Визначення вмісту гумусу у ґрунті гост. Визначення гумусу ґрунту за методом І.В. Тюріна. Глобальне забруднення ґрунту

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Визначення органічної речовини ґрунту методом І.В. Тюріна у модифікації Цинао

Вступ

1. Грунт, його будова та види

5. Практична частина

Висновок

Вступ

Органічною речовиною ґрунту називають всю сукупність органічних сполук, присутніх у ґрунтах. Серед сполук вуглецю вони відіграють найбільшу роль у ґрунтоутворенні та родючості ґрунтів.

Роль органічних сполук настільки велика, що проблема органічної речовини ґрунтів завжди займала одне з центральних місць у теоретичному та прикладному ґрунтознавстві.

У формуванні ґрунтів та ґрунтової родючості гумус виконує численні функції. Оптимальний вміст гумусу в ґрунті забезпечує агрономічно цінну структуру та сприятливий водно-повітряний режим, покращує прогріваність ґрунтів. З гумусом пов'язані найважливіші фізико-хімічні показники ґрунтів, у тому числі висока ємність катіонного обміну, кислотно-основна буферність ґрунтів; від якості та рівня вмісту гумусу залежать кислотність та розвиток відновлювальних процесів. Тому в даний час кількісний аналіз гумусу в різних породах ґрунтів та оцінка запасів ґрунтового органічного вуглецю є найважливішим аспектом для регулювання гумусного складу використовуваних у сільськогосподарському виробництві ґрунтів.

Одним із кількісних методів визначення органічної речовини у ґрунтах є фотометричний метод І.В. Тюрина, який є нині основним методом та прийнятим у всіх лабораторіях. Тому метою нашої роботи є визначення кількості органічної речовини за методом Тюріна у модифікації Цинао

1. Грунт, його будова та види

Грунт - поверхневий шар Землі, що має родючість. Ґрунт є поліфункціональною чотирифазною системою, що утворилася внаслідок вивітрювання гірських порід та життєдіяльності організмів. Її розглядають як особливу природну мембрану, що регулює взаємодію між біосферою, гідросферою та атмосферою Землі. Формується під впливом клімату, рельєфу, вихідної ґрунтоутворюючої породи, а також живих організмів і змінюється з часом. Грунт – це суміш твердих частинок, повітря та води.

Тверді частинки ґрунту це:

а) мінеральні частинки великих розмірів, починаючи від каміння значної величини до дрібних піщинок. При введенні великої кількості води ці складові швидко осідають на дні судини.

б) надзвичайно дрібні, пилоподібні частинки, які довго можуть залишатися зваженими у воді. Вони легко відокремлюються від піску шляхом відмочування.

в) гумусові речовини, що утворилися під час розпаду мертвих органічних тіл або продуктів життєдіяльності організмів. У його освіті головну роль грають мікроорганізми (бактерії, гриби, монери та ін.) та дощові черв'яки. Багато гумусових речовин несуть у собі виразні сліди свого органічного походження і надають ґрунту здебільшого чорного або бурого забарвлення.

Ці три складові містяться майже у всіх видах грунтів.

Частина ґрунту, що не проходить через сітку з отворами в 0,3 мм. Називається скелетом ґрунту (грубий пісок, гравій, каміння). Інші частинки називаються дрібноземом. Дрібнозем грає головну роль життя рослин. Домішка каменів та гравію значною мірою змінює фізичні властивості ґрунту.

Об'єм пір. Змішування цих складових частин ґрунту, їх відносні кількісні відносини та спосіб їхнього складання бувають у різних видах ґрунтів дуже різні. Частинки ґрунту залишають між собою невеликі порожні простори (пори). Сума таких не виконаних твердими частинками просторів називається поровим обсягом даного ґрунту. Грунт дуже багата такими порожніми, з'єднаними один з одним просторами, що перетворюються на капіляри, у міру того, як звужується їх просвіт. Це має значення для рослинності. Зв'язність ґрунту. Сила зчеплення частинок ґрунту між собою буває дуже різною. Як приклад наведемо такі крайнощі як дюни, піщинки яких у сухому вигляді зовсім не пов'язані один з одним, і такі як глинистий грунт. Чорнозем також має незначну зв'язковість. Волосність ґрунту відіграє важливу роль у її фізичній будові. Вона знаходиться головним чином залежно від величини і способу залягання частинок, що її складають; волосність тим більша, чим менше зерна і чим частіше вони розташовані; комковата грунт має меншу капілярність, ніж грунт складена з окремих зерен. Камені та гравій у ґрунті також зменшують її волосність.

На підставі різного складу ґрунту, можна встановити такі його види: кам'яниста, піщаниста, вапняна, солончакова, глиняста, гумусова ґрунту. Ці види пов'язуються один з одним поступовими переходами і незліченними проміжними членами так, що існує безліч видів грунтів, що володіють найрізноманітнішими властивостями.

1) Кам'янистий ґрунт. Вирішальне значення того, які рослини будуть рости на такому ґрунті, має природа гірської породи. Головне значення мають тут відмінності у твердості, пористості, теплоємності та теплопровідності. Головні гірські породи: граніти, гнейс, вапняк, доломити, піщаник, глинистий сланець, базальт та ін.

2) Піщаний ґрунт. Пісок складається з різних мінералів, переважно кварцу, а також рогової обманки, польового шпату, слюди, іноді вапна. Піщаний ґрунт належить до пухких ґрунтів, тому що складові його зерна мають малу зв'язковість, тим меншу, чим більше піщинки.

3) Вапняний ґрунт. Вапняний пісок із зерен вуглекислого вапна містить більше поживних речовин, ніж кварцовий пісок. Він має дещо більшу водоємність і менш легко висихає, але й належить ще до сухих і теплих ґрунтів. Мергель це тісне з'єднання вуглекислого вапна (близько 8-45%, у вапняному мергелі близько 75%) з глиною (близько 8-60%) і кварцовим піском. Властивості його в залежності від кількісних відносин його складових частин і займають середнє місце між властивостями піску та глини.

4)Солончаковий ґрунт - ґрунт, що характеризується наявністю у верхніх горизонтах легкорозчинних солей у кількостях, що перешкоджають розвитку більшості рослин, за винятком галофітів, які також не утворюють зімкнутого рослинного покриву. Формуються в аридних або напіваридних умовах при випітному водному режимі, характерні для ґрунтового покриву степів, напівпустель та пустель.

Профіль солончаків зазвичай слабодиференційований. З поверхні залягає солончаковий (сольовий) горизонт, що містить від 1 до 15% легкорозчинних солей (за даними водної витяжки). При висиханні на поверхні ґрунту з'являються сольові вицвіти та кірки. Вторинні солончаки, що утворюються при підйомі мінералізованих ґрунтових вод внаслідок штучної зміни водного режиму (найчастіше через неправильне зрошення), можуть мати будь-який профіль, на який накладається солончаковий горизонт.

5) Глинистий ґрунт становить майже протилежність піску. Глинистий ґрунт відрізняється великою поглинальною здатністю та гігроскопічністю (може поглинати з повітря 5-6% водяної пари). Це щільний і важкий грунт, тому що частинки мають велику зв'язність. Вона важко провітрюється; обставина ця несприятлива для рослин і веде до утворення кислот та заболочування ґрунту. Глинистий грунт холодний і вологий, оскільки він відрізняється великою водоємністю (до 90%) і капілярністю; вона всмоктує з підґрунтя багато води та майже водонепроникна. У разі пересичення водою вона збухає, окремі частинки, що її складають, розсуваються, причому виходить кашоподібна маса. Багатий водою глинистий грунт пластичний. Під впливом тривалої посухи вона стає твердою як камінь, стискається і тріскається, що впливає на рослинність. Несприятливі властивості глинистих грунтів можна усунути, домішуючи до них речовини, що мають протилежні властивості, наприклад пісок або вапно.

грунт вуглець хімічний органічний

2. Особливості ґрунту як об'єкта хімічного дослідження та показники хімічного стану ґрунтів

Грунт можна як складну хімічну систему, вивчення властивостей якої проводять різних рівнях. Ґрунт вивчають як природне утворення, що складається з атомів різних хімічних елементів, і в процесі дослідження визначають їх зміст. Це атомний чи елементний рівень вивчення складу грунтів. У той самий час грунтознавці ставлять собі складніші завдання й вивчають склад грунтів більш високих рівнях (молекулярному, іонному та інших.).

Грунт – складний об'єкт дослідження. Складність дослідження хімічного стану ґрунтів обумовлена особливостями їх хімічних властивостей і пов'язана з необхідністю отримання інформації, що адекватно відображає властивості нативних ґрунтів і забезпечує найбільш раціональне вирішення, як теоретичних питань ґрунтознавства, так і питань практичного використання ґрунтів. Для кількісного опису хімічного стану ґрунтів використовують широкий набір показників. До нього входять показники, що визначаються при аналізі практично будь-яких об'єктів і розроблені спеціально для дослідження ґрунтів. Показниками хімічного стану ґрунтів є, наприклад, масова частка гумусу в ґрунті, рН водної або сольової ґрунтових суспензій, масова частка рухомих сполук хімічних елементів у ґрунті та багато інших.

Набір та супідрядність показників хімічного стану ґрунтів обумовлені особливостями ґрунту як хімічної системи та як об'єкта практичного використання. Особливостями ґрунту як хімічної системи є гетерогенність, поліхімізм, дисперсність, неоднорідність, зміна та динаміка властивостей, буферність та ін.

Поліхімізм грунтів. У ґрунтах той самий хімічний елемент може входити до складу різноманітних сполук: легкорозчинних солей, складних алюмосилікатів, органомінеральних речовин. Ці компоненти мають різні властивості, від яких, зокрема, залежить здатність хімічного елемента переходити з твердих фаз ґрунту в рідку, мігрувати у профілі ґрунту та в ландшафті, споживатися рослинами тощо. Тому в хімічному аналізі ґрунтів визначають не тільки загальний вміст хімічних елементів, а й показники, що характеризують склад та вміст індивідуальних хімічних сполук або груп сполук, що мають близькі властивості. Ці показники дозволяють діагностувати ґрунтові процеси, досліджувати трансформацію хімічного елемента в процесі ґрунтоутворення, при внесенні добрив та техногенному забрудненні, оцінювати родючість та меліоративні особливості ґрунтів.

Гетерогенність ґрунтів. У складі ґрунту виділяють тверду, рідку, газову фази. К.К. Гедройц ще в 1906 р. писав, що для визначення стану ґрунтової системи необхідно вивчати її тверді фази та приступити до систематичного вивчення рідкої фази в залежності, зокрема, від парціального тиску СО 2 у ґрунтовому повітрі. В даний час при дослідженні хімічного стану ґрунту та окремих його компонентів визначають показники, що характеризують не тільки ґрунт у цілому, а й його окремі фази. Більш того, розроблені математичні моделі, що дозволяють, наприклад, оцінити взаємозв'язок рівнів парціального тиску діоксиду вуглецю в ґрунтовому повітрі, рН, карбонатної лужності та концентрації кальцію в ґрунтовому розчині.

Полідисперсність ґрунтів. Тверді фази грунту складаються з часток різного розміру від крупинок піску до колоїдних частинок діаметром кілька мікрометрів. Вони неоднакові за складом і мають різні властивості. При спеціальних дослідженнях генези грунтів визначають показники хімічного складу та інших властивостей окремих гранулометричних фракцій. З дисперсністю ґрунтів певною мірою пов'язана їх здатність до іонного обміну, яка у свою чергу характеризується специфічним набором показників - ємністю катіонного та аніонного обміну, складом обмінних катіонів та ін. Від рівнів цих показників залежать багато хімічних та фізичних властивостей ґрунтів.

Кислотно-основні та окислювально-відновлювальні властивості ґрунтів. До складу ґрунтів входять компоненти, що виявляють властивості кислот і основ, окислювачів та відновників. При вирішенні різноманітних теоретичних та прикладних проблем ґрунтознавства, агрохімії, меліорації визначають показники, що характеризують кислотність та лужність ґрунтів, їх окислювально-відновний стан.

Неоднорідність, варіабельність, динаміка, буферність хімічних властивостей ґрунтів. Властивості ґрунтів неоднакові навіть у межах того самого генетичного горизонту. При дослідженні процесів формування ґрунтового профілю оцінюють хімічні властивості окремих елементів організації ґрунтової маси.

Властивості ґрунтів варіюють у просторі, змінюються в часі і в той же час ґрунти мають здатність протистояти зміні своїх властивостей, тобто виявляють буферність. Розроблено показники та способи характеристики варіабельності, динаміки, буферності властивостей ґрунтів.

Зміна властивостей ґрунтів. У ґрунтах безперервно протікають різноманітні процеси, які призводять до зміни хімічних властивостей ґрунтів. Практичне застосування знаходять показники, що характеризують напрямок, ступінь виразності, швидкості процесів, що протікають у ґрунтах; досліджуються динаміка зміни властивостей ґрунтів та їх режими. Можуть змінюватися хімічні властивості навіть ізольованих ґрунтових проб при їх висушуванні, розтиранні, просто при зберіганні.

Різноякісність складу ґрунтів. Різні типи і навіть види та різновиди ґрунтів можуть мати настільки різні властивості, що для їхньої хімічної характеристики використовують не лише різні аналітичні прийоми, а й різні набори показників. Наприклад, у підзолистих, дерново-підзолистих, сірих лісових ґрунтах, як правило, визначають рН водних та сольових суспензій, обмінну та гідролітичну кислотність, обмінні основи витісняють із ґрунтів водними розчинами солей. У той самий час під час аналізу засолених грунтів визначають рН лише водних суспензій, а замість показників кислотності - загальну, карбонатну та інші види лужності. Обмінні основи в засолених ґрунтах неможливо визначити простим витісненням їх із ґрунту водними розчинами солей без використання спеціальних аналітичних прийомів.

Перелічені особливості ґрунтів багато в чому зумовлюють принципові основи методів дослідження хімічного стану ґрунтів, номенклатуру та класифікацію показників хімічних властивостей ґрунтів та хімічних ґрунтових процесів.

3. Хімічні та інструментальні методи аналізу ґрунтів

У хімічному аналізі грунтів може бути використаний практично будь-який з методів, які мають аналітики. При цьому вимірюється або безпосередньо шукана величина показника або величина, функціонально з нею пов'язана. Наприклад, концентрація солей у рідких фазах насичених водою ґрунтових паст та ступінь засолення ґрунтів можуть бути оцінені за величиною питомої електричної провідності фільтратів з паст. Цей прийом використовують тому, що легше визначити питому електричну провідність розчину, ніж концентрацію в молях.

У лабораторній практиці аналізу ґрунтів використовують класичні хімічні та інструментальні методи. За допомогою класичних хімічних методів можна отримати найточніші результати. Відносна похибка визначення становить 0,1-0,2%. Похибка більшості інструментальних методів значно вища - 2-5%. При аналізі ґрунтів похибки можуть бути вищими за вказані. Класичні хімічні методи нині за рідкісним винятком застосовують головним чином оцінки правильності результатів визначень, одержуваних інструментальними методами.

Серед інструментальних методів в аналізі ґрунтів найбільш широко використовуються електрохімічні та спектроскопічні. Серед електрохімічних методів знаходять застосування потенціометричні, кондуктометричні, кулонометричні та вольтамперометричні, що включають усі сучасні різновиди полярографії.

Серед спектроскопічних методів за характером взаємодії випромінювання з речовиною виділяють спектроскопію випромінювання (емісійну), поглинання (абсорбційну), розсіювання та відображення. Крім того, спектроскопію поділяють на атомну та молекулярну. В аналізі ґрунтів використовують як методи атомної, так і молекулярної спектроскопії.

При виборі методу вимірювання враховуються особливості хімічних властивостей аналізованого ґрунту, природа показника, необхідна точність визначення його рівня, можливості методів вимірювання та здійсненність необхідних вимірювань за умов проведення експерименту. У свою чергу, точність вимірів обумовлюється метою дослідження та природною варіабельністю досліджуваної властивості. Точність - збірна характеристика методу, що оцінює правильність і відтворюваність результатів аналізу. Необхідно враховувати, що точніші методи, як правило, і більш трудомісткі. Незважаючи на те, що класичні хімічні методи у багатьох випадках поступаються місцем більш продуктивним інструментальним, необхідно мати на увазі, що ці методи, особливо гравіметричні, є найбільш точними. Тому, незважаючи на свою трудомісткість, вони безумовно будуть використовуватися як стандартні арбітражні методи при розробці нових (у тому числі інструментальних) методів аналізів ґрунтів та створенні стандартних з відомим (заданим) вмістом хімічних елементів зразків ґрунтових мас. Стандартні зразки грунтових мас використовують як при контролі правильності результатів аналізу, що отримуються, так і для калібрування приладів.

4. Вуглець у ґрунтах та методи визначення вуглецю органічних сполук

Вуглець у ґрунтах входить до складу як органічних, так і неорганічних сполук. Вуглець, що входить до складу органічної речовини, знаходиться в специфічних, властивих тільки ґрунтах, сполуках - гумінових кислотах, фульвокислотах, гіматомеланових кислотах, гуміні - і в неспецифічних сполуках - лігніні, амінокислотах, вуглеводах, жирних кислотах, спиртах, альдегідах. , восках та ін. Мінеральні сполуки вуглецю представлені карбонатами, основна частина яких припадає на відносно важкорозчинні карбонати кальцію та магнію. Незначна кількість вуглецю знаходиться у формі легкорозчинних карбонатів та гідрокарбонатів лугів. У газових фазах ґрунтів вуглець представлений СО 2 , СН 4 та ін.

Проблеми проведення аналізу грунтів утримання у яких вуглецю за інших рівних умов пов'язані з необхідністю роздільного визначення вуглецю органічних і мінеральних сполук.

Усі методи визначення вуглецю органічних сполук ґрунтуються на його окисленні до діоксиду вуглецю. Запропоновано як прямі, і непрямі методи аналізу. Прямі методи засновані на визначенні кількості 2 , що утворюється при окисленні вуглецю органічних сполук; непрямі методи - на визначенні кількості окислювача, що пішов на переведення вуглецю органічних сполук у СО 2, або на визначенні кількості відновленої форми використовуваного окислювача, що утворилася в процесі аналізу.

4.1 Методи, засновані на відгоні діоксиду вуглецю

За допомогою цих методів вміст вуглецю знаходять за кількістю 2 , що виділився при розкладанні органічної речовини ґрунтів. У процесі аналізу кількість діоксиду вуглецю визначають різноманітними прямими чи непрямими методами. З цією метою використовують гравіметричні, титриметричні, газоволюмометричні, кулонометричні та інші методи кількісного аналізу.

Розкладання органічної речовини до Н 2 Про і СО 2 може бути проведено двома способами: методом сухого озоління при нагріванні ґрунтів та методом мокрого озоління розчинами сильних окислювачів.

Гравіметричні методи. При визначенні вуглецю органічних сполук гравіметричним методом застосовують як сухе, і мокре озоление гумусу.

Ґрунтознавці досліджували процеси, що відбуваються при нагріванні гумінових кислот. Було встановлено, що відбувається руйнація аліфатичної частини молекули гумінової кислоти, тобто. її периферичних чи бічних ланцюгів. Потім, при вищих температурах, починається руйнування ароматичного ядра, дегідрування і, нарешті, виділення вуглецю у вигляді 2 . На стадії, що передує виділенню 2 , залишок гумінової кислоти на 80-90% складається з вуглецю. Температура, коли він відбуваються ті чи інші процеси, варіює залежно та умовами експерименту -- швидкості нагрівання, окисних умов, можливості видалення продуктів розпаду тощо.

На сухому озоленні органічної речовини грунтів при температурі 650-750 ° заснований метод Густавсона. При нагріванні грунту органічні речовини розкладаються, а вуглецю і водень, що входять до їх складу, перетворюються на діоксид вуглецю і воду. Озолення ґрунтів проводять у тугоплавкій трубці, через яку безперервно пропускають кисень або повітря, позбавлене 2 . Для повнішого розкладання гумусу озоление проводять у присутності оксиду міді. Оксид міді віддає кисень і, перетворюючись спочатку на Сu 2 Про, а потім на металеву мідь, сприяє більш повному окисленню компонентів органічної речовини грунтів.

Летючі компоненти грунтів та продукти окислення гумусу вловлюють спеціальними поглиначами. Для поглинання води, що утворюється при окисленні водню, використовують хлорид кальцію або концентровану сірчану кислоту, для поглинання діоксиду сірки - свинцевий хромат. Мідну спіраль застосовують відновлення азоту оксидів до вільного азоту, галогени поглинають з допомогою срібної спіралі. Нарешті, для поглинання 2 використовують аскарит (азбест, просочений NaOH). Аскарит поміщають у U-подібні поглинальні трубки. Реакція протікає відповідно до рівняння:

СО 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + Н 2

У зв'язку з тим, що одним із продуктів реакції є Н 2 Про, в поглинальну трубку поміщають не тільки аскарит, а й хлорид кальцію, який кількісно поглинає воду:

СаС1 2 + nН 2 О = СаС1 2 nН 2 О

Поглинальні трубки зважують до і після озоления органічної речовини і збільшення маси, обумовлене поглинанням СО 2 , знаходять вміст вуглецю в грунті.

Методи, засновані на сухому озоленні та гравіметричному визначенні діоксиду вуглецю, - найбільш точні з методів визначення вуглецю органічних сполук. При сухому озоленні відбувається повне окислення вуглецю незалежно від типу органічних сполук, а гравіметричний метод - найбільш точний метод вимірювання маси СО 2 . Однак ці методи трудомісткі та, крім того, не можуть бути використані при аналізі карбонатних ґрунтів без спеціальних прийомів. При нагріванні ґрунтів, що містять карбонати, можливе розкладання останніх, тому при аналізі карбонатних ґрунтів маса поглинальних трубок може збільшитися не тільки в результаті поглинання діоксиду вуглецю, що утворюється при розкладанні органічної речовини, а й від СО 2 утворюється в результаті розкладання карбонатів.

Газоволюмометричні методи засновані на вимірі об'єму діоксиду вуглецю, що виділився при озоленні гумусу, і обчисленні кількості вуглецю за об'ємом 2 . Обчислення проводять з урахуванням температури та тиску, за яких проводився аналіз. Газоволюмометричне визначення вуглецю в ґрунтах може бути проведене за допомогою газоаналізаторів, у тому числі призначених для визначення вуглецю в чавуні та сталі. Озолення аналізованої речовини проводять у термостійкій трубці в печі муфельної в струмі кисню. У процесі аналізу вимірюють обсяг суміші 2 і кисню. Потім суміш газів пропускають через розчин з поглиначем діоксиду вуглецю (2 + 2КОН = К 2 3 + Н 2 О) і вимірюють обсяг кисню. Об'єм діоксиду вуглецю, що утворився в результаті озолення органічної речовини, обчислюють по різниці.

Титриметричні методи також використовуються для визначення діоксиду вуглецю, що виділяється при озоленні гумусу. В цьому випадку діоксид вуглецю поглинають розчином КОН. У лужному середовищі діоксид вуглецю трансформується на COf"". Іон СО осаджують хлоридом барію у вигляді ВАСО3. Осад карбонату барію відфільтровують, промивають водою і розчиняють у титрованому розчині НС1, надлишок якої визначають титруванням лугом. За кількістю НС1, яка пішла на розчинення карбонату барію, судять про кількість діоксиду вуглецю, що утворився при озоленні гумусу.

Експрес-методи. Останні десятиліття визначення вуглецю органічних сполук використовують аналізатори, дозволяють отримати результат протягом кількох хвилин.

Один із методів заснований на оцінці швидкості виділення СО 2 . Метод розроблений спеціально для аналізу ґрунтів і дозволяє роздільно оцінювати діоксид вуглецю, що виділився при розкладанні органічних сполук та при розкладанні карбонатів.

У міру нагрівання навішування ґрунту в струмі кисню до 700° зростає швидкість виділення 2 внаслідок окислення вуглецю. органічних сполук, що досягає максимуму і потім зменшується. Швидкість розкладання карбонатів починає збільшуватися за більш високої температури. Аналізатор автоматично реєструє криву швидкості виділення діоксиду вуглецю в міру нагрівання ґрунту та дозволяє роздільно визначати діоксид вуглецю, що утворюється в результаті розкладання гумусу та карбонатів.

4.2 Характеристика фотометричного методу аналізу

Фотометричний метод аналізу - сукупність методів молекулярно-абсорбційного спектрального аналізу, заснованих на вибірковому поглинанні електромагнітного випромінювання у видимій, ІЧ та УФ областях молекулами визначається компонента або його сполуки з відповідним реагентом. Концентрацію визначається компонента встановлюють за законом Бугера-Ламберта-Бера. Фотометричний метод включає візуальну фотометрію, спектрофотометрію та фотоколориметрію. Остання відрізняється від спектрофотометрії тим, що поглинання світла вимірюють головним чином у видимій області спектру, рідше - у ближніх УФ та ІЧ областях (тобто в інтервалі довжин хвиль від ~315 до ~980 нм), а також тим, що для виділення необхідної ділянки діапазону (шириною 10-100 нм) застосовують не монохроматори, а вузькосмугові світлофільтри.

Приладами для фотоколориметрії є фотоелектроколориметри (ФЕК), що характеризуються простотою оптичної та електричної схем. Більшість фотометрів має набір з 10-15 світлофільтрів і є двопроменевими приладами, в яких пучок світла від джерела випромінювання (лампа розжарювання, рідко ртутна лампа) проходить через світлофільтр і дільник світлового потоку (зазвичай призму), який ділить пучок на два, що направляються через кювети з досліджуваним розчином та з розчином порівняння. Після кювет паралельні світлові пучки проходять через калібровані послаблювачі (діафрагми), призначені для зрівнювання інтенсивностей світлових потоків, і потрапляють на два приймачі випромінювання (фотоелементи), підключені за диференціальною схемою до нуль-індикатора (гальванометр, індикаторна лампа). Недолік приладів – відсутність монохроматора, що призводить до втрати селективності вимірів; Позитивні якості фотометрів - простота конструкції і висока чутливість завдяки великій світлосилі. Вимірюваний діапазон оптичної щільності становить приблизно 0,05-3,0, що дозволяє визначати багато елементів та їх з'єднання в широкому інтервалі вмісту - від ~ 10-6 до 50% по масі. Для додаткового підвищення чутливості та селективності визначень істотне значення мають підбір реагентів, що утворюють інтенсивно забарвлені комплексні сполуки з речовинами, вибір складу розчинів та умов вимірювань. Похибки визначення становлять близько 5%.

При так званому диференціальному фотометричному аналізі оптичну щільність аналізованого розчину вимірюють щодо оптичної щільності (яка не повинна бути меншою за 0,43) розчину порівняння. Останній містить визначуваний компонент у концентрації, близькій до концентрації цього компонента в аналізованому розчині. Це дозволяє визначати порівняно більші концентрації речовин з похибкою 0,2-1% (у разі спектрофотометрії). При фотометричному титруванні отримують залежність оптичної щільності розчину, що титрується, від об'єму додається титранта (криву титрування). По зламу на цій кривій визначають кінцеву точку титрування і, отже, концентрацію досліджуваного компонента розчині.

4.3 Фотометричний метод визначення вуглецю органічних сполук

Фотометричний метод визначення вуглецю органічних сполук є непрямим методом. При використанні цього методу зміст гумусу судять за кількістю Cr 3+ , що утворився в процесі окислення вуглецю. Варіант фотометричного методу, який застосовується в Росії та країнах колишнього СРСР, був запропонований Тюріним.

При окисленні гумусу розчином дихромату калію вуглець органічних сполук перетворюється на СО 2 a Cr(VI) відновлюється до Сг(Ш). Кількість утвореного в процесі реакції Сг 3+ еквівалентно вмісту вуглецю органічних сполук (та інших відновників) у навішуванні ґрунту. Тому вуглець органічних сполук можна визначати за кількістю Сг 3+ , що утворився в процесі аналізу . З цією метою використовують фотометричний метод.

Хром відноситься до групи перехідних елементів, 3d-опбіталь яких не повністю заповнена електронами. Іони Сг 2 Про 7 2- і Сг 3+ мають власне забарвлення.

Забарвлення чистого розчину КгСг 2 Про 7 залежно від концентрації змінюється від жовтої до червонувато-жовтогарячої, забарвлення розчинів Cr 2 (SO 4) 3 -- зелена. Спектри поглинання розчинів, як і і фарбування розчинів, різні.

У межах видимої області спектра (400-800 нм) на кривій світлопоглинання розчину дихромату калію спостерігається один чітко виражений максимум при довжині хвилі 447 нм. У міру збільшення довжин хвиль оптична щільність падає і досягає практично нульового значення в області довжин хвиль 570-580 нм. Максимум на кривій світлопоглинання розчину Сг 3+ посідає область довжин хвиль 584--594 нм, тобто. на ту ділянку спектра поглинання До 2 Сг 207, де оптична щільність розчину практично дорівнює нулю. Різниця в розташуванні максимумів на кривих світлопоглинання розчинів Сг 2 Про 7 2- та Сг 3+ дозволяє фотометричним методом визначити концентрацію різних валентних форм хрому при спільній присутності в розчині.

Концентрацію Сг 3+ зручно визначати в області довжин хвиль 584 - 594 нм, так як в ній світлопоглинання розчинів Сг 3+ максимально, а оптична щільність розчинів К 2 Сг 2 0 7 практично дорівнює нулю і К 2 Сг 2 0 7 не впливає на результати визначення Сг 3+. Можливість селективного вимірювання оптичної щільності Сг 3+ є основою фотометричного методу визначення вуглецю органічних сполук.

Після взаємодії дихромату калію з ґрунтом вимірюють оптичну щільність розчину в області довжин хвиль, що відповідає максимуму поглинання випромінювання Сг 3+ (590 нм), визначають кількість Сг 3+ та розраховують еквівалентну кількість вуглецю органічних сполук.

Застосування фотометричного методу для визначення органічного вуглецю за кількістю Сг 3+, що утворився, дозволяє не встановлювати точні концентрацію і об'єм, взятого для аналізу навішування грунту розчину дихромату калію. Об'єм розчину, що додається, можна вимірювати за допомогою мірного циліндра.

5. Практична частина

В експериментальній частині визначення органічної речовини у ґрунтах проводили за методом Тюріна в модифікації Цинао.

Метод заснований на окисленні органічної речовини розчином дворомовокислого калію в сірчаній кислоті та подальше визначення тривалентного хрому, еквівалентного вмісту органічної речовини, на фотоелектроколориметрі.

Метод не придатний для проб із масовою часткою хлориду більше 0,6% та проб із масовою часткою органічної речовини понад 15%

Граничні значення щодо похибки результатів аналізу для двосторонньої довірчої ймовірності Р=0,95 становлять у відсотках:

20 - при масовій частці органічної речовини до 3%

15 – понад 3 до 5%

10 – понад 5 до 15%.

Апаратура та реактиви

Фотоелектрокалориметр КФК 3-01

Водяна баня

Терези торзійні або інші з похибкою не більше 1мг.

Пробірки скляні термостійкі місткістю 50мл. за ГОСТ 23932

Штатив для пробірок

Бюретка чи дозатор для відмірювання 10 мл. хромової суміші

Палички скляні завдовжки 30 см.

Циліндр для відмірювання 40 мл. води

Груші гумові зі скляною трубкою або пристрій для барбатації

Бюретка місткістю 50мл.

Колби мірні місткістю 1л.

Кухоль порцеляновий місткістю 2 л.

Колба конічна місткістю 1л.

Колби конічні або технологічні ємності місткістю щонайменше 100 мл.

Амоній-залізо (II) сірчанокислий (сіль Мора) згідно з ГОСТ 4208

Калій дворомовокислий за ГОСТ 4220

Калій марганцевокислий стандарттитр для приготування розчину концентрації (1/5КMnO 4)=0,1 моль/л.

Сірчанокисла кислота за ГОСТ 4204 концентрована і розчин концентрації (1/2 H 2 SO 4)=1моль/л.

Методика визначення

Масу проби ґрунту або породи для аналізу визначають, виходячи з передбачуваного вмісту органічної речовини по таблиці 1.

Проби ґрунту або породи зважують з похибкою не більше 1 мг і поміщають у пробірки, встановлені в штативи. До пробірок доливають по 10 мл. хромової суміші. У кожну пробірку поміщають скляну паличку та ретельно перемішують пробу з хромовою сумішшю. Потім штативи з пробірками опускають у киплячу водяну лазню.

Таблиця 1 - Залежність маси проби для аналізу масової частки органічної речовини

Рівень води в лазні має бути на 2-3см вище за рівень хромової суміші в пробірках. Тривалість нагрівання суспензії - 1год з моменту закипання води в лазні після занурення пробірок. Вміст перемішують скляними паличками кожні 20 хв. Після закінчення штативи з пробірками переміщують у водяну лазню з холодною водою. Після охолодження до пробірки доливають по 40 мл води. Потім з пробірок виймають палички, ретельно перемішують суспензії барбатацією повітря і залишають до осідання твердих частинок та повного освітлення надосадової частини розчину.

Потім готують розчини порівняння. У 9 пробірок наливають по 10 мл хромової суміші і нагрівають їх протягом 1 години в пробірки доливають зазначені в таблиці 2 обсяги дистильованої води та розчину відновника. Розчини ретельно перемішують барбатацією повітря.

Таблиця 2 – Приготування розчинів порівняння

Фотометрування розчинів проводять у кюветі з товщиною шару, що просвічується 1 - 2 см щодо першого розчину порівняння при довжині хвилі 590 нм або використовуючи оранжево-червоний світлофільтр з максимумом пропускання в області 560 - 600 нм. Розчини в кювету фотоелектрокалориметра переносять обережно, не змучуючи осад.

У цьому роботі ми використовували хромову суміш, яку готували з дихромату калію K 2 Cr 2 O 7 кваліфікації «Ч».

Приготування хромової суміші

Для приготування 500 мл хромової суміші, 10,0243мг тонкоподрібненого дихромату калію помістили в мірну колбу 250 мл, розчинили у воді, довівши об'єм до мітки, і перелили у порцеляновий кухоль. До приготовленого розчину приливали порціями по 25 мл з інтервалом 10 - 15 хв 250 мл концентрованої сірчаної кислоти. Кухоль з розчином залишили до повного осадження. Потім розчин перелили у склянку із темного скла.

Приготування розчину солі Мора концентрації 0,1 моль/л

Розчин відновника - розчин солі Мора концентрації 0,1 моль/л та об'ємом 200 мл готували з навішування солі Мора. Наважку масою 8,0153мг розчинили 140 мл сірчаної кислоти концентрації С(1/2H 2 SO 4)=1 моль/л, відфільтрували через подвійний складчастий фільтр мірну колбу і долили 60 мл води.

Концентрацію розчину перевіряли титруванням робочого розчину перманганату калію з точною концентрацією С(1/5КMnO 4)=0,0957 моль/л. Для титрування три конічні колби відміряли за допомогою буретки по 10 мл приготованого розчину відновника, прилили по 1 мл концентрованої сірчаної кислоти, 50 мл води і титрував розчином перманганату калію до появи слабо-рожевого забарвлення, не зникає протягом 1 хв. Потім обчислення коефіцієнта поправки використовували середнє арифметичне значення результатів трьох титрувань.

V1(КMnO 4)=11,5 мл

V2(КMnO 4)=11,7 млV пор (КMnO 4)=11,6 мл

V3(КMnO 4)=11,6 мл

де V ср - обсяг розчину перманганату калію, витрачений на титрування, мл;

V - Об'єм розчину-відновника, відібраний для титрування, мл.

Об'єктом аналізу служив ґрунт цілинних земель м.Бузулука. Відбір проб проводили на глибині 0-10, 10-20, і 20-30 см. У зразках ґрунтових горизонтів визначали відсотковий вміст органічної речовини, при цьому для кожної проби проводили три паралельні визначення для отримання найбільшої точності результатів аналізу.

Масу проби для аналізу (100мг) визначили виходячи з передбачуваного вмісту органічної речовини (4-7%). Проби ґрунту зважували з похибкою трохи більше 1мг. Результати зважувань представлені у таблиці 3.

Таблиця 3 – Маса проби для аналізу.

	номер зважування	маса навішування, г

Проведення аналізу

Аналіз проводили відповідно до методики. Кожну з наважок поміщали в конічну колбу об'ємом 250 мл, в кожну з колб прилили по 10 мл хромової суміші, потім суміш ретельно перемішали скляною паличкою і поставили замість водяної лазні в сушильний шафа на 20 хв при температурі 120 0 .

Рівно через 20 хв від досягнення необхідної температури, вийняли колби з суспензією, перемішали вміст і остудили. Потім додатково перемішали суспензію барбатацією повітря та залишили для осідання твердих частинок.

Потім приготували розчини порівняння. У дев'ять конічних колб прилили по 10 мл хромової суміші і нагріли протягом 20 хв в сушильній шафі, аналогічно досліджуваних проб. Після охолодження колби прилили обсяги дистильованої води і розчину відновника зазначені в таблиці 2.

Фотометрування аналізованих розчинів і розчинів порівняння проводили на фотоелектрокалориметрі КФК 3-01 в кюветі з товщиною шару, що просвічується 1 см щодо розчину порівняння №1 при довжині хвилі 590 нм.

Масу органічної речовини в аналізованій пробі визначили за градуювальним графіком. При побудові градуювального графіка осі абсцис відкладали масу органічної речовини в міліграмах, відповідну обсягу відновника в розчині порівняння, а по осі ординат - відповідне показання приладу.

Побудова градуювального графіка

y = 0,03 x + 1,4 · 10 -4

Масову частку органічної речовини (X) у відсотках обчислювали за формулою

де m - маса органічної речовини в аналізованій пробі, знайдена за графіком, мг;

К – коефіцієнт поправки концентрації відновника;

m 1 – маса проби, мг;

100 - коефіцієнт перерахунку у відсотки.

Результати вимірювання оптичної щільності, розрахунку масової частки органічної речовини у зразках, а також помилка визначення представлені у зведеній таблиці № 4

Таблиця 4 - Результати аналізу

А-оптична щільність	A-середня	m орг. в-ва за графіком, мг	m огр. в-ва фактична,	w орг. в-ва в пробі,%	помилка визначення,

Висновок

В результаті виконаної нами роботи були проаналізовані на вміст органічної речовини три зразки ґрунтів цілинних земель відібраних поблизу м. Бузулука на глибині 0-10, 10-20, 20-30 см. При цьому масова частка гумусу, розрахована виходячи з результатів аналізу, склала 5, 9; 4,75; 4,06 відсотка відповідно помилка визначення 8,9; 4,6; 5,4 відповідно для трьох зразків ґрунтів. Розрахована масова частка підтверджує припущення, висловлене нами раніше, що масова частка гумусу в досліджуваних нами зразках варіюється в інтервалі від 4 до 7 відсотків. На основі отриманих даних можна зробити висновок, що даний ґрунт є середньогумусовим. Такий вміст гумусу є оптимальним для ґрунтів даного регіону. При меншому вмісті гумусу врожаї сільськогосподарських культур падають, але підвищення його вмісту до вищого рівня не призводить до помітного зростання врожайності при системах землеробства, що використовуються.

Список використаних джерел

1. Воробйова А.А., Хімічний аналіз грунтів: підручник. - М.: Вид-во МДУ, 1998 - 270с.

2. Звягінцев Д.Г., Баб'єва І.П., Зенова Г.М., Біологія грунтів: Підручник - 3-тє вид. випр. та дод - М: Вид-во МДУ, 2005-445с.

3. Іванов Д.М. Спектральний аналіз грунтів: Москва "Колос", 1974-270с.

4. Крешков А.П. Основи аналітичної хімії. Книжка третя. Вид. 2-ге, перероб. М., "Хімія", 1977-488с.

5. Орлов Д.С. Хімія грунтів: Підручник/Д.С. Орлов, Л.К. Садовнікова, Н.І. Суханова. - М: Вищ.шк., 2005.-558с.: іл.

6. Пономарьова В.В., Плотнікова Т.А. Гумус та ґрунтоутворення. - Л: Наука, 1980-438с.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Моніторинг, класифікація ґрунтів. Методика визначення гігроскопічної вологи ґрунту, обмінної кислотності. Визначення загальної лужності та лужності, обумовленої карбонат-іонами. Комплексонометричне визначення валового вмісту заліза у ґрунтах.

завдання, доданий 09.11.2010

Сутність агрономічної хімії. Особливості ґрунту, система показників хімічного складу, принципи визначення та інтерпретації. Методи визначення пріоритетних забруднюючих речовин. Аналіз рослин. Визначення видів та форм мінеральних добрив.

курсова робота , доданий 25.03.2009

Ціль дисципліни "Хімія нафти". Історія та основні напрямки розвитку хімії та фізики органічних речовин. Характеристика груп вуглеводнів нафти. Гіпотеза органічного походження нафти з органічної речовини, розсіяної в осадових породах.

реферат, доданий 06.10.2011

Поняття кількісного та якісного складу в аналітичній хімії. Вплив кількості речовини на рід аналізу. Хімічні, фізичні, фізико-хімічні, біологічні методи визначення його складу. Методи та основні етапи хімічного аналізу.

презентація , додано 01.09.2016

Грань між органічними та неорганічними речовинами. Синтези речовин, що раніше вироблялися лише живими організмами. Вивчення хімії органічних речовин. Ідеї атомістики. Сутність теорії хімічної будови. Вчення про електронну будову атомів.

реферат, доданий 27.09.2008

Практичне значення аналітичної хімії. Хімічні, фізико-хімічні та фізичні методи аналізу. Підготовка невідомої речовини до хімічного аналізу. Завдання якісного аналізу. Етапи систематичного аналізу. Виявлення катіонів та аніонів.

реферат, доданий 05.10.2011

Хроматомас-спектрометрія в органічній хімії. Інфрачервона спектроскопія: фізико-хімічні засади, прилади. Приклад хроматограми за всіма іонами. Блок-схема фур'є-спектрометра. Розшифровка формули органічної сполуки за даними елементного аналізу.

контрольна робота , доданий 17.05.2016

Різноманітність сполук вуглецю, їх поширення у природі та застосування. Алотропні модифікації. Фізичні властивості та будова атома вільного вуглецю. Хімічні властивості вуглецю. Карбонати та гідрокарбонати. Структура алмазу та графіту.

реферат, доданий 23.03.2009

Торф як рослинна сировина. Хімічний склад рослин-торфоутворювачів. Напрямки хімічної переробки торфу. Методи аналізу групового хімічного складу торфу Методика проведення фракційно-групового аналізу за методом Н.М. Бамбалова.

дипломна робота , доданий 26.09.2012

Фізико-хімічні оцінки механізмів поглинання свинцю Ґрунт як поліфункціональний сорбент. Методи виявлення та кількісного визначення сполук свинцю у природних об'єктах. Шляхи надходження важких металів у ґрунт. Реакції з компонентами ґрунту.

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ
СПІЛКИ РСР

Ґрунти

МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ

ГОСТ 26213-91

КОМІТЕТ СТАНДАРТИЗАЦІЇ ТА МЕТРОЛОГІЇ СРСР
Москва

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР

Дата введення 01.07.93

Цей стандарт встановлює фотометричний та гравіметричний методи визначення органічної речовини в ґрунтах, розкривних та вміщуючих породах.

Загальні вимоги до проведення аналізів – за ГОСТ 29269.

1. ВИЗНАЧЕННЯ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ ПО МЕТОДУ ТЮРИНА У МОДИФІКАЦІЇ ЦИНАО

Метод заснований на окисленні органічної речовини розчином дворомовокислого калію в сірчаній кислоті та подальшому визначенні тривалентного хрому, еквівалентного вмісту органічної речовини, на фотоелектроколориметрі.

Метод не придатний для проб із масовою часткою хлориду понад 0,6 % та проб із масовою часткою органічної речовини понад 15 %.

Граничні значення щодо похибки результатів аналізу для двосторонньої довірчої ймовірності Р= 0,95 становлять у відсотках (відн.):

20 - при масовій частці органічної речовини до 3%;

15 – св. 3 до 5%;

10 – св. 5 до 15%.

Фотоелектроколориметр.

Лазня водяна.

Терези торзійні або інші з похибкою не більше 1 мг.

Пробірки скляні термостійкі місткістю 50 см 3 ГОСТ 23932 .

Штатив для пробірок.

Бюретка або дозатор для відмірювання 10 см 3 хромової суміші.

Палички скляні завдовжки 30 см.

Циліндр чи дозатор для відмірювання 40 см 3 води.

Груша гумова зі скляною трубкою або прилад для барбатації.

Бюретка місткістю 50 см3.

Колби мірні місткістю 1 дм3.

Кухоль порцеляновий місткістю 2 дм 3 .

Колба конічна ємністю 1 дм 3 .

Колби конічні або технологічні ємності місткістю щонайменше 100 см 3 .

Амоній-залізо (II ) сірчанокислий (сіль Мора) за ГОСТ 4208 або залізо ( II ) сірчанокисле 7-водне за ГОСТ 4148 .

Калію гідроксид за ГОСТ 24363.

Калій дворомовокислий за ГОСТ 4220 .

Калій марганцевокислий, стандарт-титр для приготування розчину концентрації з(1/5 КМnО 4) = 0,1 моль/дм 3 (0,1 н.).

Натрій сірчистокислий за ГОСТ 195 або сульфіт натрій 7-водний за ТУ 6-09.5313.

Маса проби для аналізу, мг

1.4.2. Приготування розчинів порівняння

У дев'ять пробірок наливають по 10 см 3 хромової суміші і нагрівають їх протягом 1 години в киплячій водяній бані разом з аналізованими пробами. Після охолодження до пробірки доливають зазначені в табл. обсяги дистильованої води та розчину відновника. Розчини ретельно перемішують барбатацією повітря.

Таблиця 2

	Номер розчину порівняння

Об'єм води, см 3
Об'єм розчину відновника, см 3
Маса органічної речовини, еквівалентна об'єму відновника у розчині порівняння, мг

1.4.3. Фотометрування розчинів

Фотометрування розчинів проводять у кюветі з товщиною шару, що просвічується 1 - 2 см щодо розчину порівняння № 1 при довжині хвилі 590 нм або використовуючи оранжево-червоний світлофільтр з максимумом пропускання в області 560 - 600 нм. Розчини в кювету фотоелектроколориметр переносять обережно, не змучуючи осаду.

1.5. Обробка результатів

1.5.1. Масу органічної речовини в аналізованій пробі визначають за градуювальним графіком. При побудові градуювального графіка осі абсцис відкладають масу органічної речовини в міліграмах, відповідну обсягу відновника в розчині порівняння, а по осі ординат - відповідне показання приладу.

1.5.2. Масову частку органічної речовини (X) у відсотках обчислюють за рівнянням

де m- маса органічної речовини в аналізованій пробі, знайдена за графіком, мг;

До- Коефіцієнт поправки концентрації відновника;

m 1 - Маса проби, мг;

100 - коефіцієнт перерахунку у відсотки.

1.5.3. Відносні відхилення від атестованого значення стандартного зразка, що допускаються, для двосторонньої довірчої ймовірності Р= 0,95 вказані у табл. .

Таблиця 3

2. ГРАВІМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ДОЛІ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ У ТОРФЯНИХ І ОТОРФОВАНИХ ГОРИЗОНТАХ ГРУНТ

Метод ґрунтується на визначенні втрати маси проби після прожарювання при температурі 525 °С.

Відбір проб для аналізу проводять за ГОСТ 28168, ГОСТ 17.4.3.01 та ГОСТ 17.4.4.02 - в залежності від цілей досліджень.

2.2. Апаратура та реактиви - поГОСТ 27784.

2.3. Підготовка до аналізу - зГОСТ 27784.

2.4. Проведення аналізу - заГОСТ 27784.

2.5. Обробка результатів

2.5.1. Масову частку зольності торф'яних, оторфованих та інших органічних горизонтів ґрунтів у відсотках обчислюють за

Метод І. В. Тюріна заснований на окисленні органічної речовини ґрунту хромовою кислотою до утворення вуглекислоти. Кількість кисню, витрачене на окислення органічного вуглецю, визначають по різниці між кількістю хромової кислоти, взятої для окислення, і кількістю її, що залишилася невитраченою після окислення. Як окислювач застосовують 0,4 н. розчин K2Cr2O7 у сірчаній кислоті, попередньо розведеною водою у співвідношенні 1:1.
Реакція окислення протікає за такими рівняннями:

2К2Сr2O7 + 8H2SO4 = 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8Н2O+3O2,
ЗС + ЗО2 = ЗСО2.

Залишок хромової кислоти, яка не витрачена на окислення, відтитрують 0,1 н. розчином солі Мора з індикатором дифеніламіном або фенілантранілової кислоти. Титрування сіллю Мора, що є подвійною сіль сірчанокислого амонію і сірчанокислого закису заліза - (NH4)2SO4*FeSO4*6Н2O, йде за рівнянням

K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6FeSO4 = 7Н2O + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + SFe2(SO4)3.

Повнота окислення органічної речовини за дотримання всіх умов методу, зазначених нижче, становить 85-90% величини окислення гумусу методом сухого спалювання за Густавсоном. Застосування сірчанокислого срібла як каталізатор збільшує повноту окислення до 95%.
Для отримання надійних результатів необхідно звернути увагу: 1) на ретельну підготовку ґрунту до аналізу та 2) на точне дотримання тривалості кип'ятіння органічної речовини; саме кипіння окисної суміші повинне протікати спокійно.
Метод дає хорошу збіжність паралельних аналізів, швидкий, не вимагає спеціальної апаратури (у зв'язку з чим може бути використаний і в експедиційних умовах) і є загальноприйнятим, особливо при масових аналізах.
При підготовці ґрунту до аналізуна вміст гумусу особлива увага має бути звернена на видалення з ґрунту корінців та різних органічних залишків рослинного та тваринного походження.
Зі взятого в полі і доведеного до повітряно-сухого стану зразка ґрунту беруть середню пробу в кількості 50 г, ретельно відбирають пінцетом коріння і видимі оком органічні залишки (панцирі комах, насіння, вугілля і т. п.), роздавлюють грунтові грудки дерев'яним товкачем гумовим наконечником і знову ретельно відбирають коріння, користуючись при цьому лупою.
Потім розтирають ґрунт у фарфоровій ступці і пропускають через сито з отворами діаметром 1 мм, після чого з неї знову беруть середню пробу вагою 5 г і повторюють відбір корінців, використовуючи для цього наступний прийом: суху скляну паличку енергійно натирають сухою суконкою або вовняною проводять на висоті близько 10 см над ґрунтом, розподіленим тонким шаром по поверхні восковки або пергаментного паперу. Тонкі дрібні коріння і рослинні залишки, що напіврозклалися, які до цього не вдалося відібрати у зв'язку з їх малими розмірами, прилипають до поверхні наелектризованої палички і таким чином виносяться з ґрунту. Їх знімають із палички при повторному її натиранні. He слід занадто низько проводити паличкою над поверхнею ґрунту, щоб уникнути виносу з ґрунту не тільки органічних залишків, а й дрібнозему.
У процесі відбору корінців треба неодноразово перемішувати ґрунт і знову розподіляти його тонким шаром. Операцію слід вести доти, доки на паличці будуть виявлятися лише поодинокі коріння. Чистоту відбору корінців контролюють, крім того, переглядом ґрунту в лупу.
Після закінчення відбору корінців ґрунт знову розтирають у фарфоровій, яшмовій або агатовій ступці і пропускають через сито з отворами діаметром 0,25 мм. Описаним вище способом повинен бути підготовлений весь зразок в 5 г. Відкидати частину зразка, що важко піддається розтиранню, ні в якому разі не можна.
Ґрунт, підготовлений для аналізу, слід зберігати в пакетиках з пергаментного паперу або восковки або в пробірках із пробками.
Хід аналізу. Наважку повітряно-сухого ґрунту для аналізу на гумус беруть на аналітичних терезах. Розмір навішування залежить від передбачуваного вмісту гумусу в ґрунті, причому враховується тип ґрунту (чорнозем, підзолиста і т. д.) та глибина взяття зразка.
При вмісті гумусу від 7 до 10% І. В. Тюрін рекомендує навішування в 0,1 г, при 4-7% - 0,2 г, при 2-4% - 0,3 г, менше 2% -0,5 р. У разі піщаних грунтів з малим вмістом гумусу навішування можна збільшити до 1 г.
Наважки краще брати точні – 0,1; 0,2 г, що полегшує надалі обчислення. Для взяття точних навішень можна користуватися тарированним годинниковим склом діаметром 2,5-3 см, з якого навішення повністю переносять у колбу для спалювання за допомогою маленького шпателя та пензлика для акварельних фарб. Визначення гумусу за Тюріном одночасно можна вести в 20-30 наважках.
Наважки поміщають у сухі конічні колби на 100 мл зі звичайного скла, туди ж додають на кінчику ножа сірчано-сірчаноподібне срібло. При масових аналізах сірчано-срібло не застосовується.Для можливості порівняння одержуваних у цьому випадку результатів із методом сухого спалювання І. В. Тюрін наводить коефіцієнт 1,17. Потім кожну колбу доливають по 10 мг 0,4 п. розчину K2Cr2O7, приготованого на суміші з однієї частини H2SO4 (питомої ваги 1,84) і однієї частини дистильованої води.
Розчин біхромату калію слід приливати з бюретки повільно, відмірюючи необхідний об'єм щоразу від нуля та даючи рідини стікати завжди з однаковою швидкістю. Можна користуватися також піпеткою, але обов'язково забезпеченою у верхній частині запобіжними кульками. Дуже зручна в даному випадку ділильна вирва з тугоплавкого скла, пристосована для роботи з міцними кислотами. Користування такою лійкою набагато прискорює роботу та робить її безпечною.
Після приливання розчину K2Cr2O7 в шийку колб вставляють воронки діаметром близько 4 см, вміст колб обережно перемішують (стежачи, щоб грунт не прилипав до їх стінок), після чого колби ставлять на гарячу етернітову плитку або піщану баню або на плитку з оголеною спіраль прикриту шаром азбесту. Можна користуватися газовими пальниками, а в експедиційних умовах - примусом або гасом, поміщаючи нагрівальний прилад під піщану лазню (сковорода з прожареним кварцовим піском).
Вміст колб доводять до кипіння і кип'ятять рівно 5 хв. Необхідно відзначати початок кипіння рідини, не змішуючи його з появою початку нагрівання дрібних бульбашок повітря. Кипіння має бути рівномірним та помірним; виділення пари з лійки та підстрибування останньої неприпустимі. Сильного кипіння слід уникати, щоб не змінити концентрацію сірчаної кислоти, збільшення якої може спричинити розкладання хромової кислоти. Щоб уникнути занадто бурхливого кипіння кип'ятіння на плитках із оголеною спіраллю неприпустимо.
Титрування з дифеніламіном.Після 5-хвилинного кип'ятіння колби знімають з нагрівального приладу, дають їм охолонути, обмивають воронки над колбами з внутрішньої та зовнішньої сторони дистильованою водою з промивалки і вміст колб кількісно переносять у конічні колби на 250 мл, кілька разів ретельно обполіскують колбу . Об'єм рідини після перенесення в колбу на 250 мл має становити 100-150 мл. Колір рідини - оранжево-жовтий або зеленувато-жовтий; зелянення її свідчить про нестачу окислювача; аналіз у разі необхідно повторити, зменшивши навішування грунту.
До рідини додають 8 крапель розчину дифеніламіну, що є індикатором, і титрують невитраченою після окислення органічної речовини хромову кислоту 0,1 н. розчином солі мору. Індикатор слід вносити безпосередньо перед титруванням. Титрування ведуть за кімнатної температури. Червоно-буре забарвлення рідини, що з'являється після додавання дифеніламіну, при титруванні розчином солі Мора поступово переходить в інтенсивно синю, а потім в брудно-фіолетову. З цього моменту титрування обережно ведуть, додаючи сіль Мора по 1 краплі і ретельно перемішуючи вміст колби. Кінець титрування - зміна брудно-фіолетового забарвлення розчину в пляшково-зелене; після деякого стояння (10-15 хв.) забарвлення рідини стає зеленим. Поява при титруванні яскраво-зеленого забарвлення свідчить про надлишок солі Мора, т. е. те що, що розчин перетитрований; аналіз у разі необхідно повторити.
Для усунення впливу іонів тривалентного заліза, яке окислює індикатор і викликає передчасну зміну забарвлення розчину, і для чіткіше вираженого кінця титрування вносять в колбу перед титруванням 85% ортофосфорну кислоту в кількості 2,5 мл; зміна забарвлення наприкінці титрування у присутності фосфорної кислоти дуже різке і викликається 1-2 краплями розчину солі Мора.
Титрування з фенілантранілової кислоти.У 1957 р. проф. В.М. Симаков запропонував застосовувати як індикатор при титруванні хромової суміші розчином солі Мора фенілантранілову кислоту замість дифеніламіну.
Численні визначення показали, що результати титрування з фенілантранілової кислоти цілком збігаються з результатами титрування в присутності дифеніламіну. Однак застосування фенілантранілової кислоти має великі переваги порівняно з дифеніламіном.
Так, зміна забарвлення в кінці титрування біхромату калію розчином солі Мора в присутності фенілантранілової кислоти більш різко виражена, ніж з дифеніламіном, і настає від однієї надлишкової краплі навіть такого розведеного розчину солі Мора, як 0,02 н., що свідчить про високу чутливість індикатора і дозволяє з великою точністю вести визначення малих кількостей гумусу (наприклад, у водних витяжках та аналізі природних вод).
Іншою перевагою є така. При використанні фенілантранілової кислоти як індикатор при титруванні біхромату калію розчином солі Мора необхідна висока концентрація сірчаної кислоти в розчині, що титрується - близько 15-20 н. Це дозволяє лише трохи розбавляти рідину перед титруванням (після спалювання) і таким чином проводити титрування в тих же конічних колбах на 100 мл, в яких проводилося спалювання (без перенесення їх вмісту для розведення у великі колби), як у випадку дифеніламіну.
Таким чином, скорочується час аналізу, витрата посуду та дистильованої води.
Хід визначення вмісту гумусу з фенілантранілової кислотою такий: спалювання органічної речовини в навішуваннях ґрунту виробляють точно за методом Тюріна в конічних колбах на 100 мл з тими ж реактивами. Після 5-хвилинного кип'ятіння і охолодження колб ретельно обмивають воронки над колбами мінімальною кількістю води, додають 3-5 крапель 0,2% розчину фенілантранілової кислоти і титрують в цих же колбах 0,1 н. розчином солі Мора до переходу забарвлення з вишнево-фіолетового в зелене. Оскільки перехід забарвлення дуже різкий - миттєвий, то розчин солі Мора слід приливати наприкінці титрування краплями.
Одночасно з основними аналізами у тій же послідовності проводять холостий (у триразовій повторності) для встановлення співвідношення між 10 мл розчину хромової суміші та розчином солі Мора. Для рівномірного кипіння рідини при холостому аналізі в колбу перед приливанням розчину хромової суміші обов'язково вносять близько 0,1-0,2 г розтертих у порошок прожарених пемзи або ґрунту.В іншому випадку відбувається неминуче при кип'ятінні чистого розчину перегрівання, яке може спричинити розкладання хромової кислоти. В іншому надходять згідно з описаним ходом аналізу.
Під час проведення великих партій аналізів зміст гумусу методом Тюріна (30-60 аналізів одночасно) можна робити перерви наступних етапах роботи: взяття наважок - один день; окислення, перенесення в колби для титрування та титрування – на інший день. Або менш бажано взяття наважок і окислення проводити в один день, титрування - на наступний. В останньому випадку вміст колб після спалювання повинен бути розведений та перенесений у колби для титрування. Титрування холостих аналізів у разі також має бути залишено до наступного дня. Титрування кожної партії необхідно завжди вести за однакових умов освітлення (при денному чи електричному світлі).
Обчислення результатів аналізу.Кількість мл розчину солі Мора, що пішло на титрування після окислення гумусу, відповідає тій кількості хромової кислоти, яка залишилася невитраченою в процесі окислення.
І. В. Тюрін вказує, що стійкі результати виходять тоді, коли на титрування залишку хромової кислоти після окислення органічної речовини йде не менше ніж 20 мл 0,1 н. розчину солі Мора, інакше кажучи, концентрація CrO3 не повинна бути до кінця окислення нижче 0,2 н.
Кількість солі Мора, що відповідає кількості хромової кислоти, яка пішла на окислення гумусу проби, визначають відніманням з результатів холостого титрування результатів титрування після окислення гумусу.
При обчисленні вмісту органічного вуглецю та гумусу прийняті такі величини: 1 мл 0,1 н. розчину солі Мора відповідає 0,0003 г органічного вуглецю або 0,000517 г гумусу (1 г вуглецю відповідає 1,724 г гумусу).
Формула обчислення вмісту гумусу (в % до повітряно-сухого ґрунту) така:

Гумус = (а - b) * К * 0,000517 * 100 / P,

де а – кількість 0,1 н. розчину солі Мора, що пішло на титрування 10 мл 0,4 я. розчину K2Cr2O7 при холостому аналізі, мл; b – кількість 0,1 н. розчину солі Мора, що пішло на титрування після окислення гумусу, мл; (а – b) – кількість 0,1 н. розчину солі Мора, що відповідає кількості хромової кислоти, витраченої на окислення гумусу, мл; К – поправочний коефіцієнт до титру розчину солі Мора; 0,000517 - кількість гумусу, що відповідає 1 мл 0,1 н. розчину солі Мора, г; P - навішування повітряно-сухого ґрунту, р.
Якщо результати аналізу бажано виразити у вуглеці, то замість 0,000517 (коефіцієнта переведення на гумус) слід поставити величину 0,0003, оскільки 1 0,1 н. розчину солі Мора відповідає 0,0003 г органічного вуглецю.
Для перерахунку вмісту гумусу у відсотках на ґрунт, висушений при 105° С, визначають вологість в окремій навішуванні ґрунту і обчислення вводять відповідний коефіцієнт.
Для роботи зручна наступна форма запису:
1. Неодружений аналіз. На титрування 10мл 0,4н. розчину K2Cr2O7 йде 45,0 мл розчину солі Мора 0,102 зв. (Середнє з трьох визначень).
2. Результати аналізу ґрунтів:

Реактиви. 1. Розчин дворомовокислого калію 0,4 зв. (окислювач): 40 г подрібненого у ступці R2Cr2O7 розчиняють у дистильованій воді, фільтрують через паперовий фільтр у мірну колбу на 1 л, доводять до межі, після чого переносять у колбу з тугоплавкого скла на 3-5 л або у велику порцелянову чашку, де змішують з 1 л H2SO4 (уд. вага 1,84). Щоб уникнути сильного розігрівання рідини при змішуванні сірчану кислоту, слід приливати до водного розчину K2Cr2O7 потроху, з інтервалами в 15-20 хв. та при обережному перемішуванні. Суміші дають охолонути, знову ретельно перемішують і переливають для зберігання склянку з притертою скляною пробкою.
2. Розчин солі Мора 0,1 зв. готують із розрахунку: 40 г солі Мора в 1 л води, що містить 20 мл сірчаної кислоти (уд. вага 1,84). Наважку продажної солі Мора розчиняють на холоді у певній кількості дистильованої води, розчин фільтрують через складчастий фільтр. До фільтрату додають необхідне розрахунку для даної навішування кількість сірчаної кислоти, доводять розчин дистильованою водою до заданого об'єму, після чого ретельно перемішують. Розчин солі Мора зберігають у бутлі, з сифоном зі скляним краном для подачі розчину в бюретку і склянкою Тищенка з лужним розчином пірогалолу для запобігання розчину солі Мора від окислення киснем повітря.
Титр солі Мора встановлюють по 0,1 зв. розчину KMnO4 наступним чином: конічну колбу на 100 мл вносять за допомогою мірного циліндра 1 мл H2SO4 (уд. вага 1,84), потім доливають з бюретки 10 мл розчину солі Мора; вміст колби розбавляють дистильованою водою до 30-40 мл і відразу титрують 0,1 н. розчином KMnO4 до слабо-рожевого забарвлення, що не зникає протягом 1 хв. Титр розчину солі Мора виражають у вигляді десяткового дробу або у вигляді так званого гумусового числа, приймаючи, як зазначалося вище, що 1 мл 0,1 н. розчину солі Мора відповідає 0,000517 г гумусу.
У зв'язку з тим, що до складу солі Мора входить закисне залізо, титр розчину її, незважаючи на пірогалоловий запобіжник, порівняно нестійкий, і його необхідно перевіряти щоразу перед початком роботи.
3. Розчин пірогаллола (запобіжник від окислення розчину солі Мора киснем повітря). 12 г пірогалолу розчиняють у 50 мл води; 180 г KOH розчиняють у 300 мл води. Обидва розчини змішують, поміщають у склянку Тищенка та приєднують за допомогою гумової та скляної трубок до пляшки з розчином солі Мора.
4. Розчин дифеніламіну (індикатор при титруванні розчином солі Мора): 0,5 г дифеніламіну розчиняють у 100 мл H2SO4 (уд. ваги 1,84); до розчину поступово, з великою обережністю додають 20 мл дистильованої води.
5. Розчин фенілантранілової кислоти (індикатор при титруванні розчином солі Мора): 0,2 г її розчиняють у 100 мл 0,2% водного розчину Na2CO3; для кращого змочування порошку фенілантранілової кислоти навішування її попередньо розтирають скляною паличкою у фарфоровій чашці з невеликою кількістю 0,2%-ного розчину соди до сметанообразного стану і тільки після цього додають решту розчину соди при ретельному перемішуванні.
6. Сірчанокисле срібло (каталізатор). Застосовують у порошкоподібному стані. Проте за масових аналізах визначення вуглецю методом Тюріна проводиться, як зазначалося вище, без сірчанокислого срібла.
7. 0,1 зв. розчин KMnO4 (для встановлення титру розчину солі Мора). Розчин готують звичайним прийомом; титр його встановлюють 0,1 н. розчину перекристалізованого щавлевокислого натрію (Na2C2O4)
8. Прожарені пемза або ґрунт (для рівномірного кипіння окисної суміші при холостих аналізах). Малогумусний грунт або продажну пемзу розтирають у фарфоровій ступці, просіюють через сито з отворами в 1 мм і прожарюють у фарфоровій чашці муфельної печі при червоному жарі протягом 1-1,5 год. при періодичному перемішуванні, щоб уникнути спікання.
9. Ортофосфорна кислота 85%-на, х.ч. Застосовують для усунення впливу іонів окисного заліза при індикаторі дифеніламіну.
Закінчуючи опис методу, слід зазначити, що присутність у ґрунті карбонатів, навіть у таких великих кількостях, як у сіроземах, не заважає визначенню гумусу за Тюріном і не потребує жодних змін під час аналізу.
Метод не застосовується при вмісті гумусу в ґрунті понад 15-20%, тому що при цьому не досягається повноти окислення.
Для ґрунтів, що містять хлориди понад 0,6%, закисні сполуки заліза та марганцю, метод не придатний, оскільки частина хромової кислоти при цьому витрачається на окислення зазначених сполук, що спотворює результати аналізу. Для таких ґрунтів слід застосовувати метод Кнопа чи Густавсона.
Тюрін вказує на можливість часткового усунення впливу хлоридів шляхом попереднього додавання до взятого навішування ґрунту 0,2 г Ag2SO4 з 5 мл H2SO4, розведеною водою у співвідношенні 1:1. Після додавання зазначених реагентів суміш залишають на годину при періодичному перемішуванні для переведення хлоридів, що містяться в грунті, в AgCl. Однак цей прийом не повністю усуває вплив хлору, так як під час подальшого кип'ятіння окисної суміші відбувається деяке розкладання хлористого срібла з виділенням хлору. Тому для ґрунтів, засолених хлоридами понад 0,6%, можна рекомендувати попереднє відмивання останніх за допомогою дистильованої води. Для цього надходять наступним чином: 100-200 г повітряно-сухого ґрунту, пропущеного через сито з отворами в 1 мм, поміщають у хімічну склянку ємністю 500-800 мл, заливають доверху дистильованою водою, слабо підкисленою декількома краплями 1,0 . H2SO4 і неодноразово перемішують протягом дня. Вранці прозорий розчин, що відстоявся, зливають декантацією, не змучуючи осаду грунту, який потім знову заливають підкисленою водою. Якщо розчин над осадом ґрунту до ранку продовжує залишатися каламутним, воду слід підкислювати сірчаною кислотою дещо сильніше. Операцію з відмиванням повторюють до зникнення в промивних водах іону хлору (якісна проба на присутність хлору з 1% розчином AgNO3).
Після закінчення відмивання весь ґрунт зі склянки переносять за допомогою дистильованої води в тарированную порцелянову чашку, ставлять на киплячу водяну баню і випарюють насухо. Ґрунт у чашці залишають близько терезів на добу для встановлення повітряно-сухого стану, після чого зважують (зважування виробляють на технохімічних вагах). Таким чином, визначають співвідношення між вагою вихідного ґрунту, взятого для відмивання, і вагою ґрунту після відмивання. З відмитого, висушеного та зваженого ґрунту беруть середню пробу вагою 5 г, розтирають у ступці та пропускають через сито з отворами діаметром 0,25 мм, після чого беруть звичайні навішування для визначення гумусу. Знаючи співвідношення між вагою ґрунту до і після відмивання, розрахунок вмісту гумусу ведуть на вихідний ґрунт.

Гумуспоходить від лат. humus«земля, ґрунт» - основна органічна речовина ґрунту, що містить поживні речовини, необхідні вищим рослинам. Гумус становить 85-90% органічної речовини ґрунту і є важливим критерієм при оцінці її родючості. У ваговому складі верхнього шару грунту вміст гумусу варіює від долей про-цен-та для степових грунтів до 10-15% для чорноземів. Гумус складають індивідуальні (у тому числі специфічні) органічні сполуки, продукти їхньої взаємодії, а також органічні сполуки, що знаходяться у формі органо-мінеральних утворень.

Гумус утворюється у грунті внаслідок перетворення рослинних і тваринних органічних залишків — гумифікації.

Для визначення вмісту органічних речовин у ґрунті, лабораторії аналізу ґрунтів визначають окремо кількість рослинних залишків та гумусу. Рослинні залишки виділяють із ґрунту сухим або мокрим способом, після чого визначають їх кількість. Для визначення кількості гумусу при хімічному аналізі ґрунту необхідно визначити вміст вуглецю органічних речовин, що розклалися в грунті - органічного вуглецю. Для визначення органічного вуглецю в лабораторії аналізу ґрунтів застосовують оксидометричний метод аналізу. Проби для хімічного аналізу ґрунту на вміст гумусу відбираються відповідно до ГОСТ 17.4.3.01-83 «Охорона природи. Ґрунти. Загальні вимоги до відбору проб» .

Сутність оксидометричного методу визначення гумусу в грунті, полягає в тому, що органічну речовину окислюють дворомовокислим калієм в сильнокислому середовищі до утворення вуглекислоти, потім відтитрувати надлишок дворомовокислого калію розчином солі Мора і визначають вміст органічного вуглецю в грунті по різниці об'ємів солі Мора, витрачених калію в досвіді без ґрунту та в досвіді з ґрунтом. Величину навішування грунту беруть залежно від орієнтовного вмісту гумусу: 0,05-1 г для чорноземів, близько 1 г для світло-сірих грунтів.

Основні терміни та визначення за ГОСТом: 27593-88 Ґрунти. Терміни та визначення.

Гумусові кислотиклас високомолекулярних органічних азотовмісних оксикислот з бензоїдним ядром, що входять до складу гумусу і утворюються в процесі гумифікації.

Гумінові кислоти(ГК) - група темнозабарвлених гумусових кислот, розчинних у лугах та нерозчинних у кислотах.

Гіматомеланові кислоти(ГМК) – група гумусових кислот, розчинних в етанолі. Фульвокислоти(ФК)- Група гумусових кислот, розчинних у воді, лугах і кислотах.

Гумін- Органічна речовина, що входить до складу ґрунту, нерозчинна в кислотах, лугах, органічних розчинниках.

Ступінь гуміфікації органічної речовини- Відношення кількості вуглецю гумусових кислот до загальної кількості органічного вуглецю грунту, виражене в масових частках.