поглотительная способность почв почвенный поглощающий комплекс (стр. 2 из 5)

3. Во вторую воронку кладут такую же навеску сильно песчаной почвы или песка. Во избежание высыпания материала в обе воронки предварительно помещают гравелинки, закрывающие большую часть выходного отверстия воронки.

4. Через суглинистую и песчаную массу фильтруют заранее приготовленную глинистую суспензию. Фильтрат, полученный после прохождения через первую и вторую воронки, будет обладать различной прозрачностью в зависимости от того, какая почва лучше задерживает («поглощает») частицы глинистой суспензии.

5. Результаты опыта следует записать и сделать выводы.

Определение молекулярно-сорбционной (физической) поглотительной способности

Порядок работы

1. В стеклянные воронки, укрепленные в железных штативах, помещают навески в 25 г песка и суглинка.

2. Через приготовленные образцы фильтруют какой-либо молекулярный раствор с хорошо окрашенным веществом. Наиболее удобен для опыта жидкий раствор анилиновых фиолетовых чернил.

3. В зависимости от величины так называемой поверхностной энергии, обусловленной в основном степенью дисперсности каждого образца, происходит поглощение молекул. Интенсивность поглощения проявляется в обесцвечивании фильтрата.

4. Цвет фильтрата из-под каждого образца записывают и делают вывод, в каком образце энергичнее проявляется сорбция (поглощение) молекул.

Определение ионно-сорбционной (обменной) поглотительной способности

Порядок работы

1. Заранее заготавливают фракцию агрегатов крупнее 3 мм гумусового горизонта чернозема или серой лесной почвы. На технических весах берут навеску в 10 г и помещают в стеклянную воронку. Во вторую воронку насыпают 20 г песка. Воронки укрепляют в железных штативах.

2. Исходные растворы – дистиллированная вода и 5-процентный раствор хлорида калия – проверяют на содержание кальция. С этой целью дистиллированную воду и хлорид калия в количестве 5-6 см3 наливают в пробирки и туда добавляют около 1 см3 4%-ного раствора оксалата (щавелевокислого) аммония (NH4)2C2O4. Появление белой мути (оксалата кальция) указывает на примесь кальция. В дистиллированной воде кальций отсутствует. В растворе хлористого калия иногда обнаруживают очень слабое помутнение, свидетельствующее о содержании кальция в количестве, меньшем 0,01%. Реакция идет по схеме:

Ca2+ + C2O42- → CaC2O4↓

3. Через образцы в воронках фильтруют дистиллированную воду в конические

колбы емкостью около 100 см3. Жидкость, прошедшая через образцы, обычно содержит большее или меньшее количество механической примеси. Поэтому фильтрат из-под каждого образца вновь фильтруют через воронку с бумажным фильтром в пробирку в количестве 5-6 см3.

4. В обоих фильтратах определяют содержание кальция реакцией с оксалатом аммония. Как правило, констатируется отсутствие кальция или обнаруживается слабое помутнение, указывающее на присутствие водорастворимых форм кальция в количестве 0,01-0,001%.

5. Эти же образцы промывают 5%-ным раствором хлорида калия. Фильтрат от каждого образца фильтруют через воронку с бумажным фильтром в пробирку, где определяют содержания кальция.

6. Полученные результаты записывают. Объясняют появление обильного белого осадка оксалата кальция в фильтрате из-под почвы. Записывают схему процесса. Оборудование: железные штативы с зажимами, стеклянные воронки диаметром 8 см и 5 см, фарфоровая ступка с пестиком, технические весы, конические колбы емкостью 100 см3, пробирки в штативе.

Реактивы: глинистая суспензия, химические чернила, 5%-ный раствор хлористого калия, 4%-ный раствор щавелевокислого аммония.

1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММЫ ПОГЛОЩЕННЫХ ОСНОВАНИЙ ПО МЕТОДУ КАППЕНА-ГИЛЬКОВИЦА

Метод основан на вытеснении катионов из почвенного поглощающего комплекса 0,1 н. раствором соляной кислоты и последующим титровании гидроксидом натрия остатка кислоты, не вступившей в реакцию. Если в почве содержатся карбонаты, этот метод использовать нельзя, т.к. кислота будет израсходована на разрушение карбонатов.

Порядок работы

1. Из средней пробы почвы, растертой пестиком в фарфоровой ступке и просеянной через сито с отверстиями 1 мм, на технических весах берут навеску в 10 г (для черноземов можно 5 г).

2. Навеску переносят в колбу емкостью около 100 см3, куда наливают 50 см3 0,1 н. раствора соляной кислоты.

3. Колбу с почвой взбалтывают в течение 30 мин и оставляют на 24 ч.

4. Затем содержимое колбы взбалтывают и фильтруют через воронку с бумаж-

ным фильтром. Определение суммы поглощенных оснований возможно и в отстое. В этом случае отстой аккуратно сливают, не взмучивая почву. Для определения пипеткой берут 25 см3 фильтрата или отстоя в коническую колбу на 100 см3.

5. В раствор добавляют 2-3 капли фенолфталеина и титруют 0,1 н. раствором гидроксида натрия при помощи бюретки на 25 или 50 см3 появления ярко-розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин. В случае выпадения осадка полуторных оксидов окраску следует наблюдать в прозрачном слое над осадком. Аналогично проводят титрование 25 см3 раствора соляной кислоты (контроль).

6. Результаты вычисляют по формуле:

(V − V ) ⋅ c ⋅ 100 ⋅ К Г

S= 0,

Где S - сумма поглощенных оснований в ммоль на 100 г почвы, V0 – объем раствора гидроксида натрия, израсходованный на титрование соляной кислоты в контрольной колбе, см3; V – объем раствора гидроксида натрия, израсходованный на титрование испытуемого раствора, см3; с – концентрация раствора гидроксида натрия, ммоль/дм3; 100 – коэффициент пересчета на 100 г почвы; КГ – коэффициент гигроскопичности почвы; m – масса навески почвы, соответствующая взятому для титрования объему вытяжки, г.

Оборудование: фарфоровая ступка с пестиком, сито с отверстиями 1 мм, технические весы, конические колбы емкостью 100 см3, стеклянная воронка, бюретки на 25 или 50 см3, железный штатив с зажимами, фильтровальная бумага, капельница для фенолфталеина.

Реактивы: 0,1 н. раствор соляной кислоты, фенолфталеин, 0,1 н. раствор гидроксида натрия.

Приготовление растворов:

1) Приготовление 0,1 н. раствора соляной кислоты. Раствор указанной концентрации приготовляют из 8,2 см3 соляной кислоты с удельным весом 1,19, которую разбавляют до 1 л дистиллированной водой.

2) Приготовление 0,1 н. раствора гидроксида натрия. Указанный раствор гидроксида натрия готовят из 4 г кристаллического гидроксида натрия, который растворяют в дистиллированной воде, освобожденной от углекислого газа кипячением, и в мерной посуде объем доводят до 1 л.

3) Приготовление раствора фенолфталеина. Навеску в 0,1 г фенолфталеина растворяют в 100 см3 96-98-процентного этилового спирта.

http://window.edu.ru/window/library/pdf2txt?p_id=32810&p_page=5

2. ПОЧВЕННЫЙ ПОГЛОЩАЮЩИЙ КОМПЛЕКС (ППК)

2.1. ПОЧВЕННЫЕ КОЛЛОИДЫ

Обменная поглотительная способность почв обусловлена наличием в ней почвенного поглощающего комплекса. Почвенный поглощающий комплекс (ППК) — это совокупность минеральных, органических и органоминеральных соединений высокой степени дисперсности, нерастворимых в воде и способных поглощать и обменивать поглощенные ионы.

Почва относится к гетерогенным полидисперсным образованиям, для которых коллоидное состояние вещества имеет большое значение. Поглотительной способностью обладают как коллоидные частицы (0,2—0,001 мкм), так и предколлоидная фракция (0,2—1 мкм). Диаметр частиц в 1 мкм представляет собой грань, отделяющую механические элементы с резко выраженной поглотительной способностью. Почвенные коллоиды образуются в процессе выветривания и почвообразования в результате дробления крупных частиц или путем соединения молекулярно раздробленных веществ и, вообще говоря, подчиняются законам, установленным для таких систем в физической и коллоидной химии. В почве хорошо развита поверхность раздела между твердой (дисперсная фаза), жидкой и газообразной (дисперсионная среда) фазами. Между ними постоянно происходят процессы взаимодействия, устанавливается динамическое равновесие. Характерной особенностью почвенных коллоидов является наличие большой суммарной и удельной (поверхность почвенных частиц в м2 или см в единице массы или объема почвы) поверхности. Представление о поверхности коллоидов можно получить при подсчете площади всех сторон кубиков, образованных при дроблении 1 см3 твердого тела (табл. 31).

Как видно из таблицы, при делении 1 см3 вещества таким образом, что каждое ребро нового кубика равно 0,0000001 см, общая поверхность всех кубиков составляет 60 000 000 см2, или 0,6 га.

Удельная поверхность является одним из параметров, определяющих химическую активность почв, так как с увеличением дисперсности частиц их химическая активность возрастает. Удельная поверхность (в м2/г) коллоидов гумусового горизонта различных суглинистых почв составляет:

дерново-подзолистые - 29

серые лесные - 33

черноземы - 48

Особенности поглотительной способности различных почв в значительной степени обусловлены составом почвенного поглощающего комплекса, составом и строением почвенных коллоидов (табл. 32). Почвенно-поглощающий комплекс играет существенную роль в почвообразовательных процессах, в эволюции и генезисе почв. Многие свойства почвы, которые определяют уровень почвенного плодородия (сложение, физико-химические свойства, водный, воздушный, микробиологический и питательный режимы), в значительной мере зависят от природы и состава ППК. Поэтому исследования ППК имеют важное значение для разработки наиболее эффективных приёмов улучшения земель.

2.2. СТРОЕНИЕ И ЗАРЯД ПОЧВЕННЫХ КОЛЛОИДОВ

В почвах всегда присутствуют минеральные, органические и органоминеральные коллоиды, состав и количественное соотношение которых зависит от характера почвообразующих пород и типа почвообразования. Основу коллоидной частицы, называемой, по предложению Г. Вигнера, коллоидной мицеллой, составляет ее ядро, природой которого во многом определяется поведение почвенных коллоидов. Ядро коллоидной мицеллы представляет собой сложное соединение аморфного или кристаллического строения различного химического состава (табл. 32). Обобщенная схема строения коллоидной мицеллы, которой для наглядности придана шарообразная форма, представлена на рис. 35. На поверхности ядра расположен прочно удерживаемый слой ионов, несущий заряд, — слой потенциалопределяющих ионов. Ядро мицеллы вместе со слоем потенциалопределяющих ионов называется гранулой. Между гранулой и раствором, окружающим коллоид, возникает термодинамический потенциал (рис 36), под влиянием которого из раствора притягиваются ионы противоположного знака (компенсирующие ионы). Так, вокруг ядра коллоидной мицеллы образуется двойной электрический слой, состоящий из слоя потенциалопределяющих и слоя компенсирующих ионов Компенсирующие ионы, в свою очередь, располагаются вокруг гранулы двумя слоями Один — неподвижный слой, прочно удерживаемый электростатическими силами потенциалопределяющих ионов (слой Гельмгольца). Гранула вместе с неподвижным слоем компенсирующих ионов называется коллоидной частицей. Между коллоидной частицей и окружающим раствором возникает электрокинетический потенциал (дзета-потенциал), под влиянием которого находится второй (диффузный) слой компенсирующих ионов, обладающих способностью к эквивалентному обмену на ионы того же знака заряда из окружающего раствора. Распределение обменных катионов в почвенном растворе в пределах диффузного слоя около поверхности твердой фазы ППК определяется, согласно теории Гуна и Чэпмена, двумя противоположно направленными силами.