Дурынина Е.П., Егоров В.С. Агрохимический анализ почв, растений, удобрений

Подождите немного. Документ загружается.

воздуха в открытых пакетах при температуре 50-60°С в течение 3-4 ч.

Превышать указанные интервалы температуры и времени не следует.

Длительное нагревание прн высокой температуре приводит к

термическому разложению многих азотсодержащих веществ и

карамелизации углеводов растительной массы.

Растительные образцы с большим содержанием воды-

корнеплоды, фрукты, ягоды и т.п. разделяют на сегменты так, чтобы в

анализ попали периферийные и центральная части плода. Набор

сегментов для пробы составляют из сегментов больших, средних и

маленьких плодов илн клубней в соответствующем соотношении их в

урожае. Сегменты средней пробы измельчают и фиксируют в

эмалированных кюветах.

Если образцы объёмны, то надземную часть растений: листья,

стебли, цветы, черешки, корзинки н т.д. непосредственно перед

фиксацией измельчают ножом или ножницами и быстро закрывают в

пакеты.

Если в образцах предполагается определение только набора

химических элементов, их можно не фиксировать, а высушить прн

комнатной температуре. Однако высушивание растительного

материала лучше провести в термостате при температуре 40-60

С так

как при комнатной температуре возможно загнивание массы и

загрязнения пылевыми частицами из атмосферы.

Не подвергают температурной фиксации образцы зерна и

семян, но высушивают их при температуре не выше 30°С.

Лиофилизация растительного материала (высушивание путём

возгонки) основана на испарении льда минуя жидкую фазу.

Высушивание материала при лиофилизации проводится следующим

образом: отобранный растительный материал замораживают до

твёрдого состояния, заливая образец жидким азотом. Затем образец

помещают в лиофилизатор где при низкой температуре и в условиях

аакуума происходит высушивание. При этом влага поглощается

специальным осушителем (реактивом) в качестве которого

используется силикагель, хлористый кальций и т.д. Лиофильная сушка

подавляет ферментативные процессы, но сами ферменты сохраняются.

4.3.

Размол растительных образцов и их хранение.

Размол растений проводят в воздушно-сухом состоянии.

Скорость размола увеличивается, если образцы предварительно

подсушиваются в термостате. Отсутствие в них гигроскопической

влаги определяется визуально: хрупкие, легко разламывающиеся в

руках стебли и листья - наиболее пригодный материал для размола.

Образцы для размола можно предварительно измельчить ножницами.

Для размола объёмных образцов, весом более 30 г, используют

лабораторные мельницы

ПРП-1,

для размола небольших проб

используют бытовые кофемолки типа "Пирует". При очень малых

количествах растительные пробы можно измельчить в фарфоровой

ступке с последующим пропусканием материала через сито.

Измельчённый материал просеивается через сито. Диаметр

отверстий зависит от специфики анализа: от I мм до 0.25 мм. Если в

анализе не оговаривается особо тонина помола материала, берут сито I

мм.

Часть материала, не прошедшая через сито, повторно измельчается

на мельнице или в ступке. "Отброс" растительного материала не

допускаетсядак как это изменяет состав средней пробы. Например,

при размоле зерна на сите остаются отруби, которые с трудом

измельчаются и не проходят через сито с первого просеивания.

«Отброс» отрубей приводит к грубым ошибкам при анализе, в

результате анализируется мука грубого помола (в основном

эндосперм), а не целое зерно.

После размола каждого образца рабочие органы мельницы и

рабочую емкость тщательно очищают ёршиком и сухой

хлопчатобумажной тканью. Только после этого приступают к размолу

следующего образца.

При большом объёме размолотых образцов можно снизить

объём, перейдя от средней лабораторной пробы к средней

аналитической, вес последней составляет 10-50 г, а для зерна не менее

100 г. Отбор производится методом квартования. Лабораторная проба

равномерно распределяется на бумаге или стекле в виде круга или

квадрата. Шпателем делится на мелкие квадратики (2-3 см) или

сегменты. Материал из несмежных квадратиков отбирается в

аналитическую пробу.

4.4. Определение в растениях "сырой" золы

Сухое вещество растений содержит в себе как органические,

так и минеральные соединения. Последние остаются после сжигания

органического вещества в виде "сырой" золы и составляют в среднем

от 5 до 15 % сухого вещества растений. "Сырой" золу называют

потому, что в ней, помимо зольных элементов растений, содержатся

некоторые примеси- углистые частицы, песчинки, плохо смытая почва.

Количество золы и ее состав зависят от вида, органа, возраста

растений, почвенно-климатических условий, применяемых форм и доз

минеральных удобрений и других факторов.

Для определения в растениях "сырой" золы используют метод

сухого озоления растительного материала.

Метод основан на сжигании органического вещества при

высокой температуре в муфельной печи. Метод прост и может

использоваться во всех лабораториях. В полученной этим путйм золе

можно определить те элементы, которые не теряются вследствие

образования легколетучих соединений при температуре 500-600°С. К

ним относятся калий, кальций, магний, алюминий, марганец и т.д.

Можно проводить озоление как сухих, так н свежих растений.

4.4.1.

Ход анализа

Фарфоровые чашечки объёмом 25-50 мл в течение 2-3 ч.

прокалить в муфельной печи при температуре 500-600°С, доведя до

постоянного веса. Взвешивать на аналитических весах с точностью до

± 0.0002 г. Поместить в эксикатор.

На аналитических весах с такой же точностью взять 1 г

воздушно-сухого растительного материала. Навеску в чашечке

укладывать рыхло для свободного доступа кислорода. Во время

озоления содержимое чашечки не перемешивают.

Первоначальное озоление растительного материала ведут

при доступе воздуха на электроплитке или газовой горелке.

Нафевание слабое, обугливание осуществляется без возгорания и

покраснения пробы. Если наблюдается покраснение, чашку снимают и

возгорание прекращают, накрывая пробу часовым стеклом.

Через 15-20 мин., когда материал почернеет и прекратится

выделение дыма, перенести чашечки в нагретую муфельную печь.

Вести озоление в течение 1.5-2 ч. при температуре не выше

500°С, так как при более высокой температуре будут потери хлорида

калия, хлорида натрия, оксида фосфора и натрия.

6. Осторожно перенести чашечки в эксикатор, охладить до

комнатной температуры и взвесить на аналитических весах.

Повторить прокаливание чашек с навеской в течение 40-60

мин, охладить и взвесить.

8. Проводить прокаливание до получения постоянного веса

чашки с золой. Обычно это достигается после второго прокаливания.

Если вес золы после третьего прокаливания увеличивается, анализ

прекращают, ведут расчет на меньшую величину.

4.4.2. Расчёт

Зола [%] =

Ч>0 .

где:

вес золы, г; Н - навеска воздушно-сухого материала, взятого

для озоления, г; 100 - для выражения в процентах.

Вес золы а определяется по разности между последним весом

чашечки с золой и весом пустой прокаленной чашечки.

4.4.3. Форма записи

Вари-

ант

опыта

№

чаш

ки

вес

чаш

ки.

вес чашки

с навеской

навес-

ка,

вес

чашки

золой, г

вес

золы,

зола,

4.5. Растворение золы

Для определения качественного состава "сырой золы" её надо

растворить.

4.5.1.

Ход анализа

Золу в чашечке следует осторожно смочить несколькими

каплями дистиллированной воды для избежания потерь.

Прилить 5 мл 20%-ного раствора НО. и тщательно

размешать содержимое чашечки небольшой стеклянной палочкой.

Работу вести под тягой.

Прилить 15-20 мл горячей дистиллированной воды для

более полного растворения золы и снижения концентрации раствора

перед фильтрованием.

Фильтровать раствор по палочке через небольшую воронку

с беззольным фильтром в мерную колбу на 100 мл, промывая чашечку

и фильтр несколько раз горячей дистиллированной водой.

Охлаждённый раствор довести до метки водой, закрыть

пробкой, взболтать.

В полученном растворе определяют содержание калия на

пламенном фотометре, кальция и магния комплексонометрически.

Фосфор можно определить, фотометрически, если безупречно

проведено озоление растительного материала.

4.6. Мокрое озоление растительного материала по

К. Гинзбург и определение азота, фосфора,

калия из одной навески

В основу метода положены реакции гидролиза и окисления

органических веществ растений смесью серной и хлорной кислот в

соотношении 10:1, при нагревании. Основным окислителем является

хлорная кислота

{НСЮ4).

Везазотистые органические вещества окисляются до воды и

углекислоты, высвобождая зольные элементы в виде оксидов.

Азотсодержащие органические соединения гидролизуются и, в

конечном счете, окисляются до воды и углекислоты, освобождают азот

в виде аммиака, который немедленно связывается серной кислотой.

Таким образом, в растворе находятся зольные элементы в виде

оксидов и азот в форме сернокислого аммония и аммонийной соли

хлорной кислоты.

Метод мокрого озоления исключает потери азота, фосфора и

калия в виде их оксидов, так как растительное вещество оголяется при

температуре 332°С. Это температура кипения серной кислоты, у

хлорной кислоты значительно меньшая температура кипения - 121°С.

Необходимо помнить, что при добавлении избытка хлорной

кислоты в процессе озоления происходят значительные потери азота

(до 50

%).

4.6.1.

Ход анализа

Навеску размолотого воздушно-сухого растительного

материала 0.2 - 0.5 г, взятую на аналитических весах с точностью до ±

0.0001

г, помещают в колбу Кьельдаля.

Навески в колбах Кьельдаля заливают смесью серной и

хлорной кислот в объёме 5.0 - 10.0 мл (соотношение 10:1) и тщательно

перемешивают круговым вращением колбы, осторожно встряхивая.

Оставляют колбы в лотке на 1.5-2 ч. (можно на ночь) для

первичного озеленил растительного материала при комнатной

температуре.

После этого колбы устанавливают на нагревательные

приборы для дальнейшего озоления и нагревают на слабом огне до

образования однородной коричнево-бурой массы.

Температуру озоления повышают до слабого кипения

раствора и продолжают озоление до полного его обесцвечивания.

Если раствор продолжает оставаться окрашенным в жблтый

или темно-бурый цвет, колбы охлаждают, добавляют 2-3 капли

хлорной кислоты и продолжают нагревание. Количество хлорной

кислоты, добавленное сверх указанной нормы, ускоряет процесс

озоления, но приводит к существенным потерям азота в пробе.

Параллельно проводят контрольное озоление исходных

реактивов без растительной пробы в аналогичном режиме.

После окончания озоления колбы Кьельдаля охлаждают на

воздухе, затем в них приливают 10 мл дистиллированной воды и после

перемешивания содержимого вновь охлаждают, доливают около 60 мл

горячей дистиллированной воды.

Раствор из колбы Кьельдаля количественно переносят в

мерную колбу на 100 мл. При этом колбу Кьельдаля многократно

промывают небольшими (около 5 мл) порциями горячей

дистиллированной воды, сливая промывные воды в мерную колбу.

После охлаждения объем в мерной колбе доводят до метки

дистиллированной водой и после этого, закрыв пробкой

перемешивают.

В растворе определяют общий азот, фосфор и калий по

соответствующим методикам.

4.6.2. Реактивы

Серная кислота концентрированная (d=1.89)

Хлорная кислота концентрированная.

4.7. Определение общего фосфора в растениях после озоления

4.7.1.

Ход анализа

1. После мокрого озоления растительного материала по

методу Гинзбург из мерной колбы на 100 мл (ориентировочное

окрашивание провести с одной колбой, взяв 5 мл раствора) взять 5-10

мл испытуемого раствора в мерную колбу объемом 50 мл.

Прилить 20-25 мл дистиллированной воды.

Нейтрализовать раствор (под тягой, в специально

отведённой комнате для работы с аммиаком) 10 %-ным раствором

аммиака до слабо розовой окраски по фенолфталеину, снять окраску

добавлением нескольких капель

1%-ного

раствора серной кислоты.

Внести пипеткой 1 мл раствора молибденовокислого

аммония, хорошо взболтать.

Добавить 3 капли раствора хлористого олова, снова

тщательно взболтать, довести до метки дистиллированной водой.

Через 10-15 минут колориметрировать при тех же условиях, при

которых строился калибровочный график.

4.7.2. Расчёт

1000

где:

а - мг P

по графику; 100 - для выражения данных в процентах;

Р - разведение; 1000 - для приведения данных к одним единицам; Н -

навеска воздушно-сухого вещества, г.

4.7.3. Форма записи

Вариант

опыта

№ J

разведен

колбы

| ие

отсчёт

по

ФЭК

мг по

графику

О„

Реактивы и построение калибровочного графика см. стр. 27-28.

4.8. Определение общего азота по Къельдалю

Азот, ПОГЛОЩЁННЫЙ растением в процессе вегетации,

распределяется по органам растений неравномерно. Более высокое

содержание азота наблюдается в генеративных органах, особенно в

зерне, и меньше его концентрация в листьях, стеблях, корнях,

корнеплодах, очень мало в соломе. Общий азот в растении

представлен двумя формами: азотом белковым и азотом небелковых

соединений. К последним относится азот, входящий в состав амидов,

свободных аминокислот, нитратов и аммиака.

Содержание белка в растениях определяют по количеству

белкового азота Содержание белкового азота (в процентах) умножают

на коэффициент 6.25 при анализе вегетативных органов и корнеплодов

и на 5.7 при анализе зерна.

На долю небелковых форм азота приходится в вегетативных

органах 10-30 % от общего азота, а в зерне не более 10%. Содержание

небелкового азота к концу вегетации снижается, поэтому в

производственных условиях, особенно при анализе кормов, долей

небелкового азота пренебрегают. Определяют в этом случае общий

азот (в процентах) и его содержание пересчитывают на белок. Этот

показатель называется "сырой белок", или протеин.

Принцип метода. Навеску растительного материала озоляют

в колбе Кьельдаля концентрированной серной кислотой в присутствии

одного из катализаторов: металлического селена, перекиси водорода,

хлорной кислоты и т.п. Температура озоления 332°С. В процессе

гидролиза и окисления органической массы азот в колбе сохраняется в

растворе в виде сульфата аммония. Для освобождения аммиака

используют 40%-ный раствор щёлочи:

(NHJzSO,

2NaOH -+NajS0

2 НН

ОН

Отгон аммиака ведут в аппарате Кьельдаля при нагревании и

кипении раствора.

В кислой среде нет гидролитической диссоциации сульфата

аммония, парциальное давление аммиака равно нулю. В щелочной

среде происходит смещение равновесия, и в растворе образуется

аммиак, который при нагревании легко улетучивается.

2NH„OH =

2A7/

t • 2Н

Аммиак не теряется, а переходит по холодильнику вначале в

виде газа, а затем, конденсируясь, каплями попадает в приёмник с

титрованной серной кислотой и связывается ею, вновь образуя

сернокислый аммоний:

2NH, + HJSO = (NH

)iS0

Избыток кислоты, не связанный с аммиаком, оттитровывается

щёлочью точно установленной нормальности по комбинированному

индикатору или по метилроту.

4.8.1.

Ход анализа

На аналитических весах взять навеску растительного

материала « 0 3-0 5 + 0

0001

г с помощью пробирки (по разности

между весом пробирки с навеской и весом пробирки с остатками

материала) и, надев на конец пробирки резиновую трубку длиной 12-

15 см, осторожно опустить навеску на дно колбы Кьельдаля. Прилить

в колбу небольшим цилиндром 10-12 мл концентрированной серной

кислоты (d=1.84). Равномерное озоление растительного материала

начинается уже при комнатной температуре, поэтому залитые

кислотой навески лучше оставить на ночь.

Поставить колбы на электроплитку или специальную

установку и проводить постепенное сжигание вначале на слабом огне

(положить асбест) затем на сильном, периодически осторожно

взбалтывая. Когда раствор станет однородным, прибавить катализатор

(несколько кристаллов селена или несколько капель перекиси

водорода) и продолжить сжигание до полного обесцвечивания

раствора.

Катализаторы. Повышению температуры кипения серной

кислоты и ускорению озоления способствует применение

катализаторов. В различных модификациях метода Кьельдаля

используют металлические ртуть и селен, сернокислый калий,

сернокислую медь, перекись водорода. Использовать для сжигания в

качестве катализатора хлорную кислоту отдельно илн в смеси с серной

кислотой не рекомендуется. Скорость окисления материала

обеспечивается в этом случае не за СЧЁТ повышения температуры, а за

счет быстрого выделения кислорода, что сопровождается потерями

азота при озолении.

Отгон аммиака. После окончания сжигания колбу

Кьельдаля охлаждают и в неё осторожно приливают по стенкам

дистиллированную воду, перемешивают содержимое и ополаскивают

горлышко колбы. Первую порцию воды наливают до горлышка и

количественно переносят в круглодонную колбу емкостью 1 л. Колбу

Кельдаля еще 5-6 раз промывают небольшими порциями горячей

дистиллированной воды, сливая каждый раз промывные воды в

отгонную колбу. Наполняют отгонную колбу промывными водами до

2/3 ей объема и добавляют 2-3 капли фенолфталеина. Малое

количество воды затрудняет парообразование при отгоне, а большое

может вызвать переброс кипящей воды в холодильник.

В коническую колбу или химический стакан ёмкостью 300-

400 мл (приёмник) наливают из бюретки 25-30 мл 0.1 н. Н£0

(с точно

установленным титром), добавляют 2-3 капли индикатора метилрота

или реактива Гроака (лиловая окраска). Кончик трубки холодильника

погружают в кислоту. Отгонную колбу ставят на нагреватель и

подсоединяют к холодильнику, проверяя герметичность соединения.

Для разрушения сернокислого аммония и отгона аммиака используют

40 %-ный раствор щёлочи, взятый в таком объёме, который в четыре

раза превосходит объём концентрированной серной кислоты, взятой

при сжигании пробы (при 10 мл кислоты берут 40 мл щёлочи).

Отгонную колбу прямо на нагревателе открывают,

наклоняют, в левой руке удерживают колбу и пробку холодильника. В

колбу по стенке приливают отмеренное количество щёлочи так, чтобы

она опустилась вся на дно колбы, и пробку холодильника быстро

закрывают. Это вызвано тем, что реакция взаимодействия щелочи и

сульфата аммония начинается и без нагревания, что приводит к

потерям аммиака. Горлышко колбы нельзя по всей поверхности

заливать щёлочью, так как пробка холодильника выскочит при

кипячении.

6. Закрытую колбу осторожно и тщательно взбалтывают

круговыми движениями, при этом в стакан-приёмник проскакивают

первоначально пузырьки воздуха. Раствор в колбе сначала становится

красного цвета, а затем темнеет, и при нагревании появляется

объёмный осадок. Включают нагреватель и холодильник и приступают

к отгону аммиака. Через 20-25 мин после начала отгона опускают

стакан-приёмник так, чтобы раствор аммиака из холодильника стекал

по стенке стакана. Кипение в отгонной колбе должно быть

равномерным и достаточно интенсивным, иначе кислота из стакана

будет засасываться в холодильник за счёт перепада внутреннего и

наружного давления газов. Если засасывание началось, надо усилить

нагрев отгонной колбы и вынуть конец трубки холодильника из

раствора кислоты, для этого опустить стакан-приёмник.

Отгон считать законченным, когда содержимое отгонной

колбы испарится до 1/3 первоначального объёма. Полноту отгона

аммиака проверяют универсальным индикатором, лакмусом или

реактивом Несслера, для чего берут несколько капель из холодильника

на индикаторную бумагу или в пробирку, куда добавлен реактив

Несслера. Он дает с аммиаком жёлтое окрашивание.

Если в процессе отгона жидкость в приёмнике изменит

окраску, необходимо добавить точно фиксированное количество 0.1 н.

HiSOj (20 мл), так как первоначального объёма кислоты не хватило

для связывания аммиака.

8. По окончании отгона, ноенк холодильника споласкивают

дистиллированной водой из промывалки в приёмник.

9. Содержимое приёмника титруют 0.1 н. раствором едкого

калия, перемешивая осторожно стеклянной палочкой, до перехода