土壤中碳酸根和重碳酸根的測定【實力干貨】

1.引言

 在鹽土中常有大量HCO₃^-，而在鹽堿土或堿土中不僅有HCO^3-，也有CO₃^2-。在鹽堿土或堿土中OH^-很少發(fā)現(xiàn)，但在地下水或受污染的河水中會有OH^-存在。

在鹽土或鹽堿土中由于淋洗作用而使Ca²⁺或Mg²⁺在土壤下層形成CaCO₃和MgCO₃或者CaSO₄·2H₂O和MgSO₄·H₂O沉淀，致使土壤上層Ca²⁺、Mg²⁺減少，Na⁺/(Ca²⁺+Mg²⁺)比值增大，土壤膠體對Na⁺的吸附增多，這樣就會導(dǎo)致堿土的形成，同時土壤中就會出現(xiàn)CO₃^2-。這是因為土壤膠體吸附的鈉水解形成NaOH，而NaOH又吸收土壤空氣中的CO₂形成Na ₂CO₃之故。因而CO₃^2-和HCO₃^-是鹽堿土和堿土中的重要成分.

                           土壤-Na⁺ + H₂O → 土壤-H⁺ + NaOH
                           2NaOH+ CO₂ → Na₂CO₃　+　H₂O

                           Na₂CO₃　+　CO₂　+　H₂O→2NaHCO₃                       

2.方法原理

 土壤水浸出液的堿度主要決定于堿金屬和堿土金屬的碳酸鹽及重碳酸鹽。溶液中同時存在碳酸根和重碳酸根時，可以應(yīng)用雙指示劑進行滴定.

                     Na₂CO₃+HCl= NaHCO₃+NaCl (pH8.3為酚酞終點) （1）

                     NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂+H₂O (pH4.1為溴酚藍(lán)終點)（2）

 由標(biāo)準(zhǔn)酸的兩步用量可分別求得土壤中CO₃^2-和HCO₃^-的含量。滴定時標(biāo)準(zhǔn)酸如果采用H₂SO₄，則滴定后的溶液可以繼續(xù)測定Cl^-的含量。對于質(zhì)地粘重，堿度較高或有機質(zhì)含量高的土壤，會使溶液帶有黃棕色，終點很難確定，可采用電位滴定法（即采用電位計指示滴定終點）.

3.所用試劑

 (1)5g·L^-1酚酞指示劑：稱取酚酞指示劑0.5ｇ，溶于100mL 600mL·L^-1的乙醇中。

 (2) 1g L^-1溴酚藍(lán)（BromophenoL blue）指示劑：稱取溴酚藍(lán)0.1g在少量950mL·L^-1乙醇中研磨溶解，然后用乙醇稀釋至100mL。

 (3)0.01moL·L^-11/2H₂SO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液：量取的濃H₂SO₄比重1.84）2.8 mL加水至1L，將此溶液再稀釋10倍，再用標(biāo)準(zhǔn)硼砂標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度。

4.操作步驟

 吸取兩份10～20mL土水比為1:5的土壤浸出液，放出100mL的燒杯中。

 把燒杯放在磁攪拌器上開始攪拌，或用其他方式攪拌加酚酞指示劑1～2滴（每10 mL加指示劑1滴），如果有紫紅色出現(xiàn)，即示有碳酸鹽存在，用H₂SO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺紅色剛一消失即為終點，記錄所用H₂SO₄溶液的毫升數(shù)（V₁）。

溶液中再加溴酚藍(lán)指示劑1～2滴（每5 mL加指示劑1滴）。在攪拌中繼續(xù)用標(biāo)準(zhǔn)H₂SO₄溶液滴定至終點，由藍(lán)紫色剛褪去，記錄加溴酚藍(lán)指示劑后滴定所用H₂SO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液的mL數(shù)（V₂）。

5.結(jié)果計算

  土壤中水溶性CO₃^2-含量：(cmoL·kg^-1)= 2V₁×c×ts/m ×100

  土壤中水溶性CO₃^2-含量： (g·kg^-1)= 1/2 CO₃^2-，(cmoL,kg^-1)×0.0300

  土壤中水溶性HCO₃^-含量： (cmoL·kg^-1)= (V₂-2V₁)×c×ts/m×100

  土壤中水溶性HCO^-₃含量： (g·kg^-1)=HCO^-₃，(cmoL,kg^-1)×0.0610

 式中： V₁——酚酞指示劑達(dá)終點時消耗的H₂SO₄毫升數(shù)，此時碳酸鹽只是半中和，故2×V₁；

 V₂——溴酚藍(lán)為指示劑達(dá)終點時消耗的H₂SO₄體積（mL）；

         c——（1/2H₂SO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（moL·L^-1）；

         ts——分取倍數(shù)；

         m——烘干土樣質(zhì)量(g)；

      0.0300和0.0610——分別為1/2 CO₃^2-和HCO₃^-  的摩爾質(zhì)量（kg·moL^-1）。

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