчивы при щелочной реакции. По данным автора, пользуясь его методикой, можно все же оттитровать в 1,0 н. KCl вытяжке из почвы до 5 мл 0,1 н. HCl в присутствии железа с точностью до 2%; поэтому при титровании солевых вытяжек, в которых железо присутствует в небольших количествах, можно вполне пренебрегать ничтожной ошибкой, вызываемой наличием в растворе железа.
Количество свободной кислоты можно определить в растворе, в котором определялась обменная кислотность; для этого в раствор добавляют 0,01 н. HCl в количестве, точно равном количеству щелочи, израсходованной при первом титровании. После растворения гидратов полуторных окислов, выпавших при первом титровании, добавляют 3 мл 3,5%-ного раствора NaF и далее титруют, как описано выше.
Особенности различных почв хорошо характеризуются этим методом. Торфянистые почвы, по данным автора, отличаются содержанием большого количества свободной кислоты в солевой вытяжке, между тем как подзолистые почвы и особенно красноземы содержат много алюминия; в солевых вытяжках из торфянистых почв, кроме H+ и Al3+, присутствует и Fe3+.
Согласно устному сообщению И.Ф. Саришвили, при использовании метода А.В. Соколова на почвах, богатых подвижным (обменным) алюминием (красноземы и др.), недостаточно прибавить к хлор-калиевой вытяжке из этих почв 3 мл 3,5%-ного раствора фтористого натрия для связывания в комплекс ионов алюминия; по-видимому, необходимо увеличить количество миллилитров добавляемого раствора.
