Колба с образцом почвы и водой плотно закрывается пробкой и встряхивается в течение двух-трех минут. Далее полученный раствор фильтруется через обеззоленный бумажный складчатый фильтр. Важно, чтобы в помещении при этом не было летучих паров кислот (поэтому работу предпочтительнее проводить под тягой, где не хранятся растворы кислот). Перед фильтрованием раствор с почвой хорошо взбалтывают, чтобы мелкие частицы почвы закрыли самые крупные поры фильтра и фильтрат получился более прозрачным. Примерно 10 мл начального фильтрата выбрасывается, так как он содержит примеси с фильтра. Фильтрование остальной части первичного фильтрата повторяют несколько раз.

К работе по определению содержания химических веществ в водной вытяжке лучше приступать сразу после ее получения, так как с течением времени происходят химические процессы, изменяющие щелочность раствора, его окисляемость и т.п. Уже скорость фильтрации может показать относительное суммарное содержание солей в растворе. Если водная вытяжка богата солями, то фильтрация будет проходить быстро и раствор получится прозрачным, поскольку соли препятствуют пептизации почвенных коллоидов. В случае, если раствор беден солями, фильтрация будет проходить медленно и не очень качественно. При этом имеет смысл отфильтровать раствор несколько раз, несмотря на низкую скорость, поскольку при дополнительных фильтрациях возрастает качество водной вытяжки благодаря снижению содержанию в ней частиц почвы.

4. Методики количественного и качественного анализа наличия сульфата в растворе.

После фильтрации перед непосредственными экспериментами по определению содержания сульфат-ионов в почвенной вытяжке проводят предварительный опыт, позволяющий приблизительно оценить количество сульфат-ионов в растворе и взять для анализа адекватное количество раствора.

Для первичной пробы к 5 мл водной вытяжки добавляют 2 капли 10%-ной соляной кислоты (важно, чтобы в ней не было никаких примесей серной кислоты, поскольку это завысит концентрацию сульфат-ионов). Серная кислота добавляется для разрушения возможных карбонатов и бикарбонатов водной вытяжки, которые дают такой же белый осадок, как тот, по которому мы будем идентифицировать наличие сульфатов. К полученному раствору добавляется 2-3 капли 5%-го раствора хлорида бария, все перемешивается до образования осадка. По количеству и характеру полученного осадка оценивают содержание сульфат-ионов и размер необходимой для анализа пробы согласно следующей таблице:

Объем вытяжки, который необходим для комплексонометрического определения сульфат-ионов (см. далее) можно определить методом сравнения со шкалой из стандартных растворов. Метод во многом аналогичен описанному выше, но является чуть более точным и наглядным. Для получения шкалы стандартных растворов в три градуированные пробирки помещают 1, 5 и 10 мл стандартного раствора, содержащего 1мг/мл SO42-. Объем жидкости в пробирках доводят до 10 мл, в пробирки добавляют по 2 капли разбавленной 1:1 соляной кислоты, по 10 капель 10%-го раствора хлорида бария и содержимое пробирок перемешивают.

В аналогичную пробирку помещают 2 мл водной вытяжки, добавляют воду до метки, затем добавляют соляную кислоту и BaCl2 . Содержимое пробирки перемешивают и сравнивают пробирку со шкалой. Если осадок в пробирке с водной вытяжкой соответствует осадку в пробирке с 1 мг SO42-, то для анализа берут 50 мл и больше водной вытяжки, если осадок соответствует осадку в пробирке с 5 мг SO42- - то 25 мл вытяжки, если осадку в пробирке с 10 мг SO42-. То анализируют 10 мл вытяжки.

Основные химические методы определения сульфат-ионов в водной вытяжке – гравиметрические и титриметрические. Используют методы комплексонометрического и осадительного титрования. Все методы определения сульфат-ионов основаны на образовании труднорастворимых сульфатов, главным образом сульфатов бария и свинца.

Гравиметрический метод определения сульфат-ионов основан на осаждении раствором BaCl2 в виде BaSO4. Для получения крупнокристаллического осадка осаждение ведут из горячего подкисленного раствора. Рекомендуется в анализируемую систему добавлять пикриновую кислоту. Осадитель BaCl2 приливают по каплям при постоянном перемешивании. После добавления осадителя раствор с осадком оставляют на несколько часов для старения или рекристаллизации осадка. Далее осадок отфильтровывают и промывают холодной дистиллированной водой, подкисленной соляной кислотой. Фильтр с осадком подсушивают, помещают в фарфоровый тигель, озоляют и тигель с осадком прокаливают при температуре 800-900 градусов Цельсия. Гравиметрической формой является BaSO4.

По массе сульфата бария вычисляют количество сульфат-ионов, извлеченное из почвы методом водной вытяжки. Расчет проводят по уравнениям:

SO42- % = m1Vo 100*96,064/ Van m 233,404;

где m1 – масса осадка BaSO4, г; Van – объем аликвоты водной вытяжки, мл; m – навеска почвы, г; 96,064 и 233,404 – молекулярные массы SO42- и BaSO4 ;

SO42- мМ/100 г почвы = SO42- % / М (1/2 SO42-);

где М (1/2 SO42-) – молярная масса эквивалента сульфат-иона, 0,048 г/мМ.

Комплексонометрический метод применяют для определения ряда котионов (железа, алюминия, кальция и магния), а также в качестве вкосвенного метода определения сульфат-ионов. (так как сульфат-ион не реагирует с комплексоном 3). Метод основан на образовании устойчивых хелатных комплексных соединений ионов металлов с комплексонами – хелатообразующими аминополикарбоновыми кислотами. В комплексонометрическом анализе почв в качестве титранта используют раствор комплексона 3 – натриевой соли ЭДТА (этилендиаминтетраацетата). Эту соль еще называют трилоном Б, поэтому метод ранее иногда именовался трилонометрическим.

Общая схема комплексонометрического метода такова:

Ме2+ + Н2Y = МеY2- + 2Н+

Ме3+ + Н2Y2- = МеY- + 2Н+

Ме4+ + Н2Y2- = МеY0 + 2Н+