Реферат по предмету "Химия"


Железо в почвах. Методы определения железа

МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕТСТВОПО ОБРАЗОВАНИЮ
Реферат
Железо в почвах
Методы определения железа
Выполнила:
Проверила:

Содержание
Введение
Глава 1. Железо в почвах
Глава 2. Методыопределения железа в почвах
2.1 Атомно-абсорбционныйметод
2.2Комплексонометрическое определение железа в почвах
2.2.1 Методикакомплексонометрического определения валового содержания железа в почвах
2.3 Фотометрическиеметоды определения железа
2.3.1 Методика определения общего содержания железа сульфосалицинатнымметодом
2.4 Методика определения подвижных форм железа с помощьюроданида аммония
Список литературы

Введение
 
Железо — элемент, абсолютно необходимый для жизни растений,без железа не образуется хлорофилла. В почвах железо встречается в составеминералов группы ферросиликатов, в виде гидроокислов, окислов, простых солей, атакже ферро- и ферриорганических комплексных солей.
В результате выветривания минералов, содержащих железо,освобождается гидроокись железа — малоподвижное соединение, выпадающее в видеаморфного геля Fe2O3*nH2O и, переходящее при кристаллизации вгетит Fe2O3*Н2O и гидрогетит Fe2O3*ЗН2O. [1]
Только в сильнокислой среде (рН
Гидроокись железа, так же как и гидроокись алюминия, может образовыватьс органическими кислотами подвижные формы комплексных соединений, способныхперемещаться по профилю почвы.

Глава 1. Железо в почвах
Среднее содержание железа в почвах составляет 3,8%. В составепочв в зависимости от кислотно-основных и окислительно-восстановительныхусловий железо может присутствовать в степени окисления +3 и +2. Принципиальновозможно определение количества Fe(III) и количества Fe(II) в почвах, но, какправило, при проведении валового анализа определяют общее содержание железа впочвах. А.А. Роде (1971) считал существенным недостатком исследованийэлементного состава почв отсутствие сведений о содержании Fe(III) и Fe(II) впочвах. Введение в практику валового анализа почв определения Fe(II) позволилобы выявить и количественно оценить особенности гидроморфного почвообразования.[3]
Этот элемент присутствует в почве в составе как первичных,так и вторичных минералов, являясь компонентом магнетика, гематита,титаномагнетита, глауконита, роговых обманок, пироксенов, биотитов, хлоритов,глинистых минералов, минералов группы оксида железа. Много в почвах содержитсяи аморфных соединений железа, особенно разнообразных гидроксилов (гетит,гидрогетит и др.). Общее содержание в почве Fe2O3 колеблется в очень широких пределах (в %): от 0,5 –1,0 в кварцево-песчаных почвах и 3 – 5 в почвах на лессах, до 8 – 10 в почвахна элювии плотных ферромагнезиальных пород и до 20 – 50 в ферраллитных почвах илатеритах тропиков. В почвах также часто наблюдаются железистые конкреции ипрослои.[2]
Согласно С. В. Зонну, соединения железа в почвах представленыследующими формами, соотношение которых показано в таблице 1: 1)силикатноежелезо, входящее в состав кристаллических решеток: а) первичных минералов; б) вторичных(глинистых) минералов; 2) несиликатное (свободное) железо: а)окристаллизованное (слабо или сильно) оксидов и гидроксидов; б) аморфныхсоединений (железистых и гумус-железистых); в) подвижных соединений (обменных иводно-растворимых).
/>
Таблица 1. Соотношение групп соединений железа в различныхпочвах, % от валового
 

Глава 2. Методы определения железа в почвах
 
2.1 Атомно-абсорбционный метод
Для количественного определения общего содержания железа врастворах, полученных при разложении почв, могут быть использованы разнообразныеметоды. Широко применяют атомно-абсорбционную спектроскопию, фотометрическиеметоды и комплексонометрическое титрование.
Атомно-абсорбционный метод используют для определениявалового содержания железа и оценки содержания отдельных групп его соединений впочвах. Железо атомно-абсорбционным методом может быть определенонепосредственно в пламени воздух—ацетилен и воздух—пропан—бутан, если егоконцентрация близка или выше 1 мг/л. Растворы с более низкой концентрациейжелеза рекомендуется анализировать после концентрирования или непламеннымвариантом атомно-абсорбционного метода с использованием графитовой кюветы.
 Определение валового содержания железа проводят пламеннымвариантом метода. При этом, как правило, приходится в десятки раз разбавлятьрастворы, полученные при разложении почвы. Атомно-абсорбционным методом железообычно определяют при длине волны 248,3 нм.
2.2 Комплексонометрическое определение железа в почвах
Определение общего содержания железа в почвахкомплексонометрическим методом проводят титруя ионы трехвалентного железа.Комплексонат трехвалентного железа более устойчив, чем железа двухвалентного.Поэтому перед титрованием Fe(II) окисляют азотной кислотой при нагревании.
В связи с тем что Fe(III) легко гидролизуется, егокомплексонометрическое титрование можно проводить лишь в сильно-кислой среде.Трехвалентное железо может быть оттитровано даже при рН 1, константаустойчивости комплексоната трехвалентного железа в этом случае равна 107'1(1gКэффуст = 25,1— 18,0). При титровании в сильнокислой среде устраняется мешающее влияниемногих сопутствующих элементов, которые в этих условиях либо вовсе не образуюткомплексонатов (Ва, Mg, Ca), либо комплексонаты образуются, но онималоустойчивы (Си и др.). Относительно устойчивые комплексонаты в сильно кислойсреде образуют Bi3+, V3+, но их содержание в почвахневелико и влиянием этих элементов на результаты определения железа в почвахпренебрегают. Титан при высоких содержаниях в почвах может влиять на результатыопределения валового содержания железа.[3]
В связи с тем что железо медленно реагирует с комплексномIII, титруют подогретые растворы. В качестве индикатора используютсульфосалициловую кислоту. Интервал рН, в котором развивается красно-фиолетоваяокраска сульфосалицилатного комплекса железа, не велик. Поэтому нужно оченьстрого соблюдать предписанные методикой условия проведения анализа. В противномслучае окрашенное соединение может не образоваться. Часто раствор неприобретает красно-фиолетовой окраски в связи с тем, что имеет более кислую,чем необходимо, реакцию. В этом случае в анализируемую систему нужно добавитьраствор аммиака, а не сульфосалициловой кислоты.
 В конечной точке титрования сульфосалицилат железа разрушаетсявследствие образования более устойчивого комплексоната железа и лиловая окраскаисчезает, переходя в лимонно- желтую, обусловленную комплексонатом железа. Какуже отмечалось, молярный коэффициент поглощения сульфосалицилата железаневелик, поэтому переход окраски при комплексонометрическом титровании железанерезкий.

2.2.1 Методика комплексонометрического определения валовогосодержания железа в почвах
Прежде чем проводить анализ на конических колбах вместимостью250 мл, делают отметку на уровне, соответствующем объему 50 мл. В колбупомещают 25 мл фильтрата, полученного после отделения кремниевой кислоты,добавляют 5—7 капель концентрированной HN03 и нагревают до кипенияокисляя Fe(II).
Затем в колбу добавляют 10—15 капель 25%-ного растворааммиака, помещают кусочек индикаторной бумаги конго-рот и добавляют по каплямсначала 25%-ный раствор аммиака, а затем 10%-ный до перехода синей окраскииндикаторной бумаги в бурую. Если при этом выпадет осадок, его растворяютнесколькими каплями 1 н. НСl. Вколбу приливают 5 мл 1 н. НСl, иобъем жидкости дистиллированной водой доводят до отметки, соответствующей 50мл. Содержимое колбы нагревают до 50-60°, добавляют 1-3 капли 10%-ного растворасульфосалициловой кислоты и титруют 0,01 М раствором комплексона III до перехода лиловой окраски сульфосалицилата железа в бледно-желтую комплексонатажелеза. Скорость реакции невелика, поэтому последние порции титранта добавляютмедленно
Реагенты:
1. 0,01 Мраствор комплексона III. См. раздел 5.6.2.1.
2. 25%-ный раствор аммиака.
3. 1 н. раствор НС1. 8,2 мл конц. НС1 разбавляют водой до 1 л.
4. 10%-ный раствор сульфосалициловой кислоты.
2.3 Фотометрические методы определения железа
В связи с тем что и Fe2+ и Fe3+обладают хромофорными свойствами (электронная конфигурация атома железа — 1s22s2 2р6 3s2 Зр6 3d6 4s2),для фотометрического определения железа используют различные типы химическихреакций, которые приводят к образованию окрашенных соединений.
Для определения общего содержания железа в почвах разработаныфотометрические методы, основанные на образовании окрашенных соединений какдвух-, так и трехвалентного железа. В России наиболее широко используютфотометрический сульфосалицилатный метод определения Fe(III).
Сульфосалициловая кислота в зависимости от рН раствора образуетс Fe(III) три различно окрашенных комплекса. При рН 2-3 образуетсякрасно-фиолетовый комплекс [FeSsal]+, при рН 4-8 коричневато-оранжевый комплекс[Fe(Ssal)2] — и при рН 8—10 в аммиачном раствореобразуется устойчивый желтый комплекс [Fe(Ssal)3]3-.
Красно-фиолетовый комплекс, образующийся в кислой среде,может быть использован для селективного определения Fe(III) в присутствииFe(II); вариант метода малочувствительный, молярный коэффициент поглощения придлине волны 490 нм равен 2,6-103. Этот комплекс используют при комплексонометрическомопределении железа в почвах, предварительно переведя Fe(II) в Fe(III).
Для фотометрического определения валового содержания железа впочвах используют комплекс желтого цвета, устойчивый в щелочной среде. Этотвариант метода позволяет определить общее содержание железа в почвах, так как вусловиях эксперимента Fe(II) легко окисляется до Fe(III). Максимум светопоглощениянаходится в области длин волн 420-430 нм, молярный коэффициент поглощения равен5,8-103. Кривые светопоглощения сульфосалицилатных комплексов железа приведенына рис. 1.

/>
Рисунок 1. Кривые свстопоглощения сульфосалицилатныхкомплексов железа при рН 2 (1) и рН 9 (2) молярный коэффициент поглощения
Сульфосалициловая кислота образует устойчивые комплексные соединениясо многими металлами. При проведении анализа добавляют избыток реагента, чтобыпредотвратить осаждение алюминия, магния, кальция при подщелачивании раствора.Комплексы этих элементов с сульфосалициловой кислотой бесцветны. Окрашенныекомплексы сульфосалициловая кислота образует с металлами, обладающими хромофорнымисвойствами.[3]
Для предотвращения выпадения в осадок гидроксида Mn(IV) приподщелачивании в раствор предварительно добавляют гидроксиламин.
Валовое содержание железа может быть определено по окрашенномукомплексу двухвалентного железа с бртофенантролином (Methods of soil analysis, 1982). В этом случае железо восстанавливаютгидроксиламином до двухвалентного состояния. Затем в раствор добавляют ортофенантролин,с которым Fe(II) образует устойчивый, имеющий красноватую окраску, комплекс —Fe(C12H10N2)2+3. Этацветная реакция специфична для Fe2+. Присутствующие в почвах химическиеэлементы, как правило, не влияют на результаты анализа.
Ортофенантролин может быть использован для раздельного определенияFe(II) и Fe(III). В этом случае анализируют две аликвоты исследуемого раствора.В одной из них определяют суммарное содержание Fe(II) и Fe(III) послепредварительного восстановления трехвалентного железа, в другой — Fe(II). ОпределениеFe(II) рекомендуется проводить в темноте или при слабом красном свете, чтобыпредотвратить фоторедукцию комплекса Fe(III) с ортофенантролином.
Окрашенный комплекс Fe(II) с ортофенантролином образуетсясразу после добавления реагента и устойчив в течение нескольких суток. Окраскаразвивается в интервале значений рН от 2 до 9. Однако при проведении анализапочв оптическую плотность измеряют при рН 3—5, так как при высоком содержаниикальция и фосфора в условиях меньшей кислотности может произойти образованиетруднорастворимого фосфата кальция.
2.3.1 Методикаопределения общего содержания железа сульфосалицинатным методом
В мерную колбувместимостью 100 мл помещают 10-25 мл фильтрата, полученного после отделениякремниевой кислоты. В колбу добавляют 0,5 г гидроксиламина, приливают 5—10 мл 25%-ного раствора сульфосалициловой кислоты. Раствор в колбе перемешивают иприливают аммиак до появления слабого запаха. Раствор снова перемешивают идобавляют еще 2 мл аммиака. Объем жидкости в колбе доводят водой до метки,раствор тщательно перемешивают и через 10 мин измеряют оптическую плотность.
Для построениякалибровочного графика в мерные колбы вместимостью 100 мл помещают 1, 2, 4, 5,7 мл стандартного раствора с содержанием Fe 0,1 мг/мл. В колбы приливают 25 млводы и проводят анализ, как указано выше, для испытуемых растворов.
Строят график зависимостиоптической плотности от концентрации Fe2O3 и находят содержание железа в почве.
Реагенты:
1. 25%-ный растворсульфосалициловой кислоты. Навеску сульфосалициловой кислоты массой 25 г растворяют в 100 мл дистиллированной воды. Раствор хранят в темной склянке с притертой пробкой.
2. 25%-ный раствораммиака, не содержащий С02.
3. Гидроксиламинсолянокислый NH2OH HCl.
4. Стандартный растворжелеза. Навеску [(NH4)2SO4 Fe2(SO4)3*24Н2O] массой 0,8637 г растворяют в 1 л 5%-ного раствора H2S04 и тщательно перемешивают. Полученный раствор долженсодержать в 1 мл 0,1 мг железа. Концентрацию железа в растворе проверяютгравиметрическим методом.
Стандартный растворжелеза может быть получен растворением 0,1000 г металлического железа в 5%-ном растворе серной кислоты. Если для полного растворения железа необходимо, растворподогревают.
 
2.4 Методикаопределения подвижных форм железа с помощью роданида аммония
Навеску воздушно-сухойпочвы 5 г, просеянной через сито с отверстиями 1 мм, помещают в колбу и приливают 250 мл 0,2 Н раствора HCL, перемешивают и настаивают в течение суток.
Суспензии фильтруют,пипеткой отбирают 5 мл фильтрата в колбу на 100 мл и приливают 5 мл HNO3, затем перемешивают и по каплям добавляют раствор KMnO4 с м.д. 0,3% до образования неисчезающей слабо-розовойокраски от одной капли, затем добавляют 80-90 мл дистиллированной воды и 5 мламмония роданистого. Доводят водой до метки и колориметруют.
Из рабочего раствора солиМора готовят эталонные растворы. Для этого в колбы на 100 мл наливаютколичество раствора по таблице 2, доливают дистиллированной воды около 80 мл,приливают 5 мл аммония роданистого, доводят водой до метки, перемешиваютколориметрируют сразу в течение 15 – 30 мин.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Я Колас заснавальнік юнацкай аповесці У Палескай глушы На прасторах жыцця Дрыгва
Реферат Банкротство предприятий в современной России
Реферат Perseus The God Helped Essay Research Paper
Реферат Кезгайло, Станислав Янович
Реферат Коммерческий договор 2
Реферат Abigail Adams Her Contributions Essay Research Paper
Реферат Louis Armstrong His Childhood And Early Years
Реферат Технологія виробництва освітлиного соку
Реферат Пропавшая калоша Доббльса
Реферат 1. Вопреки установившемуся мнению, кометы, как это принято считать, не являются остатками допланетного облака, и не содержат в себе древнейшее вещество Солнечной системы, а представляют собой продукты извержений (выбросов) из небесных тел, расположен
Реферат Методология организации климатических испытаний РЭА. Испытания на воздействие тепла и холода
Реферат Euthanasia In Australia Essay Research Paper When
Реферат Профилактика и лечение телязиоза крупного рогатого скота в АОЗТ “Бердское” Искитимского района Новосибирской области
Реферат Effects Of Drunk Driving Essay Research Paper
Реферат Атестація робочих місць в птахівництві