Ćwiczenie nr.8

Temat: Oznaczenie odczynu gleby metodą potecjometryczną.

CEL

Celem ćwiczenia jest pomiar pH w wodzie (kwasowość czynna) i w roztworze KCl (kwasowość potencjalna wymienna) różnych gleb metoda potencjometryczna.

ZAKRES

Zakres ćwiczenia obejmuje pomiar pH metoda potencjometryczna (elektrometryczna) dwóch przeznaczonych do badania próbek gleb pobranych z terenów o różnych formach zagospodarowania terenu. Pomiary polegają na pomiarze różnicy potencjałów w ogniwie składającym się z elektrody porównawczej (kalomelowej) oraz elektrody pomiarowej (szklanej) zanurzonej w zawiesinie glebowej. Różnica potencjałów mierzona pehametrem jest określona funkcją wartości pH badanego roztworu.

SPOSÓB WYKONANIA

1. Oznaczanie kwasowości czynnej gleby (pHc)

Odważamy 10 g otrzymanej do oznaczenia powietrznie suchej i przesianej przez sito
o średnicy oczek 1 mm próbki gleby, po czym wprowadzamy ją do pojemnika plastykowego. Następnie pobieramy 25 ml świeżo przygotowanej wody destylowanej
i zalewamy próbkę gleby, intensywnie mieszając bagietką zawiesinę gleby, po czym pozostawiamy do odstania na 10-15 min. Po starannym przepłukaniu wodą destylowaną
elektrody, zanurzamy ją w roztworze nad zawiesiną i po ustaleniu się położenia wskazań odczytujemy wartość pH.

Wartość ta odpowiada kwasowości czynnej badanej próbki gleby.

2. Oznaczanie kwasowości wymiennej gleby (pHw)

Odważyć 10 g gleby powietrznie suchej. Dodać 25 ml 1 M roztworu chlorku potasu
i wymieszać. Zmierzyć pH zawiesiny po upływie 15 minut.

Wartość ta odpowiada kwasowości wymiennej badanej próbki gleby.

Długość okresu rozpuszczenia zawiesiny w roztworze KCl lub H₂O wpływa na stabilność pomiaru, dla tego zaleca się pozostawienie zawiesiny szczelnie zamkniętej ba okres dłuższy niż 24h.

POMIAR pH-metrem

• Zanurzamy elektrodę w zawiesinie nad osadem i nadal ostrożnie mieszając zawiesinę przy pomocy elektrody, po ustabilizowaniu sie wskazań potencjometru
  i odczytujemy wartość pH.

• Mierzymy kolejno pH próbek, rozpoczynając zawsze od pomiaru w pH w H₂O,
  a następnie w KCl tej samej próbki.

• Podczas pomiaru należy zwracać uwagę na odpowiednie zanurzenie elektrody (powyżej punktu kontaktu elektrody z roztworem). Po każdym pomiarze elektrodę należy opłukać nad zlewka wodą redestylowanąz tryskawki .

UWAGA!

• Podczas mieszania próbki przy pomocy elektrody należy zachować szczególną ostrożność banieczka elektrody szklanej jest bardzo delikatna. Używać tylko elektrody
z osłonka.

• Wartości pH mieszanej zawiesiny oraz cieczy ponad próbka zsedymentowaną, nie mieszaną, mogą różnic się nawet o kilka dziesiątych jednostki pH (jest to tzw. efekt suspensji, spowodowany oddziaływaniem cząstek koloidalnych i makrocząstek zawiesiny na elektrode odniesienia).

• Podczas oznaczania większych serii próbek należy co pewien czas (co około 50 próbek) sprawdzać poprawność działania elektrody i potencjometru, dokonując kontrolnych pomiarów pH roztworów buforowych. W razie potrzeby należy zrekalibrować pehametr.

OPIS TEORETYCZNY

Odczyn gleby - jest to sezonowo zmienna cecha gleby, utożsamiana z kwasowością roztworów glebowych (rzeczywistych i koloidowych).

Kwasowością gleb - nazywamy taki stan odczynu ich roztworów, przy którym stężenie jonów wodoru (H+) jest wyższe od stężenia jonów wodorotlenku (OH‐).

Odczyn roztworu glebowego zależy od wielu czynników.

Do najważniejszych należą: występujące w glebie sole, kwasy, minerały ilaste, koloidy oraz działalność życiowa organizmów żywych. Jony wodoru (H+) roztworów glebowych pochodzą z kwasów oraz kwaśnych soli.

Do kwasów powstających w glebach w wyniku procesów biologicznych należą takie kwasy, jak:

• kwas azotowy(V),

• siarkowy(VI),

• fosforowy(V),

• octowy,

• szczawiowy,

• węglowy (IV) o

• raz tzw. kwasy próchnicowe ‐ huminowy, ulminowy, krenowy.

Sole mocnych kwasów i słabych zasad ulegając hydrolizie, nadają roztworom glebowym odczyn kwaśny. Należą do nich m.in. ałuny [KAl(SO4)2·12H2O], chlorek glinu(III) (AlCl3), siarczan(VI) żelaza(II) (FeSO4).

Odczyn kwaśny gleb określony jest również przez obecność wolnych jonów wodoru, ale również przez jony wodoru i glinu, które ulegają adsorpcji przez silnie zdyspergowaną fazę stałą gleby.

Odczyn pH jest bardzo ważną cechą gleby. Decyduje ona bezpośrednio o możliwości wzrostu roślin, kierunku i szybkości przebiegu procesów biologicznych
i fizykochemicznych w glebach, a także o kształtowaniu form kwasowości. Odczyn gleb najszybciej ulega zmianom pod wpływem czynników zewnętrznych, takich jak np. kwaśny opad atmosferyczny i stąd pH traktuje się jako wskaźnik zmian różnych właściwości gleb.

Kwasowość gleby oznacza stężenie jonów wodorowych w roztworze glebowym i jest wyrażana najczęściej w milirównoważnikach lub milimolach ładunków dodatnich na
100 g gleby.

Z analitycznego punktu widzenia w glebie wyróżniamy kwasowość:

czynną (aktualną), która pochodzi od jonów wodoru, (H+), zawartych w roztworze glebowym, a jej wskaźnikiem jest odczyn roztworu glebowego; określona jest głównie przez obecność kwasów organicznych i kwasu węglowego, zawartych w roztworze,
a także przez skład chemiczny mineralnej części gleby, zwłaszcza przez ilość i głębokość występowania w glebie CaCO3; kwasowość czynną oznaczamy, określając wartość pH gleby w wodzie destylowanej (wolne jony wodorowe);

potencjalną, która wywołana jest przez jony wodoru (H+) lub jony glinu (Al3+), zaadsorbowane przez kompleks sorpcyjny gleby; kwasowość ta dzieli się na:

1. kwasowość wymienną, która ujawnia się w wyniku działania na glebę roztworu soli obojętnej, o kwasowości tej decydują jony Al3+, H+, a także jony Fe3+. Inaczej mówiąc, kwasowość wymienna dotyczy tej części jonów wodorowych, która przechodzi do roztworu po zadaniu jej roztworem soli obojętnej (np. 0,1 M KCl, 0,05 M CaCl2) oraz jonów wodorowych powstających w wyniku hydrolizy związków glinu:

KS(H+)(Al3+) + 4KCI = KS(K+)4 + AlCI3 + H+ + Cl‐

AlCI3 + 3H2O = Al(OH)3 + 3H+ + 3Clb)

b) kwasowość hydrolityczną, która ujawnia się w wyniku działania na glebę roztworów soli ulegających hydrolizie, jak np. octanu sodu CH3COONa lub octanu wapnia Ca(CH3COO)2, wywołaną przez jony wodoru (H+) lub glinu (Al3+), które najsilniej związane są z cząstkami koloidalnymi kompleksu sorpcyjnego. Inaczej mówiąc, oprócz jonów wodorowych odpowiedzialnych za kwasowość czynną i wymienną, pozostaje jeszcze w glebie pewna ilość jonów wodorowych, które przechodzą do roztworu
w środowisku alkalicznym bądź po zadaniu gleby roztworem soli hydrolizującej zasadowo, tj. octan sodu lub wapnia:

KS(H+) + CH3COONa = KS(Na+) + CH3COOH

Powstający wówczas słaby kwas oznacza się przez odmiareczkowanie go mianowanym roztworem zasady sodowej. Ilość kwasu odpowiada ilości jonów wodorowych wypartych z kompleksu glebowego przez kationy soli hydrolizującej zasadowo, co odpowiada z kolei kwasowości hydrolitycznej.

---