Исследование почв города нижний тагил и его окрестностей на содержание подвижного фосфора



Скачать 286.84 Kb.
Дата27.04.2016
Размер286.84 Kb.
Просмотров2
Скачиваний0
Размер286.84 Kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ ГОРОДА НИЖНИЙ ТАГИЛ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ МБОУ № 40

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ОБЛАСТЬ: ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ ПРЕДМЕТЫ: БИОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЯ, ХИМИЯ



ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЧВ ГОРОДА НИЖНИЙ ТАГИЛ И ЕГО ОКРЕСТНОСТЕЙ НА СОДЕРЖАНИЕ ПОДВИЖНОГО ФОСФОРА

ИСПОЛНИТЕЛЬ: Новиков Роман Олегович

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: Поликарпова Татьяна Алексеевна

Н.Тагил


2012

1. Теоретическая часть

1.1.    Положение фосфора в периодической системе. Электронноестроение, атомные и химические свойства элемента фосфора. Нахождение в природе.......................................

1.2.    Физические и химические свойства простого вещества фосфора. Аллотропные модификации..............................................

1.3.    Основные соединения фосфора. Физические и химические свойства фосфина, оксидов фосфора (+3), (+5), ортофосфорной кислоты, солей ортофосфорной кислоты..................................

1.4.    Фосфор в почве. Значение для развития растений. Фосфорные удобрения.....................................................................

1.5.    Фосфор в организме человека и животных: значение, поступление ..........................................................................

2. Практическая часть

2.1.    Краткие теоретические сведения оптических методов анализа ...

2.2.    Колориметрический метод определения подвижного фосфора

в почве и удобрениях по Кирсанову....................................

2.3.    Результаты исследования почв на содержание оксида фосфора (+5)

2.4.    Анализ количественного содержания оксида фосфора (+5) в исследуемом образце удобрения суперфосфат простой....................

Заключение..............................................................................

Литература

Фосфор — один из важнейших биогенных элементов, необходимый для жизнедеятельности всех организмов. В тканях растений содержание фосфора составляет от 230 до 330 мг на 100 г сухого вещества. Это — элемент — органоген, он играет исключительно важную роль в обмене веществ. Фосфор входит в состав скелета животных, в состав зубов, содержание его в мышцах -

0.27%,    в тканях мозга - 0,38%. В форме фосфата фосфор представляет собой необходимый компонент внутриклеточной аденозитрифосфорной кислоты (АТФ). Гидролиз АТФ сообщает организму необходимый для жизнедеятельности запас энергии. Фосфор входит в состав белков, нуклеиновых кислот, нуклеотидов и других активных соединений [10]. Человек и животные обычно получают достаточное количество фосфора с пищей, растения извлекают его в виде растворимых фосфатов; почва поэтому должна содержать достаточное количество соединений фосфора. Содержание фосфора в земной коре составляет 0,08%. В природе фосфор встречается исключительно в виде соединений, которые являются нерастворимыми в воде. Поэтому для повышения плодородия почв в них вносят фосфорные и другие удобрения. Фосфорные удобрения - это кальциевые и аммонийные соли фосфорной кислоты - составляют половину всех производимых минеральных удобрений.

Актуальность. Выбранная тема не является случайной. Наш город Нижний Тагил находится в черте промышленных предприятий, что влияет на экологическую обстановку. Почва является одним из важнейших объектов окружающей среды, дающей более 90% продуктов питания и сырья для производства самой разнообразной продукции. Почвы сложны и разнообразны по составу. В них содержатся минералы, органические вещества, вода, воздух, различные микроорганизмы, грибки, бактерии и др. В почве происходят сложные физико-химические, биологические и другие процессы. В отличие от других объектов окружающей среды (воздух, вода), где протекают и процессы самоочищения, почва обладает этим свойством в незначительной мере. А для некоторых веществ, в частности для тяжелых металлов, она является ёмким акцептором. Тяжелые металлы прочно сорбируются и взаимодействуют с почвенным гумусом, образуя труднорастворимые соединения. То же может происходить и при внесении фосфорных удобрений в почву. Простой, двойной суперфосфаты будут взаимодействовать с ионами тяжелых металлов и оседать в виде их нерастворимых фосфатов (происходит засоление почв).

Как недостаток, так и избыток фосфора могут неблагоприятно влиять на жизнедеятельность живых организмов - растений, животных и человека.



Цель: проведение исследования почв различных районов города Н.Тагила и экологически чистых районов.

Задачи:

1.    По учебной литературе собрать материал по теме, систематизировать, классифицировать информацию по свойствам атомов элементов подгруппы азота, простым и основным сложным веществам, ими образованным.

2.    Выяснить роль элемента фосфора для развития растений, жизнедеятельности животных и человека, в виде каких соединений фосфор содержится в почве.

3.    Научиться работать с прибором - фотоэлектроколориметром-56 ПМ.

4.    Проколориметрировать стандартные растворы фосфатов, определить оптическую плотность, построить график зависимости D (оптической плотности ) от концентрации оксида фосфора (+5).

5.    Подготовить вытяжки почв, определить содержание оксида фосфора (+5) (мг/кг воздушно-сухого образца).

1. Теоретическая часть

1.1 Положение фосфора в периодической системе. Электронное строение, атомные и химические свойства элемента фосфора. Нахождение в природе.

Фосфор-элемент 5 группы главной подгруппы периодической системы, находящийся в 3 периоде. Основные свойства элемента фосфора приведены в таблице 1 в сравнении с другими элементами, входящими в эту подгруппу.

Таблица 1. Свойства элементов подгруппы азота [7]

Свойства

Азот

N

Фосфор

р

Мышьяк

As

Сурьма

Sb

Висмут

Bi

1. Порядковый номер

7

15

33

51

83

2. Валентные электроны

2s22p3

3s23p3

4s24p3

5s25p3

6s26p3

3. Энергия ионизации, эВ

14,5

10,5

9,8

8,6

7,3

4. Относительная Э.О.

3,07

2,1

2,2

1,82

1,67

5. Степень окисления

+5, +4, +3, +2, +1, -3, -2,-1

+5, +4, +3, +1, -3,-2

+5, +3, -3

+5, +3, -3

+5, +3, -3

6. Радиус атома, нм

0,071

0,13

0,15

0,16

0,18

7. Содержание в земной коре, массовая доля, %

0,04

0,08

0,0005

0,00005

0,00002




Выводы по таблице.

1.    Подгруппу азота составляют 5 элементов: азот, фосфор, сурьма, мышьяк, висмут. Это p-элементы, на внешнем энергетическом уровне их атомы имеют

2 3

по 5 электронов: ns пр . Это полные электронные аналоги.



2.    Сверху вниз в подгруппе радиус атомный увеличивается, т.к. увеличивается число энергетических уровней и подуровней в атомах.

3.    Закономерно без нарушений от азота к висмуту уменьшается энергия ионизации, т.к. увеличивается атомный радиус. Это означает, что неметаллические свойства ослабевают, а металлические увеличиваются.

4.    Закономерно уменьшается электроотрицательность-способность атомов в соединении притягивать к себе связывающую пару электронов.

5.    Высшая степень окисления для всех элементов равна +5, низшая -3, характерна и +3. Сверху вниз увеличивается устойчивость низшей положительной степени окисления.

6.    Характерные валентности: 3; 4; 5. Подробнее рассмотрим валентные возможности фосфора.

c:\docume~1\admin\locals~1\temp\finereader11\tmp4805_files\tmp4805-1.jpg

8. Общее содержание фосфора в земной коре составляет 0,08 %. В природе фосфор встречается только в виде соединений, важнейшее из них-фосфат кальция-минерал апатит. Известно много разновидностей апатита, из которых более известен фторапатит. Разновидности апатита составляют осадочные горные породы - фосфориты. Фосфориты так же входят в состав белковых веществ в виде различных соединений. Содержание фосфора в тканях мозга-0,38 %, в мышцах- 0,27 %.

Самые богатые в мире залежи апатитов находятся близ города Кировска на Кольском полуострове. Фосфориты широко распространены на Урале, в Сибири, Казахстане, Эстонии, Белоруссии и др. Большие месторождения фосфоритов находятся в Северной Африке, Сирии и США. Дополнительные сведения об основных природных минералах, содержащих рассматриваемые элементы, приведены в таблице 2.

Таблица 2. Природные минералы, содержащие элементы 5А подгруппы [7]

Химическая формула

Название

Химическая

формула


Название

NaN03

чилийская селитра

As2S3

аурипигмент

KN03

индийская селитра

Sb2S3

сурьмяный блеск

Ca(N03)2

кальциевая селитра

Bi2s3

висмутовый блеск

Са3(РС>4)2

фосфорит

FeAsS

арсенопирит

3Ca3(P04)2*CaF2

фторапатит







ЗСа3(Р04)2*Са(0Н)2

гидроксилапатит











1.2 Физические и химические свойства простого вещества фосфора. Аллотропные модификации.

Уменьшение неметалличности элемента фосфора по сравнению с азотом сказывается на свойствах его простых веществ. Так, фосфор в отличие от азота

имеет несколько аллотропных модификаций: белый, красный, черный и другие. ^

БЕЛЫЙ ФОСФОР. Воскообразное, бесцветное вещество молекулярного строения. Тетраэдрическая форма- причина высокой внутренней напряженности в молекуле- любой валентный угол равен 60°, а не 90°. Отсюда и высокая химическая активность модификации. Так, белый фосфор самовоспламеняется на воздухе и является очень ядовитым. Как и все вещества с молекулярной кристаллической решеткой, белый фосфор легко плавится и летуч. Он хорошо растворяется в органических растворителях и сероуглероде.

КРАСНЫЙ ФОСФОР. Порошок красно-бурого цвета, не ядовит. Не растворим в воде и сероуглероде. Установлено, что красный фосфор представляет собой смесь нескольких аллотропных модификаций, которые отличаются друг от друга цветом (от алого до фиолетового) и некоторыми другими свойствами. Красный фосфор имеет полимерное строение, что резко уменьшает химическую активность и способствует повышению температуры плавления- у белого этот параметр +44°С, у красного +590°С.



c:\docume~1\admin\locals~1\temp\finereader11\tmp4805_files\tmp4805-2.jpg

Рис. 1. Строение молекулы белого фосфора и строение красного фосфора

ЧЕРНЫЙ ФОСФОР. По внешнему виду похож на графит, жирный на ощупь, обладает полупроводниковыми свойствами. Черный фосфор еще менее активен, т. к. имеет слоистую структуру с валентными углами 90°, а отсюда гораздо меньше напряженность связей. Между слоями связь существенно слабее, поэтому черный фосфор и напоминает графит.

Фосфор взаимодействует со многими простыми веществами- кислородом, галогенами, серой и некоторыми металлами, проявляя окислительные и восстановительные свойства. Например:

2Р + 3S = P2S3    2Р + ЗСа = Са3Р2

Р°-Зе = Р+3 2 - восстановитель S°+2e = S'2 3

Са° - 2е = Са+2 3

Р° + Зе = Р’3 2 - окислитель


Реакции с белым фосфором идут легче, чем с красным. Фосфор взаимодействует с некоторыми сложными веществами, например: ЗР +5HN03 + 2Н20 = ЗН3Р04 + 5NO

Р° - 5е = Р5 3 - восстановитель N+5 + Зе = IST2 5

1.3 Основные соединения фосфора. Физические, химические свойства фосфина, оксидов фосфора (+3) и (+5), ортофосфорной кислоты.

ФОСФИН, РН3. При обычных условиях газ с очень неприятным запахом. По сравнению с аналогичным соединением азота (NH3) менее устойчив, поскольку радиус атомный фосфора больше, чем у азота , длина связи Р-Н больше , чем N-H, поэтому энергия связи уменьшается. На воздухе фосфин самовоспламеняется: 2РН3 + 402 = Р2О5+ ЗН20. Молекула фосфина пирамидальна, угол между связями 93,6°.

c:\docume~1\admin\locals~1\temp\finereader11\tmp4805_files\tmp4805-3.jpg

Фосфин является сильным восстановителем. За счет неподеленной пары электронов у фосфора фосфин может участвовать в реакциях с сильными кислотами: РН3 + HJ = PH4J. Из-за неустойчивости связи Р-Н фосфин прямым способом не получают, а получают действием воды на фосфиды:

Са3Р2 + 6Н20 = ЗСа(ОН)2 + 2РН3 f .

ОКСИД ФОСФОРА (+3), Р203 или, вернее, Р406. Воскообразная кристаллическая масса, плавящаяся при +22,5°С. Получают оксид при сжигании фосфора в недостатке кислорода: 4Р + 302 = 2Р2034Об). Степень окисления +3 для фосфора менее устойчивая, чем +5. Поэтому Р203 - сильный восстановитель. Так, на воздухе при +50-60°С он самоокисляется:

Р203 + 02 = Р2054Ою). Оксид фосфора (+3) очень ядовит. С холодной водой он медленно реагирует с образованием двухосновной ортофосфорис-той кислоты: Р203 + ЗН20 = 2Н3Р03.

c:\docume~1\admin\locals~1\temp\finereader11\tmp4805_files\tmp4805-4.jpg

ОКСИД ФОСФОРА (+5), Р2О5 ( Р4Ою). Белый гигроскопичный порошок, получают его при горении фосфора в избытке воздуха или кислорода. Он очень энергично взаимодействует с водой, а так же отнимает воду от других соединений, его используют как осушитель газов и жидкостей:

Р205 + ЗН20 = 2НРОз, метафосфорная кислота ,

Р205 + ЗН20 = 2Н3Р04, ортофосфорная кислота, избыток

Оксиды фосфора намного прочнее аналогичных соединений азота, что можно объяснить ослаблением неметаллических свойств у фосфора. ОРТОФОСФОРНАЯ КИСЛОТА, Н3Р04. В чистом виде кристаллическое вещество с температурой плавления, равной +42° С. С водой кислота смешивается в любых соотношениях. В отличии от азотной кислоты не является окислителем и не разлагается при нагревании,что объясняется наибольшей устойчивостью степени окисления (+5) из всех возможных у фосфора. Кислота имеет большое практическое значение, т. к. ее соли - фосфаты - используют в качестве удобрений. В промышленности ортофосфорную кислоту получают двумя способами: экстракционным и термическим. По первому способу измельченный фосфат кальция обрабатывают серной кислотой:

Са3(Р04)2 + 3H2S04 = 2Н3Р04 + 3CaS04| .

Сульфат кальция выпадает в виде осадка, а кислота остается в растворе. Вместе с кислотой в раствор переходят многие примеси- сульфаты железа, алюминия и др. Такая кислота идет на производство удобрений. По второму способу сначала получают фосфор восстановлением природного фосфата в электропечи, затем он окисляется до оксида фосфора (+5), который взаимодействует с водой. Получается чистая кислота с концентрацией до 80%.

СОЛИ ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ. В молекуле ортофосфорной кислоты все атомы водорода соединены с атомами кислорода:

Н-0\

Н-О-Р = О Н-О/



В водном растворе кислота подвергается ступенчатой диссоциации. Будучи трехосновной, она образует соли- фосфаты - трех видов:

1)    фосфаты - замещены все атомы водорода в фосфорной кислоте, например: К3Р04 - фосфат калия, (NH4)3 Р04 - аммония;

2)    гидрофосфаты - замещены два атома водорода кислоты, например: К2НР04 - гидрофосфат калия, (NH4)2HP04 - гидрофосфат аммония;

3)    дигидрофосфаты - замещен один атом водорода кислоты, например: КН2Р04 - дигидрофосфат калия, NH4H2P04 - дигидрофосфат аммония.

Все фосфаты щелочных металлов и аммония растворимы в воде.

Из кальциевых солей фосфорной кислоты растворяется в воде лишь дигидрофосфат кальция Са(Н2Р04)2. Гидрофосфат кальция СаНР04 и фосфат кальция Са3(Р04)2 растворимы в органических кислотах (органические кислоты содержатся в подзолистых и торфяных почвах) [9].



1.4 Фосфор в почве. Значение для развития растений.

Общее количество фосфора на нашей планете примерно 1019 тонн, из них Ю15 тонн сосредоточено в земной коре, которая в среднем содержит 0,08-0,12 весовых процентов фосфора; атомы фосфора составляют 0,04-0,07% от общего числа атомов земной коры (Соколов, 1960г). Благодаря высокой реак-ционой способности фосфор в свободном состоянии в природе не встречается. В почвах он всегда содержится в пятивалентном виде, т.е. соответствует оксиду фосфора(+5), который с водой и другими элементами образует обширную группу кислородсодержащих соединений-фосфорных кислот и фосфатов. В зависимости от числа молекул воды, замещённых водородов, а так же количества тетраэдров Р04 " и способов их соединения между собой фосфаты образуют химические соединения, различные по растворимости в воде, содержанию фосфора, физическим, химическим и другим свойствам. Почти все соединения почвенных фосфатов (минеральных и органических форм) являются ортофосфатами (мономерами и полимерами). Последние время фосфаты вносятся в почву в виде удобрений, а так же в составе дизенфицирующих веществ. Валовый фосфор почвы состоит из органических и минеральных соединений. Соотношение между фракциями органических и минеральных форм фосфора, их качественный и количественный состав в различных типах почв различен. Определение запаса фосфора и отдельных фракций имеет теоретическое и практическое значение.

Содержание фосфора в тканях растений 230-3 50мг на 100 г сухого вещества. Определение степени обеспеченности растений питательными веществами может быть визуальным и химическим. Нарушение нормального питания растений и обмена веществ в них вызывает не только недостаток, но и избыток отдельных элементов.

НЕДОСТАТОК ФОСФОРА. Общим признаком фосфорного голодания служит тёмно-зелёная с голубоватым оттенком, фиолетовая или пурпуровая окраска листьев, по краям нижних листьев появляются пятна бурого цвета [8]. Резко уменьшается образование и развитие репродуктивных органов, цветки мелкие, опадающие, соцветия плохо озернённые. У картофеля, в частности, ухудшается качество клубней, в мякоти образуются бурые пятна, которые при варке затвердевают. У всех видов капусты вдоль жилок снизу старых листьев пурпуровая окраска, рост задержан. У томатов при дифиците фосфора сначала краснеют снизу старые листья, а позже-всё растение. Плоды поздно развиваются, мелкие. У бобовых недостаток фосфора вызывает задержку роста (растения-карлики), покраснение стеблей, цветение и плодоношение задержаны [8]. Чтобы полнее выявить условия питания растений и более эффективно применять удобрения, очень важно располагать данными диагностики в отдельные фазы развития растений и результатами анализа почвы.



1.5 Фосфор в организме человека и животных: значение, поступление.

Фосфор - один из важнейших биогенных элементов, необходимый для жизнедеятельности всех организмов. Присутствует в живых клетках в виде орто- и пирофосфорных кислот и их производных. Благодаря особенностям химического строения, атом фосфора способен к образованию богатых энергией связей. В процессе биологической эволюции именно фосфорные соединения стали основными, универсальными хранителями генетической информации и переносчиками энергии во всех живых системах. Другая важная роль соединений фосфора в организме заключается в том, что ферментативное присоединение фосфорильного остатка к различным органическим соединениям служит как бы « пропуском « для участия в обмене веществ, и , наоборот, отщепление фосфорильного остатка исключает эти соединения из активного обмена. Главную роль в превращениях соединений фосфора в организме человека и животных играет печень. Обмен фосфорных соединений регулируется гормонами и витамином Д. Содержание фосфора в тканях морских животных 1400-1800 мг на 100 г сухого вещества, у наземных -1700-4400, у бактерий -около 3000, в организме человека особенно много фосфора в костной ткани (более 500), в тканях мозга (около 4000) и в мышцах (120- 140). Суточная потребность человека в фосфоре 1-2 грамма (у детей она выше, чем у взрослых). Баланс фосфора в организме зависит от общего состояния обмена веществ. Нарушение фосфорного обмена приводит к глубоким биохимическим изменениям, в первую очередь в энергетическом обмене. При недостатке фосфора в организме животных и человека развиваются остеопороз и другие заболевания костей.

Животные обычно получают достаточное количество фосфора с пищей, растениями фосфор извлекается в виде растворимых фосфатов.

Важная роль фосфора в регуляции обменных процессов обуславливает высокую чувствительность многих ферментативных систем живых клеток к действию фосфорорганических соединений. Это обстоятельство используется в медицине при разработке лечебных препаратов [5].



2. Практическая часть

2.1 Краткие теоретические сведения оптических методов анализа

Любое вещество поглощает и отражает электромагнитное излучение. Вещества, поглощающие излучение с длиной волны от 400 до 760 ммк (видимый свет), окрашены. Наряду с поглощением и отражением видимого света для анализа часто используют поглощение излучения в ультрафиолетовом ( 200-400 ммк ) и инфракрасном ( 0,8 - 25 мк) участках спектра. Характер и величина поглощения и отражения света зависят от природы вещества и его концентрации в растворе. Это и используют для качественного и количественного анализа оптическими методами, в частности методами светопоглоще-ния.

•    Если пропустить через слой вещества (раствора) пучок света с интенсивностью 10, то после прохождения интенсивность уменьшается до It. Отношение It/Io = T (1) характеризует пропускание (поглощение) света. Величина

Т может изменяться от 0 до 1. Её выражают в процентах. Если Т отнесена к слою в 1 см толщиной, то она называется коэффициентом пропускания. Обычно используют отрицательный логарифм Т: - lgT = D (2) или D = lg I0 / It, D называют оптической плоскостью. Она может быть любой от 0 до бесконечности, но современные приборы позволяют определять D не более 2.

•    В соответствии с основным законом калориметрии - законом Бугера --Ламберта - Бера между поглощением излучения раствором и концентрации в нём поглощающего вещества (С) существует зависимость: It = 1о *Ю'Е 1 с (3), где С - концентрация вещества, поглощающего свет, г моль / л; 1 - толщина слоя раствора, поглощающего свет, см; в - молярный коэффициент поглощения, он зависит от природы вещества, поглощающего свет, от выбранной длины волны и от температуры. Используя уравнение 1: Т = 10 "81 с (4). Используя уравнение 2: D = sic, откуда видно, что D прямопропорционально концентрации вещества в растворе, и график зависимости D от С будет выражаться прямой линией, идущей из начала координат [1].



c:\docume~1\admin\locals~1\temp\finereader11\tmp4805_files\tmp4805-5.jpg

Фотоколориметрия Интенсивность прошедшего через раствор света меняется не только от концентрации и высоты слоя раствора, но и от изменения интенсивности входящего светового потока. При фотоколориметрических определениях об интенсивности прошедшего через раствор света можно судить по силе фототока.

Определения проводят в фотоколориметрах (ФЭКах). Наиболее распространены ФЭКи « двуплечие » - с 2 фотоэлементами, каждый из которых снабжен диафрагмой. И оба фотоэлемента включены в общую схему так, чтобы даваемые ими фототоки имели противоположные направления. При одинаковой освещенности обоих фотоэлементов (одинаковая окраска стандартного и испытуемого растворов) токи от них в цепи гальванометра взаимо компенсированы и стрелка гальванометра стоит на «О». Разница в интенсивности окраски вызовет изменение фототока, которое можно будет заметить по отклонению стрелки гальванометра.

В лабораторных условиях применяют ФЭК-56, ФЭК-56М и др. Источником света в приборе служит лампа накаливания и ртутнокварцевая лампа сверхвысокого давления. С этими лампами возможна работа в диапазоне длин волн от 315 до 630 ммк. Световой поток от источника света через светофильтр попадает на призму, делящую пучок на правый и левый. Источник света помещен так (в фокусе линз), что световые пучки, отражаясь от зеркала, выходят параллельными. Далее световые потоки проходят через кюветы и попадают на линзы. В фокусе линз помещены матовые стекла, за которыми расположены фотоэлементы. В правый поток могут последовательно включаться кюветы с раствором и растворителем. Раздвижная диафрагма при вращении связанного с ней барабана меняет свою площадь, поэтому меняет интенсивность светового потока, падающего на правый фотоэлемент. Диафрагма, расположенная в левом пучке, ослабляет интенсивность светового потока, который падает на левый фотоэлемент. Левый пучок является компенсационным, правый - измерительным. На задней стенке корпуса помещен осветитель, позволяющий регулировать положение ламп вращением нескольких винтов [4].



2.2 Колориметрический метод определения подвижного фосфора в почве и удобрениях по Кирсанову

РЕАКТИВЫ: 1. раствор 0,2 молярной соляной кислоты;

2.    раствор 0,1 молярной соляной кислоты;

3.    молибденовые реактивы А и Б;

4.    оловянная палочка или хлорид олова (+2) с концентрацией

2,5%;


5.    образцовые растворы фосфатов.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА МОЛИБДАТА АММОНИЯ (РЕАКТИВ А)

На аналитических весах отвешивают 50 г молибдата аммония и помещают в стакан, приливают 200-300 мл дистиллированной воды и нагревают до 50-60 градусов Цельсия. После растворения пореносят в мерную колбу на 500 мл, охлаждают, доводят объём дистиллированной водой до метки. К 100 мл приготовленного раствора приливают 200 мл соляной кислоты (плотность раствора = 1,18- 1,19 г/мл) и 100 мл диет. воды. Реактив бесцветный или имеет жёлтый оттенок. Его можно хранить долгое время в склянке из коричневого стекла с притертой пробкой. Из реактива А готовят реактив Б. Берут один объём реактива А, к нему добавляют четыре объёма диет. воды. Реактив должен быть бесцветным и его хранят в склянке из коричневого стекла. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОЛОВЯННОЙ ПАЛОЧКИ. Палочку размером 3-4 мм готовят из химически чистого олова. Его расплавляют в фарфоровой чашке, т. к. олово легко окисляется при повышенной температуре, необходимо избегать перегрева. Для этого следует нагревать чашку на электроплитке или на горелке с асбестовой сеткой, положенной на чашку. Расплавленное олово при помощи водоструйного насоса втягивают в тонкостенную трубочку с внутренним диаметром 3-4 мм, предварительно нагретую. Когда трубка с оловом остынет, её разбирают. Т.о. получают хорошую оловянную палочку (без пустот и раковин на поверхности).

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА ХЛОРИДА ОЛОВА (+2). 2,5 г олова при температуре растворяют на водяной бане в 100 мл с массовой долей НС1 10%

(раствор готовят в день проведения анализа). Для устранения мути, обусловленной присутствием в реактиве некоторого количества хлорида олова (+4), к горячему раствору добавляют несколько крупинок металлического олова, наструганного напильником.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВЫХ РАСТВОРОВ ФОСФАТОВ. На

аналитических весах отвешивают 0,2424 г химически чистого Са(Н2Р04)2, навеску растворяют в 0,2 М растворе соляной кислоты и этой же кислотой раствор доводят до 1л ( Са(Н2Р04)2 может быть заменен КН2Р04 - тогда

0,1917г вещества растворяют в 0,2 М растворе соляной кислоты ). Из этого основного раствора (100 мг Р205 в 1л) готовят рабочий раствор фосфата. В мерные колбы по 100 мл, пронумерованные от 1 до 12, наливают пипеткой 2,5; 5,0; 7,5; 10,0; 12,5; 15,0; 17,5; 20,0; 25,0; 25; 30,0; 40,0; 50,0 мл основного раствора фосфата. Колбы доливают 0,2 М раствором соляной кислоты до 100 мл, закрывают пробками и хорошо перемешивают. Полученными растворами пользуются для приготовления шкалы образцов в пробирках, с которыми сравнивают исследуемые растворы.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ШКАЛЫ СТАНДАРТНЫХ РАСТВОРОВ. Отобрать 12 одинаковых пробирок. Разместить их в штативе и пронумеровать. В каждую пробирку пипеткой перенести по 5 мл соответствующего образцового раствора стандартной шкалы из мерных колб ёмкостью 100 мл и прилить по 5 мл реактива Б. При наличии одной пипетки , её нужно постоянно ополаскивать диет, водой или начинать отбор проб с образцовых растворов, имеющих наименьшую концентрацию и постоянно переходить к растворам с большей концентрацией. Растворы в пробирках перемешивать оловянной палочкой пока не появится устойчивая окраска (20-30 сек). Можно воспользоваться 0,2% раствором хлорида олова (+2), прибавляя его по 0,5 мл Растворы колориметрировали на ФЭКе (длина волны = 670 нм, кювета 5,075) Результаты измерений приведены в таблице 3.


№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Устанд.

р-ра,мл


2,5

5,0

7,5

10,0

12,5

15,0

17,5

20,0

25,0

30,0

40,0

50,0

Р2О5 в мг в 100мл

0,25

0,5

0,

75


1,0

1,25

1,50

1,75

2,0

2,5

3,0

4,0

5,0

Р205 в ст. р-ре на 100г

1,25

2,5

3,

75


5,0

6,25

7,5

8,75

10,0

12,5

15,0

20,0

25,0

Р2О5,

мг/кг


12,5

25

37,

5


50,0

62,5

75

87,5

100

125

150

200

250

D станд р-ра

0,01

0,

05


0,

15


0,20

0,25

0,33

0,37

0,41

0,55

0,75

0,89

1,12



2.3 Результаты исследования почв на содержание оксида фосфора (+5)

Определение доступного для растений фосфора связано с извлечением из почвы Н3РО4 0,2 М раствором соляной кислоты. Ортофосфорную кислоту в вытяжке обнаруживают молибдатом аммония в присутствии олова,при этом образуется комплексное соединение синего цвета (молибденова синь) состава М0О3' Мо203 ‘ пН20. Интенсивность окраски находится в прямом отношении к содержанию в ней фосфора. Сравнение окраски вытяжки со стандартным раствором даёт возможность количественного определения фосфора в почве. МЕТОДИКА ОТБОРА ОБРАЗЦОВЫХ ПОЧВ. Отбор - методом «конверта» на глубине 10 метров. Измельченную почву перемешивают и рассыпают в виде квадрата, делят на 4 части, 2 противоположные отбрасывают, 2 другие соединяют, так повторяют несколько раз, после пробы высушивают до воз-душно-сухого состояния и анализируют.

ХОД АНАЛИЗА:

1.    Навеску воздушно-сухой почвы 5г поместить в колбу на 100мл.

2.    Пипеткой прилить 25мл 0,2М раствора соляной кислоты.

3.    Содержимое колбы взболтать в течение 1 минуты, дать отстояться 15 минут, отфильтровать.

4.    5мл фильтрата перенести в пробирку пипеткой.

5.    Прилить 5мл реактива Б.

6.    Раствор перемешать оловянной палочкой до получения постоянной голубой окраски (можно воспользоваться 2мл 2,5% раствором хлорида олова (+2).

7.    Полученный раствор колориметрировать, результаты занести в таблицу.



Таблица 4. Содержание Р2О5 в исследуемых образцах почв (мг /кг)

№ п/п

Наимен

ование


исслед.

образца


Dj

d2

D3

Бсредн.

Содерж

ание


р2о5,

мг/кг


пдк

1

Пос.Гор

буново


0,15

0,155

0,158

0,154

36




2

Выя

(к/т


«Урал»)

0,32

0,319

0,32

0,32

72




3

Тагилст

рой(сто


ловая

«Метал


лург)

0,189

0,19

0,19

0,19

45




4

Вагонка

(кафе


«Огни

Вагонк


и»

0,186

0,178

0,18

0,18

43

200

5

Центр

(театр


Кукол)

0,24

0,269

0,26

0,273

64




6

ГГМ

(Универ


сам)

0,197

0,196

0,192

0,195

46




7

Серов-

ский


тракт.

глубине



леса)

0,87

0,86

0,85

0,86

180




8

п.Лая

(лес,дорог нет)



0,54

0,56

0,52

0,54

128




9

сад “Черёмушки”

1,51

1,50

1,46

1,49

360







Анализ количественного содержания оксида фосфора (5) в исследуемом образце удобрения саперфосфат простой.

Ход анализа:

1.    Навеску удобрения 0,5 г растворить дистиллированной водой (три параллели).



2.    Раствор поместить в колбу емкостью 100 мл.

3.    Довести до метки 0,2 м. раствором соляной кислоты.



4.    Содержимое колбы взболтать, отфильтровать.

5.    5 мл фильтрата перенести в пробирку пипеткой.

6.    Прилить 5 мл реактива Б.

7.    Прибавить 0,2 мл раствора хлорида олова с массовой долей 2.5 %, растворы колориметрируют и записывают результаты в таблицу № 5.

После выполнения работы, пользуясь таблицей, определить количество фосфора, содержащегося в 100 г. суперфосфата. Степень обеспеченности удобрения фосфором дает основания делать заключения о нуждаемости растений в фосфорных удобрениях.





п\п

Наименование образца удобрения

Оптическая

плотность

Содержание Р205 мг\100г

Содержание Р205 мг\кг

пдк

1.

Простой'>Суперфосфат

Простой

OO^f




6.S

6 Sb.iесххб

7

9

2.

Суперфосфат

Простой

0040 V

Го 041







1^0.000

3.

Суперфосфат

Простой

0tO4O J










4*.

Результаты анализа суперфосфата показали, что содержание фосфора в удобрениях не соответствует нормам ПДК,что может являться результатом использования некачественного сырья для производства удобрений с целью экономии.

Рекомендации: используя удобрения необходимо учитывать их несовершенность, некачественность, учитывать возможное нахождение различных примесей ионов, которые могут оказать неблагоприятное воздействие на урожай, состояние почвы и экологическую среду в целом.

c:\docume~1\admin\locals~1\temp\finereader11\tmp4805_files\tmp4805-6.jpg

c:\docume~1\admin\locals~1\temp\finereader11\tmp4805_files\tmp4805-7.jpg

c:\docume~1\admin\locals~1\temp\finereader11\tmp4805_files\tmp4805-8.jpg

В ходе работы удалось собрать достаточно большой и интересный материал о свойствах атомов элемента фосфора, простых и сложных веществ, ими образованных. Выявлено значение элемента фосфора для развития растений и жизнедеятельности животных и человека. Поскольку животные получают достаточное количество фосфора с пищей, а растения извлекают его из почвы в виде растворимых фосфатов, то важно располагать данными диагностики и результатами анализа почв. Нами для количественного определения оксида фосфора (+5) был выбран спектрофотометрический метод анализа, в ходе чего было установлено содержание Р2О5 в почвах различных районов города Нижнего Тагила, лесных массивов и частного подворья.



Выводы:

1.    Городские почвы содержат малое количество оксида фосфора (+5), Р2О5, это связано с антропогенным воздействием промышленных предприятий, которые выбрасывают большую часть оксидов серы и азота, за счёт кислой реакции почвы идёт вымывание фосфатов.

2.    Лесные почвы менее подвергнуты антропогенному влиянию заводов, поэтому содержание оксида фосфора (+5) там соответствует норме ( 180-200 мг/кг).

3.    Садоводы-любители своим незнанием агрохимии (часто жалуясь, что у них ничего не растёт нормально, вносят ежегодно из компостной ямы компост, в котором есть суперфосфат), наоборот, засоляют почву компостом, и поэтому происходит снижение урожая.



Предложения:

1. Прежде чем вносить компост в почву или фосфорные удобрения, следует проанализировать почву на участке на содержание фосфатов, нитратов и других удобрений, а потом вносить удобрения или подкармливать растения.



Литература:

1.    Алексеев В. И. Количественный анализ. - М., 1963.

2.    Агрохимические методы исследования почв. - М., 1975.

3.    Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. - М., 1998.

4.    Булатов М. И., Калинкин И. П. Практическое руководство по фотоколориметрическому и спектрофотоколориметрическому методам анализа. - Л., 1990.

5.    Краткая химическая энциклопедия, т. 5. - М., 1987.

6.    Рапопорт С. М. Медицинская биохимия, пер. с нем. - М., 1966.

7.    Раскатова Е. А. Свойства атомов элементов и простых веществ, учебные материалы по неорганической химии. - Н. Тагил, 1998.

8.    Сударкина А. А., Евсеева П. П. Химия в сельском хозяйстве. - М., 1986.

9.    Хомченко Г. П. Химия для подготовительных отделений. - М., 1990.



10.Шилов    В. И., Раскатова Е. А. Физиологические функции химических элементов и их соединений. - Н. Тагил, 1993.

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал