土壤阳离子交换量的测定
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实验四土壤的阳离子交换量的测定
一、实验目的
1.了解土壤的阳离子交换量的内涵
2. 掌握土壤的阳离子交换量的测定原理和方法
二、实验原理
土壤是环境中污染物迁移转化的重要场所,土壤的吸附和离子交换能力又和土壤的组成、结构等有关,因此对土壤性能的测定,有助于了解土壤对污染物质的净化及对污染负荷的允许程度。
土壤中主要存在三种基本成分,一是无机物,二是有机物,三是微生物。在无机物中,粘土矿物是其主要部分。粘土矿物的晶格结构中存在许多层状的硅铝酸盐,其结构单元是硅氧四面体和铝氧八面体。四面体硅层中的Si4-常被Al3+离子部分取代;八面体铝氧层中的Al3+可部分地被Fe2+、Mg2+等离子取代,取代的结果便在晶格中产生负电荷。这些电荷分布在硅铝酸盐的层面上,并以静电引力吸附层间存在的阳离子,以保持电中性。这些阳离子主要是Ca、Mg、Al、Na、K、H等,它们往往被吸附于矿物胶体表面上,决定着粘土矿物的阳离子交换行为。
土壤中存在的这些阳离子可被某些中性盐水溶液中的阳离子交换。当溶液中交换剂浓度大、交换次数增加时,交换反应可趋于完全。同时,交换离子的本性,土壤的物理状态等对交换完全也有影响。若用过量的强电解质,如硫酸溶液,把交换到土壤中去的钡离子交换下来,这时由于生成了硫酸钡沉淀,且由于氧离子的交换吸附能力很强,交换基本完全。这样,通过测定交换反应前后硫酸含量变化,可算出消耗的酸量,进而算出阳离子交换量。这种交换量是土壤的阳离子交换总量,通常用每1000克干土中的厘摩尔数表示。
三、实验用品
电动离心机,离心管,锥形瓶,量筒,移液管,滴定管,试管
1N氯化钡溶液, 酚酞指示剂1%(W/V),硫酸溶液0.2N,土壤
四、实验操作
4.1 0.1N氢氧化钠标准溶液的标定:称2克分析纯氢氧化钠,溶解在500ml煮沸后冷却的蒸馏水中。称取0.5克(分析天平上称)于105C烘箱中烘干后的邻苯二甲酸氢钾两份,分别放入250毫升锥形瓶中,加100毫升煮沸冷的蒸馏水,
溶完再加4滴酚酞指示剂,用配制的氢氧化钠标准溶液滴定到淡红色,在用煮沸冷却后的蒸馏水做一个空白试验,并从滴定邻苯二甲酸氢钾的氢氧化钠溶液中扣除空白值。
4.2 取4个洗净烘干且重量相近的50ml离心管,分别放在烧杯上在分析天平上称出质量(W克)。往其中的两个管中各加入1克左右的污灌区表层风干土壤,另外两管中加入1克左右的深层风干土。
4.3 从烧杯中取下离心管,用量筒向各管中加入20ml氯化钡溶液,加完用玻璃棒搅拌管内容物4min。然后将4支离心管放入离心机内,以每分钟3000转的转速离心10min,离心完倒尽上层溶液。然后再加入20ml氯化钡溶液,重复上述步骤在交换一次。离心完保留离心管内的土层。
4.4 向离心管内倒入20毫升蒸馏水,用玻璃棒搅拌管内容物1分钟。再在离心机内离心,直到土壤全部沉积在管底部,上层溶液澄清为止。倒尽上层清夜,将离心管连同管内土样一起,放在相应的烧杯上,在扭力天平上称出各管的重量(G 克)。
4.5往离心管中移入25毫升0.2N硫酸溶液,搅拌10分钟后放置20分钟,到时离心沉降。离心完把管内清夜分别倒入4个洗净烘干的试管内,再从4个试管中各移出10毫升溶液到4个干净的100毫升锥形瓶内。另外移出两份10毫升0.2N 硫酸溶液到第五、第六个锥形瓶内。在六个锥形瓶中各加入10毫升蒸馏水和1滴酚酞指示剂,用标准氢氧化钠溶液滴到红色刚好出现并于数分钟内不褪为终点。10毫升0.2N硫酸溶液耗去的氢氧化钠溶液体积(Aml)和样品消耗氢氧化钠溶液体积(Bml),氢氧化钠溶液的准确浓度(N),连同以上的数据一起记入下表中。4.6 NaOH溶液的标定:称2g分析纯氢氧化钠,溶解在500mL煮沸后冷却的蒸馏水中。称取0.5g(分析天平上称)于105℃烘箱中烘干后邻苯二甲酸氢钾两份,分别放在250mL锥形瓶中,加100mL煮沸冷却后的蒸馏水,溶完再加4滴酚酞指示剂,用配制的氢氧化钠标准溶液滴定至淡红色。用煮沸冷却后的蒸馏水做空白实验,并从滴定邻苯二甲酸氢钾消耗的氢氧化钠标准溶液中扣除空白值。计算式如下:
式中 W------邻苯二甲酸氢钾的质量(g)
---耗去氢氧化钠的体积
V
NaOH
按下式计算土壤阳离子交换量:
[A*2.5-B*(25+m)/10]*N*100
交换量(厘摩尔/1000g)=
干土重
式中m-----加硫酸前土壤的水量(=G-W-干土重)五、实验报告及作业
预习
注意事项: