II. Экспериментальная часть.

Опыт1. Определение общей жёсткости.

Природная вода всегда содержит примеси. Общая жёсткость (Н_общ) – это природное свойство воды, обусловленное наличием в ней двухвалентных катионов (главным образом кальция и магния).

Различают общую, карбонатную, постоянную и устранимую жёсткость.

Устранимая или временная (Н_вр) и карбонатная (Н_к) жёсткость обусловлена наличием в воде бикарбонатов кальция и магния (Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂).

При кипячении бикарбонаты переходят в малорастворимые карбонаты и выпадают в осадок, что приводит к образованию накипи, а жёсткость воды уменьшается:

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O

Но кипячение полностью не разрушает бикарбонаты, и часть их остаётся в растворе. Устранимая (временная) жёсткость показывает на сколько уменьшилась жёсткость воды за 1 час кипячения. Устранимая жёсткость всегда меньше карбонатной.

Неустранимая или постоянная (Н_пост) и некарбонатная (Н_нк) обусловлены всеми остальными солями (хлориды, сульфаты и др.) кальция и магния.

Воду с общей жёсткостью до 3,5 ммоль/л называют мягкой, от 3,5 до 7 ммоль/л – средней жёсткости, от 7 до 10 ммоль/л – жёсткой, свыше 10 ммоль/л.

Для питьевых целей обычно используют воду средней жёсткости, для хозяйственных и бытовых целей – мягкую воду.

Для определения общей жёсткости пользуются трилонометрическим методом. Основным рабочим раствором является трилон Б – двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты:

H OOСH₂C CH₂COONa

N - CH₂ – CH₂ – N

NaOOСH₂C CH₂COOH

Определение содержания ионов кальция и магния основано на способности трилона Б образовывать с этими ионами прочные комплексные соединения в щелочной среде, замещая свободные ионы водорода на иона Ca²⁺ и Mg²⁺:

Ca²⁺ + Na₂H₂R → Na₂CaR + 2H⁺, где R – радикал этилендиаминтетрауксусной кислоты.

Ход работы.

В коническую колбу пипеткой отберите необходимое количество исследуемой воды (V_воды), прилейте 2 мл аммиачного буфера, 5 – 7 капель индикатора – хрома тёмно-синего. Эту смесь медленно титруйте 0,1 н. раствором трилона Б до перехода окраски из винно-красной в синюю. Объём израсходованного раствора трилона Б запишите в таблицу. Опыт повторите 3 раза. Для расчёта общей жёсткости воды Н_общ возьмите средние значения количества трилона Б (V_ТБ), пошедшего на титрование, концентрации трилона Б (С_{н ТБ}) и объёма воды (V_воды).

№ п/п	Сн ТБ, моль/л	Vводы, мл	VТБ, мл	Нобщ, ммоль/л
1	0,1
2	0,1
3	0,1
Среднее	0,1

С_{н ТБ} * V_ТБ

Н _общ = * 1000

V_воды

Опыт 2. Определение кислотности почвы.

Кислотность почвы — одно из важных ее свойств, обусловленное определенной концентрацией водородных ионов. Источник кислотности почвы — органические кислоты, образующиеся при распаде растительных остатков и вымывающиеся в нижние горизонты.

Различают актуальную, или активную, и потенциальную, или пассивную, кислотность почв.

Актуальная кислотность почвы определяется наличием свободных ионов водородав почвенном растворе (рН). Условным общим показателем кислотности почвы является кислотность почвенного раствора — рН, которая зависит от содержания в почве свободных кислот и обменных ионов водорода. Сельскохозяйственные растения лучше всего развиваются при рН от 5,5 до 7,5. Величина рН наиболее распространенных типов почв колеблется в пределах от 3 до 9, в зависимости от чего почвы делятся на такие группы: очень кислые — рН 3—4, кислые — рН 4—5, слабокислые — рН 5—6, нейтральные — рН 6—7, щелочные — рН 7—8, сильно щелочные — рН 8—9.

Почва с рН 6,5—7 практически нейтральна.

Потенциальная кислотность почвы вызывается присутствием ионов водорода в поглощающем комплексе (Н).

В потенциальной кислотности почвы выделяют:

- обменную кислотность- определяется подвижными ионами водорода, которые могут мыть вытеснены из поглощающего комплекса ионами нейтральных солей (KCl, NaCl).

- гидролитическая кислотность – обнаруживается при обработке почвы раствором солей сильного основания и слабой кислоты (CH₃COONa). Величина гидролитической кислотности в разных почвах бывает от 0,1 до 10 мг-экв и более на 100 г почвы.

[ ППК] H⁺ H⁺ Ca²⁺ H⁺ Mg²⁺ + n CH₃COONa →

→ [ППК] Na⁺ Na⁺ Na⁺ Na⁺ Na⁺ Na⁺ Na⁺ + 3CH₃COOH + Ca(CH₃COO)₂ + Mg(CH₃COO)₂ +

+ (n-7) CH₃COONa,

где ППК – почвенный поглощающий комплекс с поглощёнными ионами.

Высокая кислотность всегда отрицательно влияет на микробиологические процессы в почве и на развитие растений. Если реакция почвы очень кислая (подзолистые почвы), то в почвенном растворе кроме водорода находятся ионы алюминия, высокая концентрация которых также отрицательно влияет на развитие растений. Кислая реакция почвы затрудняет усвоение растениями азота, кальция, магния и способствует поступлению в них алюминия и марганца. В растениях, которые растут на кислых почвах, задерживается превращение моносахаридов в дисахариды и другие сложные соединения, нарушаются процессы образования белков и обмена.

Знание кислотности почвы имеет большое практическое значение для определения потребности почвы в известковании. Чаще всего пользуются данными гидролитической кислотности. Если она составляет 1—2 мг-экв, то нет потребности в известковании почв, а если почва имеет большую кислотность, то ее нужно обязательно известковать. Слабоподзолистые песчаные почвы известкуют даже при гидролитической кислотности менее 2 мг-экв на 100 г почвы.

Норму извести (СаСОз) принято рассчитывать путем умножения величины гидролитической кислотности на 1,5. (на1 га) При известковании почвы негашеной известью (СаО) вместо коэффициента 1,5 употребляют коэффициент 0,84, а гашеной известью [Са(ОН)₂] — 1,1.

Ход работы.

1) Определение рН водной вытяжки.

Почву просушите в сушильном шкафу, измельчите в ступке. Взвесьте на весах пластиковый стаканчик, затем в этом стакане взвесьте 10 г почвы.

В стаканчик с навеской почвы добавьте 20мл дистиллированной воды. Содержимое стаканчика перемешивайте (стеклянной палочкой) 1-2 мин. Измерьте рН универсальной индикаторной бумагой (или на рН-метре).