一、目的要求
土壤有機質含量是衡量土壤肥力的重要指標,對了解土壤肥力狀況,進行培肥、改土有一定的指導意義。
通過實驗了解土壤有機質測定原理,初步掌握測定有機質含量的方法既注意事項。能比較準確地測出土壤有機質含量。
二、方法原理
在加熱條件下,用稍過量得標準重鉻酸鉀—硫酸溶液,氧化土壤有機碳,剩餘的重鉻酸鉀用標準硫酸亞鐵(或硫酸亞鐵銨)滴定,由所消耗標準硫酸亞鐵的量計算出有機碳量,從而推算出有機質的含量,其反應式如下:
2K2Cr2O7+3C+8H2SO4→K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O
K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4→K2SO4+ Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+8H2O
用Fe2+滴定剩餘的K2Cr2O72-時,以鄰啡羅啉(C2H8N2)為氧化還原指示劑,在滴定過程中指示劑的變色過程如下:開始時溶液以重鉻酸鉀的橙色為主,此時指示劑在氧化條件下,呈淡藍色,被重鉻酸鉀的橙色掩蓋,滴定時溶液逐漸呈綠色(Cr3+),至接近終點時變為灰綠色。當Fe2+溶液過量半滴時,溶液則變成棕紅色,表示顏色已到終點。
三、儀器試劑
1. 儀器用具
硬質試管(18mm×180mm)、油浴鍋、鐵絲籠、電爐、溫度計(0~200℃)、分析天平(感量0.0001g)、滴定管(25ml)、移液管(5ml)、漏鬥(3~4cm),三角瓶(250ml)、量筒(10ml,100ml)、草紙或衛生紙。
2. 試劑配製
1.0.1333mol/L重鉻酸鉀標準溶液 稱取經過130℃烘燒3~4h的分析純重鉻酸鉀39.216g,溶解於400ml蒸餾水中,必要時可加熱溶解,冷卻後架蒸餾水定容到1000ml,搖勻備用。
2.0.2mol/L硫酸亞鐵(FeSO4.7H2O)或硫酸亞鐵銨溶液 稱取化學純硫酸亞鐵55.60g或硫酸亞鐵銨78.43g,溶於蒸餾水中,加6mol/L H2SO41.5ml,再加蒸餾水定容到1000ml備用。
3.硫酸亞鐵溶液的標定 準確吸取3份0.1333mol/L K2Cr2O7標準溶液各5.0ml於250ml三角瓶中,各加5ml6mol/L H2SO4和15ml蒸餾水,再加入鄰啡羅啉指示劑3~5滴,搖勻,然後用0.2mol/LFeSO4溶液滴定至棕紅色為止,其濃度計算為:
c=
式中:c——表示硫酸亞鐵溶液摩爾濃度(mol/L);
V——滴定用去硫酸亞鐵的體積(mol);
6——6mol FeSO4與1mol K2Cr2O7完全反應的摩爾係數比值。
4.鄰啡羅啉指示劑 稱取化學純硫酸亞鐵0.659g和分析純鄰啡羅啉1.485g溶於100ml蒸餾水中,貯於眾色滴瓶中備用。
5.石蠟 (固體)或磷酸或植物油2.5kg。
6.6mol/L硫酸溶液 在兩體積水中加入一體積濃硫酸。
7.濃H2SO4 化學純,密度1.84。
四、操作步驟
1. 準確稱取通過60號篩的風乾土樣0.1000~0.5000g(程量多少依有機含量而定),放入乾燥硬質試管中,用移液管準確加入0.1333mol/L重鉻酸鉀溶液5.00ml,再用量筒加入濃硫酸5ml,小心搖動。
2. 將試管插入鐵絲籠內,放入預先加熱至185~190℃間的油浴鍋中,此時溫度控制在170~180℃之間,自試管內大量出現氣泡時開始計時,保持溶液沸騰5min,取出鐵絲籠,代試管稍冷卻後,用草紙擦拭乾淨使館外部油液,放涼。
3. 經冷卻後,將試管內容物洗入250ml的三角瓶中,使溶液的總體積達60~80ml ,酸度為2~3mol/L,加入鄰啡羅啉指示劑3~5滴搖勻。
4. 用標準的硫酸亞鐵溶液滴定,溶液顏色由橙色(或黃綠色)經綠色、灰綠色變到棕紅色即為終點。
5. 在滴定樣品的同時,必須做兩個空白試驗。取其平均值,空白試驗用石英砂或灼燒的土代替土樣,其餘操作相同。
五、結果計算
有機質=
式中:c——表示硫酸亞鐵消耗摩爾濃度(mol/L);
V0——空白試驗消耗得硫酸亞鐵溶液的體積(ml);
V——滴定待測土樣消耗的硫酸亞鐵的體積(ml);
0.003——1/4mmol碳的克數;
10172——由土壤有機碳換算成有機質的換算係數;
1.1——校正係數(用此法氧化率為90%)。
六、注意事項
1. 土壤有機質含量為7%—15%時,可稱取0.1000g;2%—4%時可稱取0.3000g;少於2%時的,稱取0.5000g以上。
2. 消煮時計時要準確,因為對分析結果的準確有較大的影響。
3. 對含氮化物多的土壤樣品,應加入0.1mol/L左右的硫酸銀,以消除氯化物的幹擾。
4. 測定石灰性土樣時,必須徐徐加入濃硫酸,以防止由碳酸鈣分解是激烈發泡而引起飛濺損失樣品。
5. 在測定還原性強的水稻土時,把已磨細的樣品,攤成.堡層風乾十餘天,使還原性物質充分氧化後,再測定。
6. 燒煮完畢後,溶液的顏色為橙黃色或黃綠色。若是以綠色為主,說明重鉻酸鉀用量不足,在滴定時,消耗硫酸亞鐵量小於空白1/3時,均應棄去重做,因為沒有氧化完全。
7. 土壤樣品中存留植物根、莖、葉等有機物時,必須用尖頭鑷子挑選乾淨。
8. 油浴時,最好選用磷酸代替植物油,他易於洗滌,汙染少,同時,也便於觀察。