Кинетический роданидно-нитритный метод определения йода в почвах по Проскуряковой

Сущность метода заключается в определении скорости реакции окисления роданида железа, зависящей от концентрации ионов йода, являющихся катализаторами. Скорость реакции определяют по изменению светопоглощения раствора, окрашенного роданидом железа в оранжево-красный цвет. При окислении роданида эта окраска исчезает, и чем больше концентрация йода в растворе, тем быстрее происходит его обесцвечивание, т. е. быстрее уменьшается светопоглощение или оптическая плотность раствора, измеряемая на фотоэлектроколориметре через определенные промежутки времени. Изменение оптической плотности изображают графически, откладывая по горизонтали время, а по вертикали — соответствующие плотности (рис. 1), и получают кинетические прямые, угол наклона которых (tg α) зависит от концентрации йода в растворе. По этим прямым подсчитывают изменение светопоглощения за 1 мин., т. е. тангенс угла наклона прямой (tg α) к оси времени. Например, для шестой прямой tg α6 = АВ/ВС. Тангенсы углов являются количественной характеристикой скорости реакции и прямо пропорциональны количеству йода в растворе (табл. 2).

По растворам с известной концентрацией йода строят калибровочный график (рис. 2), а по тангенсу угла наклона кинетической прямой (tg αх), полученной для исследуемого раствора, и калибровочному графику определяют содержание йода в анализируемом растворе.

Скорость химической реакции сильно зависит от температуры. Поэтому измерение светопоглощения стандартных и анализируемых растворов следует производить при одной и той же температуре. Для этого автор рекомендует применять водяной циркуляционный термостат, металлическую рубашку для кювет и сосуды-смесители. При отсутствии таких установок и сосудов-смесителей анализы можно проводить и при комнатной температуре, смешивая растворы просто в колбах на 100 мл, но обязательно соблюдая следующую последовательность добавления реактивов: 1) испытуемый или стандартный раствор, 2) роданид калия, 3) нитрит натрия, 4) раствор квасцов в азотной кислоте. Секундомер включают после добавления последнего раствора. В этом случае калибровочный график необходимо проверять, если температура воздуха в комнате изменяется больше чем на 2°.
Ниже приведено описание хода анализа при наличии вышеуказанной аппаратуры и сосудов-смесителей.
Навеску тонкорастертой почвы (1 г) помещают в фарфоровую чашку или тигель, смачивают 1 мл 30%-ного раствора поташа, высушивают в сушильном шкафу при 120° в течение 1 часа до абсолютно сухого состояния (посветление поверхностной пленки), переносят в муфельную печь и прокаливают 30 мин. при 420—460°. После охлаждения почву смачивают несколькими каплями воды и вновь высушивают и прокаливают. При такой обработке происходит озоление органических веществ почвы. Прокаленный остаток взмучивают водой, переносят через воронку в мерную колбу с притертой пробкой на 50 мл, доводят водой до черты, тщательно перемешивают и дают отстояться в течение 12—24 час. При этом весь йод переходит в раствор в виде йодистого калия. Затем осторожно, не взмучивая осадка, отбирают пипеткой 5 мл осветленного раствора в один из отростков сухого сосуда-смесителя (конструкции Бударина); во второй отросток наливают 1,5 мл роданида калия и 1,5 мл нитрита натрия, в третий отросток — 2 мл раствора железо-аммонийных квасцов в азотной кислоте. Сосуд-смеситель с растворами выдерживают в течение 10 мин. при 32° и приступают к фотометрированию.
Измерения проводят с зеленым светофильтром (длина волны 500 нм) в кювете с толщиной просматриваемого слоя 10 мм на правом барабане. Через 15—20 мин. после включения фотоколориметра в сеть устанавливают гальванометр на нуль нейтральными клиньями, поместив предварительно кюветы с водой в оба пучка и поставив правый барабан на нуль оптической плотности. Устойчивость нулевого положения проверяют в течение 5—10 мин. После подготовки прибора к измерениям переворачивают сосуд-смеситель, одновременно включая секундомер, и перемешивают растворы встряхиванием. Полученным раствором заполняют кювету и помещают ее в правое плечо фотоэлектроколориметра. Первый раз измеряют светопоглощение через 1 мин. после начала реакции (после включения секундомера) и затем через каждые 30 сек. Для построения кинетических прямых достаточно 8—10 отсчетов. Интервалы времени зависят от скорости реакции: чем быстрее отклоняется стрелка гальванометра, тем чаще следует производить отсчеты с тем, чтобы за время измерений оптическая плотность уменьшилась не более чем на 40% своей первоначальной величины.
На основании полученных данных строят кинетическую прямую, как описано выше, определяют изменение светопоглощения за 1 мин. (tg αх) и по калибровочному графику находят количество микрограмм йода в 5 мл раствора.
Содержание йода в почве (в мг/кг) определяют по формуле

J = (а — b)*10/c,

где а — количество йода в 5 мл раствора, мкг; b — количество йода в контрольной пробе, мкг; (а — b) 10 — количество йода в 50 мл раствора, т. е. во всей навеске, мкг; с — навеска почвы, взятая для анализа, г.
Контрольная проба — это 1 мл раствора поташа, проведенный через все стадии анализа параллельно образцам почвы.
Калибровочный график. В один из отростков сосудов-смесителей вносят по 0,1 мл поташа, различные количества стандартного раствора йодистого калия в пределах от 0,1 до 0,5 мл (раствор содержит 1 мкг J в 1мл) и доводят водой до общего объема 5 мл. Остальные реактивы и операции те же, что и при анализе проб.
Реактивы. 1. Поташ (K2CO3), 30%-ный водный раствор.
2. Роданид калия, 0,006 М. Растворяют 0,6 г KCNS в 1 л воды.
3. Нитрит натрия, 0,29 М. Растворяют 20 г NaNO2 в 1 л воды.
4. Железо-аммиачные квасцы, 0,10 М. Растворяют 50 г NH4Fe(SO4)2*12Н2О в 1 л 3,0 н. азотной кислоты.
5. Стандартный раствор йодистого калия (KJ). Вначале готовят раствор, содержащий 500 мкг йода в 1 мл; для этого 32,6 мг йодистого калия растворяют в воде и доводят в мерной колбе до 50 мл. Для получения раствора с содержанием йода 10 мкг в 1 мл разбавляют водой 1 мл первого раствора до 50 мл. Полученный раствор еще разбавляют в 10 раз и получают стандартный раствор, содержащий 1 мкг йода в 1 мл.
6. Азотная кислота, 3,0 н. Приготовляют по удельному весу и проверяют титрованием навески соды.
Все реактивы должны быть химически чистыми или предварительно очищены перекристаллизацией. Для приготовления растворов и во всех остальных операциях применяют бидистиллированную воду, перегнанную в присутствии поташа и марганцовокислого калия. После приготовления новой партии реактивов необходимо проверить калибровочный график.