«КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ А.А. ЖАППАРОВА АГРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПОЧВ, РАСТЕНИЙ И УДОБРЕНИЙ АЛМАТЫ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ ...»

А н а л и т и ч е с к а я техника. 5 г почвы или 2,5г торфа помещают в колбочку емкостью 100 мл и добавляют 25 мл очищенного дитизоном 1п раствора КС1 и взбалтывают 30 мин. Затем вытяжку пропускают через фильтр, очищенный от цинка путем промывания 0,1 n НСl и дистиллированной водой, из которой удалены следы цинка при помощи дитизона. В пробирку с притертой пробкой диаметром 16 мм помещают 5 мл фильтрата, добавляют 2,0 мл комплексного буферного раствора ацетата и тиосульфата натрия. Буферный раствор также предварительно очищают от следов цинка. После добавления буферного раствора рН жидкости доводят при помощи 0,1 n НС1 или NH4OH 1:20 до 5,0 (по универсальному индикатору - индикаторной бумаге - или гаммадинитрофенолу). Затем в пробирку добавляют 1 мл раствора дитизона в ССl, который готовят так же, как и при определении меди. Жидкость взбалтывают в течение 0,5 мин., и окрашенный слой дитизона в пробирке сравнивают с образцовой пробирочной шкалой. Взбалтывание и сравнение с шкалой повторяют до получения не изменяющейся окраски, после чего записывают конечную цифру. Аналогичную операцию проводят и в так называемых «холостых» определениях для проверки чистоты реактивов и посуды. В случае, если в анализируемом растворе много цинка и раствор дитизона в пробирке имеет более интенсивный красный цвет, чем последняя пробирка образцовой шкалы, в пробирку приливают дополнительные количества дитизона с тем, чтобы общий объем его составил 2,5 мл. Если необходимо (при больших количествах цинка), объем приливаемого раствора дитизона может быть доведен до 5,0 или 7,5 мл. После каждого добавления дитизона жидкость в пробирке сильно встряхивают и производят очередное сравнение с образцовой шкалой. Если и при 7,5 мл дитизона окраска жидкости в пробирке будет краснее, чем последняя пробирка шкалы, анализ делают вновь, используя для определения вместо 5 мл только 1,0 или 0,5 мл фильтрата.

В то же время в случае, если при анализе 5 мл фильтрата и добавлении мл дитизона жидкость в пробирке будет иметь более интенсивную зеленую окраску, чем первая пробирка образцовой шкалы (что указывает на незначительные количества цинка в растворе), необходимо сделать новый анализ, используя 10 мл фильтрата и 1 мл дитизона. Результаты анализа могут быть рассчитаны по формуле, аналогичной формуле для расчета меди, но в данном случае коэффициент пересчета в миллиграммы на 1 кг почвы будет не 10000, а 5000. При отношении почвы к растворителю 1: 10 (торфяные почвы) результаты анализов умножают на два.

Исходный стандартный раствор готовят с содержанием 0,1 мг Zn в 1 мл.

Для приготовления такого раствора 0,1 г химически чистого металлического цинка растворяют в 50 мл очищенной от цинка дистиллированной воды, подкисленной 1 мл концентрированной H2SO4, и объем жидкости доводят очищенной от цинка дистиллированной водой до 1 л. Из этого исходного раствора путем разбавления его водой а 100 раз готовят образцовый рабочий раствор с содержанием 0,001 мг Zn в 1 мл раствора. Для изготовления шкалы этот раствор вливают в соответствующие пробирки в следующих количествах в миллилитрах:

Объем жидкости, в каждой пробирке доводят очищенным от цинка I n раствором КСl до объема 5 мл, затем добавляют 2 мл комплексного буферного раствора и 5мл дитизона, растворенного в ССl4. Следовательно, каждая пробирка шкалы, отличается от соседней на 0,25 Zn; если учесть, что достаточно легко можно уловить промежуточное значение окраски анализируемых растворов при сравнении их со шкалой, точность анализа в абсолютных величинах составит 0,1 Zn в 5 мл дитизонового раствора.

1. Дитизон — готовят так же, как и при определении меди.

2. 1 n КСl. 75 г КСl растворяют в дистиллированной воде, доводят до 1 л и очищают дитизоном от следов цинка.

3. Комплексный буферный раствор. 40 г ацетата натрия+40 г тиосульфата натрия растворяют в дистиллированной воде, объем жидкости доводят до 200 мл и очищают дитизоном.

4. 0.1 n НС1. 8,2 мл концентрированной соляной кислоты доводят до 1 л очищенной дитизоном дистиллированной воды.

5. NH4OH (1:20). Одну часть концентрированного 25% аммиака смешивают с 20 частями очищенной дитизоном дистиллированной воды.

6. ССl4. Четыреххлористый углерод.

Дистиллированную воду и растворы солей очищают в делительной воронке раствором дитизона в CCl4 путем взбалтывания. Нижний слой жидкости каждый раз сливают. Обработку дитизоном продолжают до тех пор, пока зеленая окраска не будет изменяться. Во время пользования очищенными реактивами к ним необходимо.добавить, немного раствора дитизона и периодически взбалтывать.

Особенности метода. Двухвалентный марганец, перешедший из почвы в раствор 0,1 n H2SO4, окисляют персульфатом и колориметрируют по образцовой шкале в форме перманганата.

Для устранения окраски трехвалентного железа добавляют Н3РО4, в результате чего образуются бесцветные его соединения. Органическое вещество окисляется, одновременно с окислением марганца. Колориметрирование производят немедленно вслед за окислением.

обрабатывают в колбочке емкостью 100 мл 25 мл раствора 0,1 л H2SO4 в течение 30 мин. при периодическом взбалтывании. Затем вытяжку фильтруют, 10-20 мл фильтрата помещают в колбочку на 50 мл из жароустойчивого стекла и выпаривают примерно до объема 7 мл. после этого добавляют 0,3 мл концентрированной H2SO4, 0,3-0,5 мл 85% Н3РО4, 1 мл 2% AgNO3 и затем, при нагревании до кипения, два-три раза добавляют небольшие количества (NH4)2S2O8 (всего около 0,6-0,9 г).

Когда жидкость приобретает не изменяющуюся розоватую окраску, ее переливают в пробирку диаметром 16 мм, доводят дистиллированной водой до 10 мл и сравнивают с образцовой пробирочной шкалой. Если в вытяжке много марганца и интенсивность окраски анализируемого раствора больше, чем в последней пробирке шкалы, этот раствор следует разбавить в несколько раз (2, 3, 4, 5 или 10 раз) с тем, чтобы окраска не выходила за пределы образцовой шкалы.

В случае, если почвенная вытяжка содержит много органического вещества (сильна окрашена) берут 10—20 мл этой вытяжки, выпаривают досуха, добавляют 2—3 капли концентрированной H2SO4 и окисляют 1—2 мл Н2О2, выпаривая до появления паров серной кислоты. Если остаток в колбочке еще не полностью обесцветился, окисление повторяют еще один или- два раза, каждый раз добавляя по 0,5 мл Н2О2 и выпаривая. Остаток после окисления растворяют в 0,3 мл концентрированной H2SO4 и 5 мл дистиллированной воды при нагревании. В дальнейшем анализ проводят так, как описано выше начиная с добавления Н3РО4.

Расчеты, результатов анализа производят по следующей формуле:

где: х -Мn в миллиграммах на 1 кг почвы; а — содержание Мn в миллиграммах в 10 мл раствора в совпадающей пробирке шкалы; Ь — объем анализируемого окрашенного раствора в миллилитрах; с навеска почвы, взятая для анализа, в граммах; d — объем анализируемой почвенной вытяжки в миллилитрах.

При отношении почвы к раствору 1: 10 (болотные почвы) конечные цифры анализа умножают на 2.

Исходный раствор для приготовления образцовой пробирочной шкалы готовят путем растворения 0,505 г MnSO47 H2O в 1 л дистиллированной воды, содержащей 5 мл концентрированной H2SO4. Такой раствор содержит 0,1 мг Мn в миллилитрах.

Образцовые растворы готовят в 10-мерных колбочках емкостью 100 мл. В каждую колбочку вливают исходный стандартный раствор в количестве от 0, до 9,0 мл. Далее, в каждую колбочку приливают дистиллированную воду до, мл и по 3 мл концентрированной H2SO4, 3 мл 85% Н3РО4, 2 мл 2% AgNO3 и при кипячении три, раза прибавляют немного (NH4)2S2O8. Объем жидкости доводят дистиллированной водой до 100 мл. Эти растворы из колбочек переливают в серию пробирок по 10 мл в каждую пробирку.

1. 0,1 n H2SO4 – 2,8 мл концентрированной H2SO4 (удельный вес 1,84) доводят до 1 л дистиллированной водой.

2. Концентрированная H2SO4.

3. 85% H3SO4.

4. 2% AgNO3.

5. (NH4)2S2O8/ 6. H2O2 30%.

Особенности метода. Кобальт извлекают из почвы 1 n HNO3. В слабый раствор азотной кислоты переходит значительно меньше железа, которое мешает анализу. Органическое вещество и двухвалентное железо окисляют перекисью водорода и КМnО4. Железо ообесцвечивают при помощи фосфорной кислоты. Кобальт колориметрируют в виде соединения с нитрозоR-солью.

Аналитическая техника. 10 г почвы или 5 г торфа помещают в колбочку емкостью 100 мл и обрабатывают 50 мл 1 n HNO3 в течение 30 мин. при периодическом взбалтывании. Вытяжку фильтруют через беззольный фильтр.

Затем 20—30 мл фильтрата помещают в жароустойчивую колбочку емкостью 50 мл, добавляют 1,0 мл 30% Н2О2, медленно выпаривают досуха. Для полного окисления органического вещества, один или несколько раз обрабатывают 0, мл Н2О2 и пятью-десятью каплями концентрированной НNОз, выпаривая.

Остаток растворяют при нагревании, добавляя пять-шесть капель Для лучшего растворения осадка можно прибавить одну каплю 30процентного Н2О2 и довести до кипения. К горячему раствору добавляют дветри капли 1 л раствора КМnО4 до слабого порозовения жидкости и 0,3 г сухой соли лимонно-кислого натрия, нагревают, добавляют около 0,3-0,5 г сухой соли ацетата натрия и вновь нагревают. Реакция раствора должна быть выше рН 5, (по универсальной индикаторной бумаге), что достигают добавлением ацетата натрия. Затем приливают 0,5-1,5 мл 0,1% раствора нитрозо-R-соли и кипятят 10—20 сек.

Далее к раствору приливают 3 мл смеси фосфорной и азотной кислот (пять частей 85% Н3РО4+одна часть концентрированной HNOз) и доводят дистиллированной водой до 10—30 мл с тем, чтобы 0,5 мл нитрозо-R-соли приходилось на 10 мл раствора. Сравнение с шкалой проводят в пробирках диаметром 16 мм.

Расчет анализа производят по формуле:

где х—Со в миллиграммах на 1 кг почвы; а -количество Со в 10 мл раствора соответствующее совпадающей по цвету пробирке шкалы, в миллиграммах; с конечный объем анализируемой жидкости в миллилитрах; d — навеска взятой для анализа почвы в граммах; л — объем почвенной вытяжки; взятой для анализа в миллилитрах; 5000 — коэффициент для пересчета данных в миллиграммах на 1 кг почвы.

Исходный раствор для образцовой шкалы с содержанием 1мг Со в 1 мг готовят путем растворения 4,9362 г Co(NO3)26 Н2О в 1 л подкисленной 5 мл концентрированной HNO3 дистиллированной воды. Рабочий раствор с содержанием 0,01 мг Со в 1 мл готовят путем разбавления исходного' раствора в 100 раз.

Серию пробирок диаметром 16 мм заполняют образцовым рабочим раствором по схеме:

В каждую пробирку приливают дистиллированную воду до объема 5 мл, добавляют 0,3 г лимоннокислого натрия и 0,3 г уксуснокислого натрия, приливают 0,5 мл 0,1% раствора нитрозо-R-соли, жидкость нагревают, добавляют 3 мл смеси кислот и доводят дистиллированной водой до объема мл. В таком виде пробирочная шкала готова для использования.

1. 1 n HNO3. Концентрированную НNOз (удельный вес 1,41) в количестве 66, мл разводят дистиллированной водой до объема 1 л.

2. 30% Н2О2.

3. Концентрированная HNOз (удельный вес 1,41).

4. Уксуснокислый натрий.

5. 0,1% раствор нитрозо-R-соли. Растворяют 0,1 г нитрозо-R-соли в 100 мл дистиллированной воды.

6. Смесь фосфорной и азотной кислот. Пять объемных частей 85% Н3РО4:

смешивают с одной частью концентрированной HNO3.

7. Лимоннокислый натрий.

Особенности метода. Подвижный молибден извлекают из почвы оксалатным раствором при рН -3,3 и определяют колориметрический роданидным методом. Концентрация оксалатов в два раза слабее, чем в методе Грига. Обеспечивается полное окисление органического вещества, создание одинаковой степени кислотности анализируемых растворов и восстановление трехвалентного железа.

Аналитическая техника. 10 г почвы или 5_ г торфа помещают в колбочку емкостью 100 мл, обливают 50 мл оксалатного растворителя и взбалтывают мин. Вытяжку фильтруют; 20-30 мл раствора помещают в жароустойчивую стеклянную колбочку с широким горлышком емкостью 50 мл, добавляют к нему 1 мл 30% Н2О2 и выпаривают досуха. Сухой остаток в колбочке дважды обрабатывают 0,5 мл перекиси водорода, каждый раз выпаривая досуха. Затем добавляют 0,5 мл концентрированной H2SO4, нагревают, приливают по стенкам колбы 1 мл Н2О2 и выпаривают до появления паров серной кислоты.

Окисление перекисью водорода повторяют один или несколько раз до тех пор, пока остаток в колбочке полностью побелеет. После окисления приливают 5 мл дистиллированной воды, восемь капель концентрированной соляной кислоты и нагревают до растворения осадка.

Раствор переносят в пробирку диаметром 16 мм с притертой пробкой, а колбочку споласкивают 3-4 мл дистиллированной воды. Общий объем жидкости в пробирке не должен превышать 8 мл. Далее приливают 1 мл 10% KCNS, взбалтывают и охлаждают примерно до 18°, добавляют 1 мл 10% SnCl2, быстро перемешивают и, как только полностью исчезнет красноватая окраска, вызванная роданидом трехвалентного железа, приливают 1-2 мл изоамилового спирта, легко встряхивая 30—60 сек. После разделения слоев окрашенный роданидом молибдена слой изоамилового спирта сравнивают с образцовой шкалой.

Результаты анализа вычисляют по следующей формуле:

где х - содержание Мо в миллиграммах на 1 кг почвы; а - Мо в миллиграммах по шкале в 2 мл изоамилового спирта; с — объем изоамилового спирта, взятого для анализа, в миллилитрах; d - навеска почвы в граммах; h объем почвенной вытяжки, взятой для анализа, в миллилитрах; 25000 коэффициент для пересчета результатов анализа в миллиграммах на 1 кг почвы.

Исходный раствор с содержанием 1 мг Мо в 1 мл готовят из пере кристаллизованного в аммиачной среде (NH4)2 MoO4 путем растворения 2,042 г соли в 1 л дистиллированной воды. Уточнение титра проводят по общепринятому методу [2]. Для приготовления образцовой шкалы в серию пробирок диаметром 16 мм наливают рабочий стандартный раствор, содержащий 0,001 мг Мо в 1 мл по схеме:

Количество образцового раствора в 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2, В каждую пробирку приливают по 0,3 мл концентрированной H2SO восемь капель концентрированной НСl. Раствор доводят дистиллированной водой до объема 8 мл. Изоамиловый спирт берут в количестве 2,2 мл.

1. Растворитель для почвенной вытяжки. 12,5 г щавелевокислого аммония (NH4)2C2O4 и 6,3 г щавелевой кислоты Н2С2О4 растворяют в 1 л дистиллированной воды; рН этого раствора должна быть 3,3.

2. 30% Н2О2.

3.Концентрированная H2SO4.

4. Концентрированная НС1.

5. 10% KCNS. 10 г KCNS растворяют в дистиллированной воде и объем раствора доводят до 100 мл.

6. 10% SnCl2. 10 г SnCl2 растворяют в 30 мл концентрированной НС1 и доводят дистиллированной водой до объема 100 мл.

7. Изоамиловый спирт. Хранится в хорошо закрытой посуде, в темном О с о б е н н о с т и метода. Бор определяют в водной вытяжке хинализариновым методом. Органические и минеральные коллоиды, переходящие в водную вытяжку, коагулируют медным купоросом, который в дальнейшем действует как катализатор при окислении органического вещества перекисью водорода. Мешающие анализу нитраты удаляют путем добавления гипофосфитов в присутствии НС1 и при наличии избытка H2SO4.

А н а л и т и ч е с к а я техника. Юг почвы или 5 г торфа помещают в колбочку емкостью 100 мл из безборного стекла № 29 или ЛКП обливают 30 мл кипящей дистиллированной воды, добавляют 0,5 мл 3% раствора CuSO4 и, закрыв горлышко колбы воронкой, кипятят в течение 5 мин. После кипячения жидкость взбалтывают еще 5 мин. и фильтруют. Берут 5—10 мл фильтрата и помещают в колбочку на 50 мл из того же безборного стекла, добавляют 0,5 мл 30% перекиси водорода и медленно кипятят приблизительно в течение одной минуты до обесцвечивания жидкости и добавляют одну каплю 0,5 n NaOH.

Колбочку со всем содержимым медленно нагревают до испарения жидкости, добавляют еще раз 0,5 мл Н2О2 и выпаривают досуха. В процессе, окисления колбочку необходимо нагревать медленно для того, чтобы выделении газов. Сухой остаток обрабатывают 4,5 мл концентрированной H2SO4 дополного растворения солей. Если жидкость имеет коричневатый оттенок, ее следует подогреть. Далее добавляют 0,4 мл восстановителягипофосфита калия в растворе НС1 — и после прекращения выделения пузырьков газа приливают 0,5 мл раствора хинализарина в серной кислоте.

Жидкость взбалтывают, переливают в пробирку с притертой пробкой (диаметр пробирки 16 мм), закрывают пробкой и оставляют на 25 мин. Затем пробирку сравнивают с пробирочной образцовой шкалой. Аналогично проводят холостой анализ, без почвы, для контроля содержания бора в реактивах и посуде.

Если раствор окрашен в более интенсивный синий цвет, чем окраска последней пробирки шкалы, в колбочку добавляют 0,5 мл восстановителя, 4,5 мл концентрированной H2SO4 и 5,0 мл хинализарина и перемешивают с содержимым пробирки. В случае необходимости эту операцию разбавления повторяют еще раз или вновь делают анализ с меньшим количеством почвенной вытяжки. Необходимо иметь в виду, что используемая для анализа серная кислота не должна содержать бора и NОз. Для анализа берут только химически чистую H2SO4.

Результаты анализа могут быть рассчитаны по следующей формуле:

где х - количество бора В в миллиграммах на 1 кг почвы; а - количество В, соответствующее совпадающей пробирке образцовой шкалы в миллиграммах в 11 мл; а1 - количество В, соответствующее совпадающей пробирке образцовой шкалы при холостом анализе: с- навеска почвы в граммах; b — конечный объем анализируемого раствора в миллилитрах; d - объем почвенной вытяжки, взятой для анализа, в миллилитрах; 2727 - коэффициент для пересчета результатов анализа в миллиграммах на 1 кг почвы.

Исходный образцовый раствор для стандартной шкалы приготовляют из расчета 1 мг В в 1 мл раствора. Такой раствор получают путем растворения 2,8578 г Н3ВО4 в 0,5 л воды. Из этого раствора разбавлением готовят два рабочих раствора - первый с содержанием 0,01 и второй -0,001 мг бора в 1 мл раствора.

Шкалу образцовых растворов готовят в пробирках диаметром 16 мм по схеме:

образцового раствора К образцовому раствору в каждой пробирке приливают воду до объема мл затем 9,0 мл концентрированной H2SO4 и 1 мл раствора хинализарина в серной кислоте.

Примечание: в лабораторных условиях для выпаривания и сжигания органического вещества удобно пользоваться электрической плиткой с реостатом или с автотрансформатором для регулирования нагрева, определяя Mn, Mo, Co и В.

3% CuSO4. Растворяют 3 г CuSO4 в 100 мл дистиллированной воды.

0,5 n NaOH. Растворяют 2г NaOH в 100 мл Н2О.

Концентрированная H2SO4, химически чистая.

Восстановитель. 10 г гиппофосфита калия (кальция, натрия) растворяют в дистиллированной воде, подкисленной 5 мл концентрированной HCl. К раствору приливают дистиллированную 6. Хинализарии в серной кислоте. Растворяют 5 мг хинализарина в мл концентрированной химически чистой серной кислоты.

РАЗДЕЛ II

АНАЛИЗ РАСТЕНИЙ

Анализ растений позволяет решить следующие задачи:

1. Исследовать трансформацию макро- и микроэлементов в системе почварастение удобрения при различных режимах выращивания растений.

2. Определить содержание основных биокомпонентов в растительных объектах и кормах: белков, жиров, углеводов, витаминов, алкалоидов и соответствие их содержания принятым нормам и стандартам.

3. Оценить меру пригодности растений для потребителя (нитраты, тяжёлые металлы, алкалоиды, токсиканты).

4. Произвести диагностику обеспеченности растений питательными веществами.

5. По признакам обеспеченности производить подкормки.

Отбор растительной пробы ответственный этап работы, требует определённых навыков и опыта. Ошибки при отборе пробы и подготовке к анализу не компенсируются качественной аналитической обработкой собранного материала.

При отборе проб растений в агро- и биоценозе основная цель -средняя проба растений, которая должна наиболее полно отражать биологическое состояние растений, т.е. быть репрезентативной для поля, опытной делянки, выбранной площадки, вегетационного сосуда. Чтобы средняя проба отражала статус всей совокупности растений, учитывают макро- и микрорельеф, гидротермические условия, равномерность и густоту стояния растений, их биологические особенности.

Растительные пробы отбираются в сухую погоду, в утренние часы, после высыхания росы. При изучении процессов обмена веществ в растениях в динамике эти часы соблюдаются в течение всего вегетационного периода.

Различают культуры сплошного сева: пшеница, овёс, ячмень, маковые культуры, травы и др., и пропашные: картофель, кукуруза, свекла и т.п.

Для культур сплошного сева на опытном участке выделяются равномерно 5-6 площадок размером 0,25 - 1,00 м 2, растения с площадки скашиваются на высоте 3 - 5 см. Общий объём взятого материала составляет объединенную пробу. После тщательного усреднения этой пробы отбирают средний образец массой 1 кг. Проводят взвешивание средней пробы, а затем разбор по ботаническому составу, учёт сорняков, больных растений, которые исключают из состава пробы. Проводят также разделение растений на органы с весовым учётом в пробе листьев, стеблей, початков, цветов, колосьев. Молодые растения от всходов до кущения обычно не дифференцируют по органам и фиксируют целиком.

В вегетационных сосудах пробы этих растений отбираются следующим образом: из каждого сосуда берётся равное количество растений или из 2- сосудов каждого варианта растения срезаются полностью, первый приём используют чаще.

Для культур пропашных, особенно высокостебельных, таких как кукуруза, подсолнечник и т.д. объединенную пробу составляют из 10- растений средней величины, взятых по диагонали делянки или поочерёдно в несмежных рядах.

При отборе корнеплодов выкапывают 10-20 растений средней величины, очищают от почвы, подсушивают, взвешивают, отделяют надземные органы и взвешивают корнеплоды. По состоянию этих компонентов определяют структуру урожая.

Среднюю пробу составляют с учётом размера клубней, початков, корзинок и т.п. Для этого материал сортируют визуально на большие, средние, малые и соответственно долевому участию фракции составляют средний образец. У высокостебельных культур проба может усредняться за счёт продольного расчленения всего растения от верхушки до основания.

В производственных условиях пробы зерна, муки, гранулированных кормов, силоса, сенажа, соломы, овощных, плодовых, ягодных культур отбирают из больших объёмов пробоотборниками в соответствии с инструкциями отраслевых стандартов (см. специальную литературу) или ГОСТов.

Критерием оценки правильного отбора пробы является сходимость результатов химического анализа при параллельных определениях.

Скорость химических реакций в растительных образцах, взятых в период активной вегетации, намного выше, чем во многих анализируемых объектах (например, зерно, солома, семена). За счёт работы ферментов продолжаются биохимические процессы, в результате которых происходит разложение таких веществ, как крахмал, белки, органические кислоты и особенно витамины.

Задачи исследователя - сократить до минимума срок от взятия пробы до проведения анализа или фиксации растительного материала. Снижения скорости реакций можно добиваться работой со свежими растениями на холоде в климатокамере (+ 4°С), а также кратким хранением в бытовом холодильнике на нижней полке.

В свежем растительном материале при естественной влажности проводят определение водорастворимых форм белков, углеводов, ферментов, калия, фосфора, определяют содержание нитратов, нитритов. С небольшой погрешностью эти определения можно выполнять в образцах растений после лиофильной сушки.

В фиксированных воздушно-сухих образцах определяют все макроэлементы, т.е. зольный состав растений, общее содержание белков, углеводов, жиров, клетчатки, пектиновых веществ. Высушивание растительных образцов до абсолютно сухого веса для проведения анализа недопустимо, так как нарушаются растворимость и физико-химические свойства многих органических соединений, происходит необратимая денатурация белков.

При анализе технологических свойств любых объектов, в том числе зерна, соломки льна, допускается сушка при температуре не более 30°С.

Повышенные температуры изменяют свойства белково-углеводных комплексов в растениях и искажают результаты определения.

Сохранение органических и зольных веществ в растительных пробах в количествах, близких к их естественному состоянию, осуществляется за счёт фиксации. В настоящее время применяется температурная фиксация и лиофильная сушка, при которой растительные ферменты сохраняются в активном состоянии, а белки не денатурируют.

Температурная фиксация растительного материала проводится в сушильном шкафу, лучше с принудительной вентиляцией. Растительный материал помещают в пакеты из плотной бумаги типа “крафт” и загружают в сушильный шкаф, предварительно нагретый до 105-110°С. После загрузки выдерживают температуру 90-95°С в течение 10-20 мин в зависимости от свойств растительного материала. При такой температурной обработке за счёт паров воды происходит инактивация растительных ферментов.

Окончание фиксации проверяют следующим образом: вынимают из шкафа образцы, разворачивают - растительный материал должен быть влажным и вялым при этом он должен сохранить свою окраску, т.е. не пожелтеть.

Дальнейшее высушивание пробы проводят при доступе воздуха в открытых пакетах при температуре 50-60°С в течение 3 - 4 ч. Превышать указанные интервалы температуры и времени не следует. Длительное нагревание при высокой температуре приводит к термическому разложению многих азотсодержащих веществ и карамелизации углеводов растительной массы.

Растительные образцы с большим содержанием воды - корнеплоды, фрукты, ягоды и т.п. - разделяют на сегменты так, чтобы в анализ попали периферийные и центральная части плода. Набор сегментов для пробы составляют из сегментов больших, средних и маленьких плодов или клубней в соответствующем соотношении их в урожае. Сегменты средней пробы измельчают и фиксируют в эмалированных кюветах.

Если образцы объёмны, то надземную часть растений; листья стебли, цветы, черешки, корзинки и т.д. - непосредственно перед фиксацией измельчают ножом или ножницами и быстро закрывают в пакеты.

Если в образцах предполагается определение только набора химических элементов, их можно не фиксировать, а высушить при комнатной температуре.

Однако высушивание растительного материала лучше провести в термостате при температуре 40 - 60°С так как при комнатной температуре возможно загнивание массы и загрязнения пылевыми частицами из атмосферы.

Не подвергают температурной фиксации образцы зерна и семян, но высушивают их при температуре не выше 30°С.

Лиофилизация растительного материала (высушивание путём возгонки) основана на испарении льда, минуя жидкую фазу. Высушивание материала при лиофилизации проводится следующим образом: отобранный растительный материал замораживают до твёрдого состояния, заливая образец жидким азотом. Затем образец помещают в лиофилизатор где при низкой температуре и в условиях вакуума происходит высушивание. При этом влага поглощается специальным осушителем (реактивом), в качестве которого используется силикагель, хлористый кальций и т.д. Лиофильная сушка подавляет ферментативные процессы, но сами ферменты сохраняются.

Размол растительных образцов и их хранение Размол растений проводят в воздушно-сухом состоянии. Скорость размола увеличивается, если образцы предварительно подсушиваются в термостате. Отсутствие в них гигроскопической влаги определяется визуально:

хрупкие, легко разламывающиеся в руках стебли и листья - наиболее пригодный материал для размола. Образцы для размола можно предварительно измельчить ножницами. Для размола объёмных образцов, весом более 30 г используют лабораторные мельницы ПРП-1, для размола небольших проб используют бытовые кофемолки типа “Пируэт”. При очень малых количествах растительные пробы можно измельчить в фарфоровой ступке с последующим пропусканием материала через сито.

Измельчённый материал просеивается через сито. Диаметр отверстий зависит от специфики анализа: от 1 мм до 0,25 мм. Если в анализе не оговаривается особо тонина помола материала, берут сито 1 мм. Часть материала, не прошедшая через сито, повторно измельчается на мельнице или в ступке. “Отброс” растительного материала не допускается, так как это изменяет состав средней пробы. Например, при размоле зерна на сите остаются отруби, которые с трудом измельчаются и не проходят через сито с первого просеивания. “Отброс” отрубей приводит к грубым ошибкам при анализе, в результате анализируется мука грубого помола (в основном эндосперм), а не целое зерно.

После размола каждого образца рабочие органы мельницы и рабочую ёмкость тщательно очищают ёршиком и сухой хлопчатобумажной тканью.

Только после этого приступают к размолу следующего образца.

При большом объёме размолотых образцов можно снизить объём, перейдя от средней лабораторной пробы к средней аналитической, вес последней составляет 10 - 50 г, а для зерна не менее 100 г. Отбор производится методом квартования. Лабораторная проба равномерно распределяется на бумаге или стекле в виде круга или квадрата. Шпателем делится на мелкие квадратики (2-3 см) или сегменты. Материал из несмежных квадратиков отбирается в аналитическую пробу.

Сухое вещество растений содержит в себе как органические, так и минеральные соединения. Последние остаются после сжигания органического вещества в виде “сырой” золы и составляют в среднем от 5 до 15% сухого вещества растений. “Сырой” золу называют потому, что в ней, помимо зольных элементов растений, содержатся некоторые примеси - углистые частицы, песчинки, плохо смытая почва.

Количество золы и её состав зависят от вида, органа, возраста растений, почвенно-климатических условий, применяемых форм и доз минеральных удобрений и других факторов.

Для определения в растениях “сырой” золы используют метод сухого озоления растительного материала.

Метод основан на сжигании органического вещества при высокой температуре в муфельной печи. Метод прост и может использоваться во всех лабораториях. В полученной этим путём золе можно определить те элементы, которые не теряются вследствие образования легколетучих соединений при температуре 500-600°С. К ним относятся калий, кальций, магний, алюминий, марганец и т.д. Можно проводить озоление как сухих, так и свежих растений.

Ход анализа Фарфоровые чашечки или тигли объёмом 25-50 мл в течение 2-3 ч прокалить в муфельной печи при температуре 500-6000C, доведя до постоянного веса. Взвешивать на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Поместить в эксикатор.

На аналитических весах с такой же точностью взять 1 г воздушно-сухого растительного материала. Навеску в чашечке укладывать рыхло для свободного доступа кислорода. Во время озоления содержимое чашечки не перемешивают.

Первоначальное озоление растительного материала ведут при доступе воздуха на электроплитке или газовой горелке. Нагревание слабое, обугливание осуществляется без возгорания и покраснения пробы. Если наблюдается покраснение, чашку снимают и возгорание прекращают, накрывая пробу часовым стеклом.

Через 15-20 мин, когда материал почернеет и прекратится выделение дыма, перенести чашечки в нагретую муфельную печь. Вести озоление в течение 1,5 - 2 ч при температуре не выше 500°С, так как при более высокой температуре будут потери хлорида калия, хлорида натрия оксида фосфора и натрия.

Осторожно перенести чашечки в эксикатор, охладить до комнатной температуры и взвесить на аналитических весах.

Повторить прокаливание чашек с навеской в течение 40 - 60 мин, охладить и взвесить. Проводить прокаливание до получения постоянного веса чашки с золой. Обычно это достигается после второго прокаливания. Если вес золы после третьего прокаливания увеличивается, анализ прекращают, ведут расчет на меньшую величину.

Зола [%] = где: х - содержание золы, %; а - вес пустой чашки, г;

в - вес чашки с навеской, г; с - вес чашки с золой, г;

100 - для выражения в процентах. Вес золы (г) определяется по разности между последним весом чашечки с золой и весом пустой прокалённой чашечки.

Табл. № 1 Форма записи Для определения качественного состава “сырой золы” ее надо растворить.

Ход анализа Золу в чашечке следует осторожно смочить несколькими каплями дистиллированной воды для избежания потерь. Прилить 5 мл 20%-го раствора НСl и тщательно размешать содержимое чашечки небольшой стеклянной палочкой. Работу вести под тягой.

Прилить 15-20 мл горячей дистиллированной воды для более полного растворения золы и снижения концентрации раствора перед фильтрованием.

Фильтровать раствор по палочке через небольшую воронку с беззольным фильтром в мерную колбу на 100 мл, промывая чашечку и фильтр несколько раз горячей дистиллированной водой.

Охлаждённый раствор довести до метки водой, закрыть пробкой, взболтать.

В полученном растворе определяют содержание калия на пламенном фотометре, кальция и магния комплексонометрически. Фосфор можно определить фотометрически, если безупречно проведено озоление растительного материала.

Мокрое озоление растительного материала по Гинзбург и определение В основу метода положены реакции гидролиза и окисления органических веществ растений смесью серной и хлорной кислот в соотношении 10:1 при нагревании. Основным окислителем является хлорная кислота (НСlО4).

Безазотистые органические вещества окисляются до воды и углекислоты, высвобождая зольные элементы в виде оксидов. Азотсодержащие органические соединения гидролизуются и в конечном счёте, окисляются до воды и углекислоты, освобождают азот в виде аммиака, который немедленно связывается серной кислотой.

Таким образом, в растворе находятся зольные элементы в виде оксидов и азот в форме сернокислого аммония и аммонийной соли хлорной кислоты.

Метод мокрого озоления исключает потери азота, фосфора и калия в виде их оксидов, так как растительное вещество озоляется при температуре 332°С. Это температура кипения серной кислоты, у хлорной кислоты значительно меньшая температура кипения - 121°С.

Необходимо помнить, что при добавлении избытка хлорной кислоты в процессе озоления происходят значительные потери азота (до 50%).

Ход анализа Навеску размолотого воздушно-сухого растительного материала 0,2 - 0,5 г, взятую на аналитических весах с точностью до 0,0001 г помещают в колбу Кьельдаля.

Навески в колбах Кьельдаля заливают смесью серной и хлорной кислот в объёме 5,0-10,0 мл (соотношение 10:1) и тщательно перемешивают круговым вращением колбы, осторожно встряхивая.

Оставляют колбы в лотке на 1,5 - 2 ч (можно на ночь) для первичного озоления растительного материала при комнатной температуре.

После этого колбы устанавливают на нагревательные приборы для дальнейшего озоления и нагревают на слабом огне до образования однородной коричнево-бурой массы.

Температуру озоления повышают до слабого кипения раствора и продолжают озоление до полного его обесцвечивания.

Если раствор продолжает оставаться окрашенным в жёлтый или темнобурый цвет, колбы охлаждают, добавляют 2-3 капли хлорной кислоты и продолжают нагревание. Количество хлорной кислоты, добавленное сверх указанной нормы, ускоряет процесс озоления, но приводит к существенным потерям азота в пробе.

Параллельно проводят контрольное озоление исходных реактивов без растительной пробы в аналогичном режиме.

После окончания озоления колбы Кьельдаля охлаждают на воздухе, затем в них приливают 10 мл дистиллированной воды и после перемешивания содержимого вновь охлаждают, доливают около 60 мл горячей дистиллированной воды.

Раствор из колбы Кьельдаля количественно переносят в мерную колбу на 100 мл. При этом колбу Кьельдаля многократно промывают небольшими (около 5 мл) порциями горячей дистиллированной воды, сливая промывные воды в мерную колбу. После охлаждения объём в мерной колбе доводят до метки дистиллированной водой и после этого, закрыв пробкой, перемешивают.

В растворе определяют общий азот, фосфор и калий по соответствующим методикам.

Реактивы 1. Серная кислота концентрированная (d = 1,89 ).

2. Хлорная кислота концентрированная.

Методы определения различных форм азота в растительном материале Применение азотных удобрений, особенно в повышенных дозах, способствует изменению не только выноса азота растениями, но и накоплению и изменению состава образующихся в тканях растений азотистых веществ, в том числе небелковых - нитратов и нитритов.

Повышенное накопление нитратов в растениях может быть не только при высоких дозах минеральных азотных удобрений, но и при внесении высоких доз органических удобрений, а также на высоко-гумусированных почвах, если создаются благоприятные условия для минерализации органического вещества и мобилизации почвенного азота.

Нитраты и нитриты являются естественными компонентами растений, начальным звеном в биосинтезе белка. Использование нитратного азота в метаболизме органических веществ возможно лишь после восстановления нитратов до аммония. Первым промежуточным продуктом восстановления нитратов являются нитриты. Растения, накапливая нитраты и нитриты в больших количествах, не страдают от их избытка, но эти соединения весьма токсичны для человека и животных, особенно опасны нитриты, токсичность которых в 10 раз выше, чем нитратов. Нитриты в организме человека и животных переводят двухвалентное железо гемоглобина в трехвалентное.

Образующийся при этом метагемоглобин не способен переносить кислород.

Нитриты могут вступать в необратимую реакцию с гемоглобином, образуя нитрозогемоглобин, который тоже не способен переносить кислород, в результате чего наблюдается кислородное голодание тканей живого организма.

Кроме того, нитриты в кислой среде реагируют со вторичными аминами, образуя нитрозоамины. Эти соединения наиболее опасны для человека и животных, так как обладают канцерогенными, мутагенными и эмбриотропными действиями на организм. На восстановление нитратов в растениях влияют не столько дозы азота, сколько освещение, агротехника, соотношение питательных веществ, погодные условия, преобладание азота над фосфором и калием в почве, дождливая погода способствует накоплению нитратов в растениях.

Уровень накопления нитратов и нитритов в растениях также зависит от форм применяемых удобрений (азотных), биологических особенностей растений и фазы развития. В процессе вегетации содержание нитратов в растениях, как правило, снижается, поэтому убирать их, особенно овощные культуры, необходимо в оптимальные сроки.

Снижению содержания нитратов способствует также оптимальный световой режим, выбор доз, форм, сроков и способов применения удобрений, а также сбалансированное минеральное питание растений. Так, калий, магний, молибден, сера, марганец, бор и железо в значительной мере способствуют усиленному использованию нитратов в азотном обмене и снижают их количество в растениях.

Повышенное содержание нитратов в овощах и кормах препятствует их использованию в пищу человеку и животным. Поэтому необходим строгий контроль за содержанием нитратов и нитритов в растениеводческой продукции.

Для определения содержания нитратов в растениях разработан ряд методов.

Наибольшее распространение получил в настоящее время и принят стандартным ионометрический экспресс-метод.

Определение содержания общего азота по Несслеру Азот, поглощённый растением в процессе вегетации, распределяется по органам растений неравномерно. Более высокое содержание азота наблюдается в генеративных органах, особенно в зерне, и меньше его концентрация в листьях, стеблях, корнях, корнеплодах, очень мало в соломе. Общий азот в растении представлен двумя формами: азотом белковым и азотом небелковых соединений. К последним относится азот, входящий в состав амидов, свободных аминокислот, нитратов и аммиака.

Содержание белка в растениях определяют по количеству белкового азота. Содержание белкового азота (в процентах) умножают на коэффициент 6,25 при анализе вегетативных органов и корнеплодов и на 5,7 при анализе зерна.

На долю небелковых форм азота приходится в вегетативных органах 10-30% от общего азота, а в зерне - не более 10%. Содержание небелкового азота к концу вегетации снижается, поэтому в производственных условиях, особенно при анализе кормов, долей небелкового азота пренебрегают. Определяют в этом случае общий азот (в процентах) и его содержание пересчитывают на белок.

Этот показатель называется “сырой белок”.

Принцип.метода. Соли ионов аммония при взаимодействии с реактивом Несслера образуют комплексную соль желтого цвета. Интенсивность окраски раствора прямо пропорциональна концентрации солей ионов аммония в растворе.

(NH4)2 SO4 + 8 KOH + 4 K2 (HgI4) = 2HgOHg (NH2)I + 14 KI + K2SO4 + 6H2O Такие зольные элементы как кальций, магний при взаимодействии с реактивом Несслера образуют нерастворимые соединения, для устранения их вредного влияния в раствор добавляют раствор сегнетовой соли.

Ход анализа.

Из приготовленного раствора по методу К. Гинзбург (см. выше) отбирают пипеткой 1-5 мл раствора в химический стакан (1) и в колбу на 50 мл (2), добавляют 15-20 мл дистиллированной воды. В раствор в химическом стакане (1) бросают кусочек лакмусовой бумажки и нейтрализуют 10% раствором щелочи. Такой же объем щелочи ушедший на нейтрализацию добавляют в колбу (2), к нему сверху приливают 2 мл 25% раствора сегнетовой соли.

Затем, тщательно перемешав раствор, к нему приливают 2 мл реактива Несслера. Доводят дистиллированной водой до метки 50 мл, оставляют на 5- мин. и колориметрируют на фотоэлектроколориметре КФК-2 для определения оптической плотности раствора через синий светофильтр при длине волны нм.

Через 10-15 мин колориметрируют при тех же условиях, при которых строился калибровочный график.

Одновременно готовят шкалу образцовых растворов, для чего в мерные колбы вместимостью 50 мл берут пипеткой 1,5,10,15 и 20 мл образцового раствора, разбавляют водой до 40 мл и прибавляют 2 мл раствора сегнетовой соли, хорошо размешивают ее с образцовым раствором. Затем во все колбы прибавляют по 2 мл реактива Несслера, доводят содержимое колб до метки, тщательно перемешивают. Через 2-3 мин. колориметрируют, по калибровочной кривой находят концентрацию NH4+, соответствующую измеренному значению оптической плотности, и вычисляют содержание NH4+ по формуле где: х - содержание азота в растительных образах, %;

а - концентрация ионов аммония найденное по калибровочному графику мг;

v - общий объем раствора, мл;

н - масса растительной навески, г;

в - объем вытяжки, взятый для определения, мл;

100 - коэффициент для перевода в %;

1000 -коэффициент для перевода граммов в миллиграммы;

0,776-коэффицент для перевода ионов аммония на аммиачный азот.

Определение содержания фосфора в растительном материале после Ход анализа После мокрого озоления растительного материала по методу Гинзбург (см.

выше) берут 5- 10 мл испытуемого раствора в мерную колбу объёмом 50 мл.

Приливают 10 - 15 мл дистиллированной воды. К нему добавляют 2-3 капли индикатора -динитрофенола и нейтрализуют 10 % раствором щелочи до слабо-желтой окраски. Нейтрализуют раствор (под тягой, в специально отведённой комнате) снимают окраску добавлением нескольких капель 10%-го раствора серной или соляной кислоты. Вносят пипеткой 2 мл раствора молибденовокислого аммония, хорошо взбалтывают. Добавляют 3 капли раствора хлористого олова, снова тщательно взбалтывают, доводят до метки дистиллированной водой. Оставляют на 5-7 мин. и колориметрируют на фотоэлектроколориметре КФК-2 для определения оптической плотности раствора через красный светофильтр при длине волны 056 = нм при тех же условиях, при которых строился калибровочный график.

Одновременно готовят шкалу образцовых растворов, для чего в мерные колбы вместимостью 50 мл берут пипеткой 1,5,10,15,20, 25 и 30 мл образцового раствора (из раствора КН2РО4 содержащего в одном мл 0,002 мг P2O5,), разбавляют водой до 30 мл затем во все колбы прибавляют те же реактивы что и в испытуемые колбы тщательно перемешивают. Через 5-7 мин.

колориметрируют, по калибровочной кривой находят концентрацию P2O5, соответствующую измеренному значению оптической плотности, и вычисляют содержание P2O5 по формуле где: х - содержание фосфора в растит. образ. %;

а -концентрация фосфорной кислоты в испытуем растворе найденное по колибровочному графику мг;

v - общий объем раствора мл;

н - масса растит. навески гр;

в - объем вытяжки взятый для определения мл;

100 - коэффициент для перев в %;

1000 - коэффициент для перевода граммов в миллиграмм.

Определение содержания калия в растениях пламенно-фотометрическим Калий в растениях выполняет ряд важных физиологических функций:

способствует передвижению продуктов ассимиляции, повышает поглощение азота и синтез белков, полимеризацию углеводов, повышает гидрофильность протоплазмы, что увеличивает устойчивость растений к температурным и водным стрессам. Калий повышает устойчивость растений к грибным заболеваниям и улучшает технологические показатели лубяных культур.

Большое количество калия из почвы потребляют корнеплоды: картофель, сахарная свекла, кормовые корнеплоды. Много калия содержится в луговых травах и в соломе зерновых культур. Содержание калия в зерне отличается постоянством и составляет 0,6 - 0,8% содержание в соломе зависит от агротехники, вида зерновой культуры ц изменяется в широких пределах от 2 до 6%.

В настоящее время для определения калия в растениях используют метод пламенной фотометрии, который дает надежные и устойчивые результаты.

Мокрое озоление растительного материала полностью исключает потери этого элемента. Результат определения после сухого озоления зависит от тщательности аналитика, и не исключены потери калия в виде К20 при высокой температуре озоления.

Ход анализа Раствор золы после мокрого или сухого озоления помещают в химический стакан емкостью 50 мл и вводят в засасывающее устройство пламенного фотометра. При введении растворов, содержащих калий, пламя окрашивается в желтый цвет. В течение 30 сек. устанавливается стрелка прибора, показания снимают по амперметру и записывают.

Содержание калия в анализируемом растворе находят по калибровочной кривой. Интенсивность светового потока пламенного фотометра пропорциональна содержанию атомов калия в растворе. Чувствительность метода зависит от прибора, но она не менее 0,01 мкг К2 0 на 1 мл.

Построение калибровочной кривой. Серию образцовых растворов сравнения для построения калибровочной кривой готовят путем разбавления основного раствора КСL (“х.ч.”). содержащего К20 1 мг/мл. Образцовые растворы сравнения вводят по возрастающей концентрации в засасывающее устройство пламенного фотометра и записывают показания прибора, соответствующие концентрации. По результатам фотометрирования растворов сравнения строят градуированный график. По оси абсцисс откладывают концентрации калия в растворах сравнения в мг/мл, а по оси ординат - соответствующие им показания пламенного фотометра.

Расчёт Содержание К2О (в %) рассчитывают по формуле где: а - К2О мг/мл. по графику; V - объем исследуемого раствора, мл; 100 коэффициент для выражения данных в процентах; 1000 - коэффициент для перевода г навески в мг, т.е. для приведения данных к одним единицам; Н навеска воздушно-сухого вещества, г.

Если концентрация исследуемого раствора выше приведенной на графике и прибор “зашкаливает”, необходимо сделать соответствующее разведение. Для этого берут пипеткой 10-20 мл испытуемого раствора в мерную колбу на 50 мл.

доливают до метки дистиллированной водой и проводят определение. Разведение учитывают при расчете результатов.

Реактивы:

1. Раствор КСl, содержащий К2О 1мг/: 1, 5826 г КСl (“х”. “ч”) перекристализованного растворяют в мерной колбе на 1000 см дистиллированной водой до метки.

2. Серия образцовых растворов: в десять мерных колб емкостью 50 мл, проливают 20 мл дистиллированной воды и последовательно добавляют 0,2;

0,4; 0,6; 0,8; 1,0 мл раствора КСl, содержащего К2О 1 мг/см.

Перемешивают, доводят до метки дистиллированной водой.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕВОДОВ В РАСТЕНИЯХ

Углеводы являются основным продуктом фотосинтеза, на их основе в процессе обмена веществ в растительном организме формируются белки, жиры.

нуклеиновые кислоты и другие соединения. Углеводы - основной источник для аэробного и анаэробного дыхания клеток; источник энергии для возобновления вегетации. Обычно растение содержит большой набор разнообразных углеводов. В процессе вегетации соотношение растворимых и нерастворимых форм изменяется. В молодых растениях преобладают моно- и дисахариды, в период созревания увеличивается содержание крахмала, целлюлозы, т.е.

нерастворимых форм. Содержание углеводов и их разнообразие определяются видом растения, фазой развития и абиотическими факторами среды и изменяются в широких пределах. Например, зерно пшеницы содержит 3% растворимых углеводов и 70% крахмала, в свекле 20% растворимых углеводов (сахарозы), в картофеле 20% крахмала, а волокно хлопчатника на 90% состоит из целлюлозы.

Определение углеводов в растительной продукции позволяет:

а) установить закономерности обмена этих веществ при формировании урожая, при созревании и хранении продукции;

б) оценить качество плодов, овощей, зеленой массы и возможность их технической переработки, например у сахарной свеклы, картофеля и др.;

в) в здравоохранении составить энергетический баланс, в зоотехнии рассчитать пищевой рацион.

Существуют количественные методы определения моносахаридов:

химические, поляриметрические.

Поляриметрическое определение сахара в сахарной свекле Метод может быть использован для растительной продукции с высоким содержанием сахара.

Ход анализа Из измельченной репрезентативной пробы корнеплодов сахарной свеклы (мезги) берут навеску (25-30 г) в фарфоровую или специальную металлическую чашку.

При помощи стеклянной палочки навеску без потерь переносят в мерную колбу объемом 200 мл или специальную колбу Штифта. Фарфоровую чашку и стеклянную палочку многократно обмывают в ту же колбу, заполняя ее объем до 150-160мл.

Для осаждения белковых веществ в колбу добавляют 7 мл 10%-го раствора уксуснокислого свинца. Затем колбу с раствором помещают на 30 мин на водяную баню при 80°С, периодически перемешивая содержимое колбы. После этого осаждают пену добавлением нескольких капель эфира, доводят объем раствора до метки горячей дистиллированной водой и вновь помешают колбу в водяную баню еще на 15 мин.

Содержимое колбы охлаждают до 20°С в емкости с водопроводной водой, доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают.

Полученный раствор сахарозы фильтруют через плотный складчатый фильтр в чистый сухой стакан, отбрасывая первые мутные порции фильтрата.

Раствор заливают в поляриметрическую кювету или трубку и проводят измерения угла вращения.

Содержание сахарозы находят по формуле:

- отсчет в градусах по шкале; 0,75-количество сахара, соответствующее шкалы прибора, г; 0, 9925-поправка на объем, если работа велась в мерных колбах, а не колбах Штифта;

- разведение из расчета 200/100; н-навеска мезги.

Аппаратура, реактивы и материалы 1. Поляриметр “POLAMAT” или любой другой модели.

2. Водяная баня.

3. Термометр лабораторный (до 100°С).

4. Весы лабораторные с метрологическими характеристиками (ГОСТ 24104).

5. Колбы мерные объемом 200 мл (ГОСТ 1770).

6. Фарфоровые чашки;7. Стеклянные палочки;

8. Воронки лабораторные (ГОСТ 25336). 9. Фильтры - синяя лента;

10. Эфир медицинский. 11. Вода дистиллированная;

12. Свинец уксуснокислый, раствор в дистиллированной воде с массовой долей 10%:

Определение крахмала в зерне на поляриметре по Эверсу Крахмал - углевод, входящий в группу полисахаридов второго порядка, представляет собой вещество с большим молекулярным весом, нерастворим в воде, но дает коллоидные растворы.

Крахмал, который образуется в вегетативных органах растений в процессе фотосинтеза, называется ассимиляционным, количество его измеряется несколькими процентами, основная же масса крахмала откладывается в запас в некоторых органах: в семенах, клубнях, корне-клубнеплодах - и называется запасной. Особенно богаты крахмалом семена злаков (50-70% сухого веса) и некоторые корнеплоды (10-30% сырого веса).

Крахмал не является химически индивидуальным веществом, кроме полисахаридов в состав его входят минеральные вещества, в основном фосфор и жирные кислоты.

Для определения крахмала используют методы кислотного гидролиза, которые основаны на разложении крахмала до декстринов, а затем до глюкозы.

Полученная глюкоза впоследствии количественно учитывается химическим методом Бертрана или определяется на поляриметре. Первый метод пригоден для определения крахмала в листьях, стеблях и корнях, т.е. в экстрактах, окрашенных растительными пигментами, а на поляриметре определяют глюкозу в бесцветных вытяжках, полученных при анализе зерна или слабопигментированных корнеплодов. Этот метод является наиболее быстрым из многих, предложенных ранее, и широко применяется в настоящее время.

Принцип метода состоит в гидролизе крахмала слабой кислотой и в определении угла вращения гидролизата на поляриметре. Удельное вращение гидролизатов из семян различных культур в среднем принимают равным 181.

Для очень точных расчетов этот показатель уточняют по специальным руководствам для определенной культуры: пшеницы, ржи, риса, проса и т.д.

Зерно размалывают на мельнице и просеивают через сито с диаметром отверстий 1 мм. Отруби тщательно растирают в ступке и смешивают с мукой.

Ход анализа На аналитических весах берут навеску размолотого зерна или муки (2, 0,001 г) на кальке и пересыпают через сухую воронку в сухую мерную колбу на 100 мл. В колбу приливают 25 мл 1%-й соляной кислоты, всю навеску смачивают кислотой. Если окажется, что часть муки прочно пристала к стенкам колбы и не смачивается, навеску необходимо взять снова. Добавляют еще 25 мл раствора кислоты и ставят на водяную баню. Гидролиз проводят в течение мин на бурно кипящей бане, периодически перемешивая содержимое колб.

Сначала масса в колбе густеет из-за клейстеризации крахмала, а затем разжижается.

Колбы охлаждают на водяной бане до комнатной температуры. Доливают в них 30 мл дистиллированной воды, перемешивают и проводят осаждение белков в растворе. Для этого в колбы приливают 5 мл 10%-й фосфорновольфрамовой кислоты и после перемешивания доводят раствор до метки соляной кислотой. Осаждение белков проходит достаточно быстро, в течение ч. При массовых анализах растворы можно оставить на ночь. Гидролизат профильтровать через рыхлый фильтр в сухой химический стакан с оттянутым носиком, из него удобнее наполнять поляризационную трубку.

Провести определение угла вращения на поляриметре.

Реактивы 1. 1%-й раствор НС1: 22,6 мл конц. НСL (d= 1.19) вливают в мерную колбу емкостью 1 литр, предварительно налив туда 500 мл воды, доводят до метки дистиллированной водой.

2. 10%-й раствор фосфорно-вольфрамовой кислоты.

Углеводы являются оптически активными веществами, их прозрачные растворы отклоняют плоскость поляризованного луча, угол отклонения пропорционален концентрации определенного углевода, что позволяет рассчитать его содержание в растворе.

3. В поляризационную трубку, закрытую с одного конца стеклом и металлическим кольцом, наливают из стакана исследуемый раствор, формируя выпуклый мениск жидкости. Затем на него сбоку надвигают покровное стекло, укладывая резиновый уплотнитель, и осторожно, но плотно завинчивают металлическое кольцо. Избыточное натяжение колец не допускается, так как стекла пришлифованы. Они должны оставаться чистыми и прозрачными. Если образуются малые пузырьки воздуха, их следует перегнать в расширенную часть трубки, где они не будут мешать определению. Трубка с раствором укладывается в ложе прибора.

4. Световой пучок от источника света проходит сначала через поляризатор, а затем через трубку с раствором оптически активного вещества. Он отклоняется на некоторый угол А, который следует измерить. Для этого вращением диска анализатора вправо и влево добиваются равномерного освещения всех полей диска и исчезновения границ раздела между полями. В таком положении берут отсчет угла отклонения в градусах и по нониусу долей градуса. Для каждого раствора берется пять отсчетов и выводится среднее.

- угол врашения прибора в градусах шкалы;

v- объем гидролизата, мл; []D – удельное вращение углевода (фактор для крахмала средний 181); l- длина поляризационной трубки дм; н- навеска воздушно-сухого материала, г удельное вращение для различных углеводов []D: глюкоза + 52,8; сахароза + 66,5; мальтоза + 138,3; фруктоза - 92,8 для крахмала пшеницы –182,7; риса - 184,0; ржи - 184,0.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИРОВ В РАСТИТЕЛЬНОМ МАТЕРИАЛЕ

Жиры и липиды (жироподобные вещества), содержащиеся в растениях, выполняют ряд важнейших функций. Различают запасные и цитоплазматические жиры. Из липидов и липопротеидов построены мембранные слои на поверхности клеток и клеточных структур: митохондрий, пластид, ядер. Цитоплазматические липиды, таким образом, регулируют проницаемость клеточных мембран для различных веществ. Содержание их в растениях невелико: 0,1 - 0,5% от веса сырой растительной ткани. Запасные жиры содержатся в основном в семенах. Известно, что многие виды растений накапливают как основной продукт жизнедеятельности семян жиры. а не углеводы, поскольку при окислении жиров в процессе прорастания семян накапливается в два раза больше энергии, чем при окислении крахмала.

Меньше содержится жиров в семенах зерновых культур: 2 - 3% у ржи, ячменя, пшеницы, 6% у кукурузы. Масличные культуры содержат значительно больше жиров: подсолнечник 30 - 50%, соя 20 - 30%. клещевина 50 - 60%.

Растительные жиры - ценный продукт питания человека и животных, значительная часть жиров используется в лакокрасочной промышленности.

Пигменты, содержащиеся в жирах, обусловливают их окраску: желтоватый цвет связан с наличием каротина, зеленоватый - хлорофилла.

В зависимости от условий выращивания растений изменяется количество жиров и состав жирных кислот в масле. Содержание жиров у одного вида растений заметно выше при выращивании в условиях северных широт, внесение азотных удобрений связано с интенсивным синтезом белка и снижением процента жиров.

Процесс маслообразования стимулируется использованием фосфорных, калийных удобрений и применением орошения.

Качество жиров изменяется и в процессе хранения: под действием кислорода воздуха и ряда ферментов, особенно на свету, жиры портятся, прогоркают. Свободные жирные кислоты, которые выделяются при этом объясняют неприятный вкус и запах.

Кислотное число жиров при этом повышается. Для оценки качества жиров используют следующие показатели: кислотное число, йодное число, число омыления, перекисное число, показатель преломления или рефракции Для ускорения процесса экстракции жира из растительной пробы необходимо измельчение материала, но не очень тонкое. Обычно материал с низким содержанием жиров (до 10%) зерновые и вегетативные органы размалывают на мельнице “Пируэт” и пропускают через сито в 1 мм без остатка. Измельчение семян с высоким содержанием жиров производить таким образом нельзя из-за больших потерь масла при размоле. Поэтому такие пробы тщательно растираются в фарфоровой ступке. Предварительно растирают небольшое количество исследуемого материала, при этом происходит насыщение поверхности ступки и пестика маслом, а материал выбрасывают.

Рекомендуется брать навеску материала в воздушно-сухом состоянии и в отдельной пробе определять абсолютно сухой вес.

Высушивание материала при повышенной температуре допускается только в вакууме или токе индифферентного газа (углекислом газе и водороде), чтобы исключить окисление на воздухе маслянистых веществ и изменение их растворимости.

Избыточное присутствие влаги в анализируемом материале увеличивает извлечение примесей и затрудняет извлечение самого жира.

предварительным подсушиванием взятой навески в обычном сушильном шкафу при температуре 100 - 105°С в течение 3 ч. После этого бюкс с навеской охлаждают в эксикаторе и взвешивают на аналитических весах.

Этот способ сушки не пригоден при анализе материалов с высоким процентом жиров и высоким содержанием непредельных жирных кислот.

Экстракцию жира необходимо проводить сразу же после измельчения анализируемого материала, чтобы избежать процессов окисления жира.

Хранить растертые образцы можно только в токе инертного газа.

Сушить материал в термостате при доступе воздуха нельзя, особенно материал с высоким процентом жира. Ненасыщенные жирные кислоты, которые входят в состав растительных жиров, при нагревании на воздухе присоединяют кислород по месту двойной связи, в результате увеличивается вес извлекаемого масла и изменяется его качество. Навеску растительного материала помещают в предварительно подготовленный пакет или патрон из плотной фильтровальной бумаги размером 10х12 см. Патрон готовят, навертывая фильтровальную бумагу на соответствующую стеклянную пробирку. Основание патрона на 0,5 см перекрывает основание пробирки. Его стягивают и завязывают обезжиренной ниткой. Надежные результаты дает также использование стеклянных патронов с пористыми фарфоровыми пластинками. Уплотнять навеску в патроне не следует, так достигается более равномерная и быстрая экстракция жира. Сверху навеска закрывается обезжиренной ватой. Таким путем устраняются потери материала при разбрызгивании и равномерное распределение эфира по поверхности навески.

Навеска растительного материала определяется его природой: для низкомасличных образцов с содержанием жира до 10% она составляет 0,005 г, а для высокомасличных с содержанием жира более 40% -1- 3 г. Низкое содержание жира наблюдается в вегетативных органах, зерне зерновых и зернобобовых культур, исключая арахис и сою.

Патрон с навеской помещают в экстрактор аппарата Сокслета. Аппарат состоит из трех частей: кругло донной стеклянной колбы для растворителя, экстрактора с двумя стеклянными трубками и шарикового холодильника. По объему колбы и экстракторы соответствуют друг другу и имеют стандартный объем 100, 200, 400 мл. Все части прибора соединяются между собой шлифами.

Аппараты монтируют в блок по 4 -6 штук на один нагревательный прибор. Для подогрева растворителя используют водяные бани с терморегулятором.

Перед определением кругло донные колбы доводят в термостате до постоянного веса, взвешивают на аналитических весах и хранят в большом эксикаторе. Для работы в колбу приливают 2/3 - 3/4 объема сухого чистого эфира. Соединяют колбу с экстрактором и холодильником. Подготовленный аппарат ставят на водяную баню, включают подогрев и холодильник.

Нагревание и кипение эфира регулируют так, чтобы каждое сливание эфира из экстрактора в колбу происходило примерно через 6 мин. Как слишком слабое, так и чрезмерно сильное кипение замедляет извлечение жира. Температуру в водяной бане поддерживают на уровне 45 - 50°С.

При кипении пары эфира поднимаются по узкой боковой трубочке, заполняют весь объем экстрактора и поднимаются по шарикам внутренней трубки холодильника. Там пары эфира конденсируются, стекают по трубке вниз, попадая в патрон с навеской или на пакет. Когда уровень эфира поднимается выше верхнего колена сифонной трубочки, эфир с извлеченным жиром стекает в кругло донную колбу. Регулировать температуру экстракции можно погружением колбы в водяную баню, снижением водяного охлаждения в воздушном холодильнике, покрытием колбы и сифонов асбестовой тканью.

Чтобы капли конденсированной влаги на поверхности холодильника не попадали на шлифы, экстракционную трубку обматывают несколько раз шпагатом, концы которого свободно свисают по стенкам трубки.

При нормальной работе прибора извлечение из образцов с малым содержанием жира обычно заканчивается за 4 - б часов, а с большим - за 5-8 часов. Не рекомендуется проводить экстракцию более 12 часов. Конец экстракции определяют следующим образом: отсоединяют колбу от трубки и на чистое часовое стекло берут несколько капель эфира, стекающего из экстрактора.

После испарения эфира стекло должно остаться абсолютно чистым, если на стекле образуется налет, экстракция считается незаконченной. При очень длительной экстракции появление налета является результатом извлечения небольшого количества трудно растворимых в эфире веществ, а не жира.

После окончания экстракции колбу отсоединяют от экстрактора, соединяют с холодильником и отгоняют основную массу эфира на водяной бане при температуре 50 - 60°С.

Количество жира рассчитывают по формуле:

растительной навеске, гр;

а - маска растительной навески взятая для анализа, гр;

100 - коэффициент для перевода в проценты Реактивы 1)Эфир 2)Хлорид кальция Растительные пигменты, окрашенные в желтый или оранжевый цвет, нерастворимы в воде, но растворимы в органических растворителях типа бензина, ацетона, петролейного эфира, составляют группу каротиноидов.

Наиболее известным представителем ее является каротин-пигмент, придающий специфическую окраску корням моркови, зернам кукурузы, наряду с хлорофиллом он окрашивает зеленые части растений. Формула каротина – С Н56. Обычно растительные пигменты представляют собой смесь двух-трех изомеров, характерной особенностью каротиноидов является наличие в них значительного числа сопряженных двойных связей (около 15), образующих их хромофорные группы, от которых завит окраска.

Предполагают, что каротиноиды, как переносчики активного кислорода у растений, играют важную роль в процессах фотосинтеза, дыхания, роста.

Их значение в питании человека и животных связано с тем, что при ферментативном разложении одной молекулы каротина в животном организме образуется две молекулы витамина А. Отсутствие или недостаток витамина А приводит к нарушению роста, снижению иммунитета к болезням, ослаблению зрения, называемому куриной слепотой. Наиболее важным источником витамина А в пище человека являются листовые овощи (салат, шпинат, зеленый лук), морковь, томаты, а также жиры из печени морских рыб (рыбий жир), для животных - окрашенные корнеплоды и луговые травы. Определение каротина необходимо для оценки качества растительной продукции в зависимости от ряда агротехнических факторов и приемов; в зоотехнике для составления рационов кормления и в здравоохранении для разработки лечебного питания. В основе всех методов определения каротина присутствует метод хроматографического адсорбционного анализа, разработанный русским ученым Цветом М.Е. Принцип метода состоит в том, что сложная смесь различно окрашенных веществ экстрагируется из листьев или корнеплодов каким-либо органическим растворителем или их смесью, например, спирт, ацетон. Экстракт пропускает через стеклянную трубку, заполненную адсорбентом. Как адсорбенты используются тонко размолотые тальк, крахмал, углекислый кальций или окись алюминия и др. В связи с тем, что каждый из пигментов обладает различной скоростью движения по адсорбционной колонке с фронтом растворителя и специфической адсорбционной способностью происходит концентрация данного пигмента в определенном слое адсорбента.

Слой адсорбента, содержащий тот или иной пигмент, вынимают из трубки или колонки. Пигмент выделяют из адсорбента с помощью какого-либо другого растворителя и количественно определяют, измеряя интенсивность окраски на спектрофотометре или колориметре.

Ход анализа.

1. Проба свежих листьев или корнеплодов предварительно измельчается скальпелем на кафельной плитке или пластмассовой терке (приблизительно 20г).

2. Две параллельные навески по 1-5 г из пробы берутся на часовом стекле на технических весах и помещаются в фарфоровую ступку.

3. В ступку добавляем 0.5 г соды (Na2CO3) для нейтрализации органических кислот (поскольку в кислой среде каротин разрушается), и безводный натрий сернокислый из расчета 3 г на 1 г сырой навески для обезвоживания материала, перемешиваем массу скальпелем.

4. В ступку добавляем 5 г адсорбента Al2O3 и 0.5 г кварцевого песка, перемешиваем и тщательно пестиком растираем содержимое ступки до образования сухой гомогенной массы, которую затем ставим в темное место на 20 мин для полноты адсорбции пигментов.

5. Готовим адсорбционную воронку. Для этого в нижнюю часть стеклянной воронки закладываем ватный тампон средней плотности, затем небольшими порциями насыпаем окись алюминия, уплотняя его слегка стеклянной палочкой. Высота адсорбционного слоя должна быть примерно 2.5 см.

6. Поверхность адсорбента, выровненную скальпелем, слегка смачивают по всей воронке каплями дистиллированной воды (примерно 15 капель) и воронку вставляют в приемник, обычно используют мерную колбу на 100 мл.

7. Гомогенную массу из ступки количественно с помощью скальпеля переносят на поверхность адсорбционной воронки, распределяя равномерно.

8. В ступку наливают 20 мл бензина, тщательно споласкивают пестик и стенки ступки, вычищая остатки адсорбента скальпелем, содержимое выливают в воронку, операцию повторяют до тех пор, пока в ступке не останется следов пигментов.

9. Бензин медленно приливают из стакана на воронку, вся поверхность навески должна быть покрыта тонким слоем бензина, так как на воздухе каротин может окисляться.

10. Экстракцию каротина проводят до тех пор, пока желтые пигменты на ватном тампоне не перейдут в раствор приемника каротина, а капли бензина, поступающие в приемник не будут бесцветными.

11. Содержимое колб после экстракции довести до метки чистым бензином и коллориметрировать. Можно измерить цилиндром объем полученного раствора каротина, записать в журнал и колориметрировать с синим светофильтром (длина волны 420 нм), кюветы 0.5 см. В контрольную кювету налить бензин.

Расчет Содержание каротина мг% = А*V* где: А – мг каротина по графику; V – объем полученного экстракта, мл; Н – навеска растительного материала, г.

форма записи.

вариант навеска,г экстракт, показания каротин по каротин, Реактивы:

1. Окись алюминия (Аl2O3), высушенная при 1050С в сушильном шкафу, увлажненная затем до 4% влаги, сохраняется в склянке с притертой 2. Натрий сернокислый безводный, Na2SO4, порошок;

3. Сода Na2СO3 порошок.

4. Бензин, очищенный на активированном угле.

5. Основной стандартный раствор двухромовокислого калия K2Cr2O7 для построения графика на каротин (720 мг K2Cr2O7 х.ч. растворяют в литре дистиллированной воды, 1 мл этого раствора соответствует 0,00416 мг каротина). Разведения готовят в колбах на 100 мл, доводя раствор до метки водой. Исходный раствор двухромового калия долго сохраняется в темноте.

Работу по извлечению каротина проводят под тягой, при этом недопустима работа любых нагревательных приборов в помещений и курение!

АНАЛИЗ МИНЕРАЛЬНЫХ И ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ

Отбор проб. Из мешков пробу берут щупом, проходящим до 1/ глубины их. При хранении удобрений навалом пробу также отбирают щупом, проникающим по возможности глубже в кучу, из 20 мест ее, равномерно распределенных по площади закромов. Полученную пробу в количестве 0, кг тщательно перемешивают, а комки растирают в фарфоровой ступке; пробу помещают в чистую сухую банку с притертой пробкой.

Перед анализом пробу из банки высыпают на лист чистой гладкой бумаги, быстро и тщательно перемешивают, распределяют тонким и ровным слоем по поверхности листа и отбирают понемногу из разных точек слоя необходимое для анализа количество удобрения. Одновременно берут таким же образом и пробу для установления влажности. Все определения проводят в двух повторностях.

зависит от степени устойчивости удобрения при его нагревании. Хлористый аммоний и диаммофос разлагаются при 100— 105°, поэтому их высушивают при 80 и 60—65° соответственно. Диаммофос входит и в состав нитрофосок, в связи с этим их также высушивают при 60—65°. Сушка преципитата при 100° вызывает потерю кристаллизационной воды; его высушивают при 60—70°.

Аммонизированный суперфосфат содержит частично диаммофос, поэтому его высушивают при температуре 70°.

количественным. В первом случае задача сводится к уверенному определению по немногим простым реакциям, какое удобрение перед аналитиком. К сожалению, нередко еще бывает, что теряются этикетки от мешков с прибывшими или долго хранившимися удобрениями. А по внешнему виду не всегда можно точно решить, какое это удобрение, особенно если оно лежало без упаковки и загрязнилось. Без точного распознавания может произойти путаница и будет внесено не то вещество, какое необходимо, что ничего, кроме убытка, хозяйству не принесет. Здесь и приходит на помощь к а ч е с т в е н н ы й анализ. К о л и ч е с т в е н н ы й анализ важен для точного установления, какое питательное вещество, сколько и в какой форме содержит удобрение.

РАСПОЗНАВАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПО

КАЧЕСТВЕННЫМ РЕАКЦИЯМ

Т е х н и к а а н а л и з а. Прежде всего внимательно осматривают удобрение, определяют его цвет, запах, влажность, характер кристаллов и т.

д. Затем щепотку удобрения в 1—2 г помещают в чистую пробирку и туда же добавляют 15—20 мл дистиллированной воды; содержимое пробирки хорошо встряхивают от руки. Наблюдают за растворимостью удобрения и отмечают ее (как и прочие свойства и реакции исследуемого вещества) в тетради, которую лучше всего разграфить по форме: номер удобрений;

название; состав (формула); внешний вид и запах; растворимость в воде;

отношение к щелочи; реакция с хлористым барием и кислотой; реакция с азотнокислым серебром и кислотой; отношение к раскаленному углю;

прочие реакции.

По растворимости удобрения можно условно подразделить на следующие категории:

1)полностью растворимо;

2)заметно растворимо (растворяется не менее половины взятого удобрения);

3)слабо растворимо (растворяется менее половины взятого удобрения);

4)нерастворимо (видимого уменьшения в воде объема взятого удобрения не произошло). Если удобрение растворилось нацело, то раствор его разливают поровну в три чистые пробирки и используют их соответственно для реакций со щелочью, хлористым барием и азотнокислым серебром.

Реакция со щ е л о ч ь ю имеет целью установить, выделяется ли при этом а м м и а к ; наличие запаха аммиака свидетельствует, конечно, что это вещество содержится в анализируемом удобрении.

Реакция с х л о р и с т ы м б а р и е м (белый тяжелый осадок) открывает присутствие в удобрении серной кислоты. Для уверенности в том, что выпал именно сернокислый барий, нужно убедиться в нерастворимости осадка в слабой соляной или уксусной кислоте.

ионов х л о р а и ф о с ф о р н о й к и с л о т ы. Хлористое серебро выпадает в виде белого осадка, который створаживается при встряхивании.

Фосфорнокислое серебро окрашено в желтый цвет. Азотнокислое серебро реагирует также и с анионом с е р н о й кислоты, при этом тоже выпадает тяжелый (нествораживающийся) белый осадок, однако гораздо меньшего объема, чем от прибавления хлористого бария. С негашеной и гашеной и з в е с т ь ю азотнокислое серебро дает бурый осадок закиси серебра, растворимый в уксусной кислоте.

Нет нужды приливать много этих реактивов; щелочи или кислоты берут в 2—3 раза меньше, чем раствора удобрения; ВаС12 и AgNO3 приливают 2— капли.

На р а с к а л е н н ы й у г о л ь насыпают немножко сухого и не крупнокристаллического удобрения (с кончика ножа) и наблюдают за быстротой сгорания, цветом пламени и дыма, его запахом и осадком после сгорания.

Для расплавления сухого удобрения его осторожно нагревают в ложечке или на шпателе (металлических или фарфоровых).

На кончике перочинного ножа помещается 0,2—0,3 г, а в чайной ложечке около 4—6 г удобрения.

Когда удобрение в воде нерастворимо, то реакцию его с кислотой ведут в пробирке путем осторожного приливания кислоты к сухому веществу.

Хлористый барий или азотнокислое серебро осторожно приливают в прозрачную жидкость над нерастворимым осадком удобрения в пробирке.

Все реакции записывают в тетрадь.

Задача анализа состоит не только в том, чтобы определить данный учебный набор удобрений, но и научиться по 1—2 реакциям, специфическим для каждого удобрения, безошибочно и быстро (в производственной обстановке) отличить любое минеральное удобрение от всех остальных. Такие характерные реакции лучше обозначить звездочкой в составляемой при анализе таблице.

Например, для натриевой и калийной селитры единственной реакцией, различающей их между собой и от всех других удобрений, будет вспышка и цвет пламени на раскаленном угле. Сульфат аммония отличается от похожего на него нитрата аммония реакцией с хлористым барием. От сульфата калия сульфат аммония легко отличить по реакции со щелочью.

Эти две реакции и являются специфическими, свойственными только сульфату аммония.

Местные удобрения нет смысла определять по качественным реакциям, так как, во-первых, они получаются в хозяйстве или вблизи него, и их, следовательно, трудно спутать, а во-вторых, и по внешнему виду они весьма различны.

Реактивы. 1. Дистиллированная вода (ее при нужде можно заменить снеговой или дождевой). 2. 2—5%-ный раствор хлористого бария. 3. 1—2%-ный раствор азотнокислого серебра. 4. 8—10%-ный раствор щелочи (КОН или NaOH); ее можно заменить водной вытяжкой из древесной или соломенной золы. 5. 1%-ный раствор соляной кислоты или разбавленная в 10 раз уксусная эссенция; хорошо также иметь немного разведенной HNO3. 6. Насыщенный раствор щавелевокислого аммония (NH4)2C2O4. 7. Куски древесного угля, который применяется в раскаленном состоянии. 8. Мел.

X о д а н а л и з а. Минеральные удобрения являются либо продуктом кристаллическим, либо аморфным (порошковидным). Кристаллическое состояние характерно для всех а з о т н ы х (за исключением цианамида кальция) и к а л и й н ы х (кроме калимагнезии, цементной пыли и печной золы) удобрений. Аморфное состояние присуще ф о с ф о р н ы м, изв е с т к о в ы м и некоторым сложным удобрениям.

Кристаллические удобрения чаще всего хорошо растворимы в воде;

аморфные слабо растворимы в ней или вовсе нерастворимы. Следовательно, такой признак, как растворимость в воде, позволяет безошибочно разделить все минеральные удобрения на две большие группы: азотные и калийные, с одной стороны, и фосфорные и известковые — с другой.

Пользуясь другими реакциями, нетрудно определить отдельные двух групп.

Кристаллические удобрения в прежде всего испытывают на раскаленном древесном угле. Если посыпанное на уголь ничтожное количество растертой соли вспыхивает и быстро сгорает, то перед нами одна из селитр.

К а р б а м и д (синтетическая мочевина), сгорая на угле, дает запах аммиака, но не выделяет его при действии щелочи, чем и отличается от аммиачных удобрений. Внешний вид карбамида — мелкие белые шарикигранулы.

В СССР наиболее распространенное азотное удобрение а м м и а ч н а я с е л и т р а (NH4NO3). От общего количества азота, содержащегося в ней, нитратный азот составляет лишь половину, вследствие этого поведение ее на угле сильно отличается от поведения других селитр, в которых весь азот представлен нитратной формой. Выпускается она в гранулированном виде (гранулы - мелкие шариковидные комочки) или в виде пластинок (чешуек). Применяют в сельском хозяйстве также к а л ь ц и е в у ю — Ca(NO3)2, натриевую (NaNO3) и калийную (KNO3) селитры.

Между собой селитры различаются:

1)по цвету пламени при сгорании на угле - аммиачная селитра сгорает бесцветным пламенем (иногда только плавится, кипит и выделяет селитра вспыхивает и быстро сгорает желто-оранжевым пламенем; калийная селитра вспыхивает и быстро сгорает фиолетовым пламенем; кальциевая плавится, кипит и сгорает, оставляя белый налет извести;

2)по реакции со щелочью — при действии на раствор аммиачной селитры в пробирке раствором щелочи выделяется аммиак, что легко узнать по его характерному запаху; кальциевая, натриевая и калийная селитры при реакции со щелочью, разумеется, аммиака не выделяют. Раствор кальциевой селитры при реакции со щавелевокислым аммонием дает, кроме того, белый осадок.

Среди других азотных удобрений довольно широко применяется (по распространению занимает второе место после аммиачной селитры) с у л ь ф а т а м м о н и я (NH4)2SO4. На раскаленном угле он плавится и выделяет белый дымок, чем резко отличается от кальциевой, натриевой и калийной селитры. Но на угле он, кроме того, выделяет аммиак, что, как уже отмечалось, свойственно также и аммиачной селитре. Однако в отличие от нее сульфат аммония дает характерную реакцию с хлористым барием.

Поэтому, чтобы уверенно отличить сульфат аммония от аммиачной селитры, к раствору удобрения в пробирке надо прибавить из капельницы 1—2 капли раствора хлористого бария. Появление белого осадка (сульфат бария) укажет, что перед нами сульфат аммония. Чтобы убедиться, что это действительно осадок сульфата бария, прибавляют в ту же пробирку уксусной или соляной кислоты. Если осадок не растворяется, то нет сомнений, что взятое удобрение — сульфат аммония.

Раствор аммиачной селитры с хлористым барием не образует осадка, но может дать муть, которая обычно растворяется при прибавлении кислоты.

Сложное удобрение — а м м о ф о с NH4H2PO4 — дает реакцию на аммиак со щелочью и на фосфат-ион с ляписом — желтое окрашивание раствора и осадка.

Из калийных удобрений, применяемых в сельском хозяйстве важнейшими являются: х л о р и с т ы й к а л и й (КС1) и 40%-ная КС1MgSO43Н2О); менее распространены к а и н и т (KCl-MgSO4-3H2O), с е р н о к и с л ы й к а л и й (K2SO4), калимаг (K2SO42MgSO4 и примеси) и к а л и м а г н е з и я (K2SO4-MgSO4 и примеси).

На раскаленном угле ни одно из калийных удобрений не дает характерных реакций. Оставаясь без изменения, без потрескивания на угле, они не сгорают, не имеют определенного запаха, чем и могут быть безошибочно отличены от удобрений азотных.

Как же различать эти калийные удобрения между собой ?

Частично здесь помогает внешний их вид и частично химические реакции. 40%-ная калийная соль состоит из белых и розовато-красных кристалликов. Хлористый калий, как правило, представляет белые кристаллы. Сернокислый калий — соль, состоящая из мелких белых и кремовых кристаллов.

Отличить сернокислый калий от хлористого калия и 40%-ной калийной соли нетрудно: в пробирки с растворами каждого из этих удобрений надо добавить по 1—2 капли хлористого бария. В пробирке с раствором сернокислого калия немедленно выпадает на дно белый осадок сернокислого бария. Осадок этот нерастворим в уксусной и слабой соляной кислотах. В пробирках с растворами хлористого калия и 40%-ной калийной соли от добавления 1—2 капель хлористого бария появится лишь слабая муть (однако если калийная соль приготовлена на каините, то выпадет осадок).

Чтобы не спутать сернокислый калий с сернокислым аммонием, у которых общая реакция с хлористым барием, на них действуют еще щелочью. При этом сульфат аммония непременно выделит аммиак, а сернокислый калий аммиака, конечно, не выделит.

Для распознания аморфных удобрений на них прежде всего действуют кислотой. С этой целью берут немного удобрения (1/5— 1/8 чайной ложки), помещают его в чистую пробирку и наливают из капельницы несколько капель уксусной или соляной кислоты. Если при действии кислоты удобрение начнет «кипеть», то перед нами или один из и з в е с т к о в ы х материалов, или богатое известью фосфорное удобрение — т о м а с ш л а к (при реакции извести с кислотой выделяются пузырьки углекислого газа, что и создает эффект «вскипания»):

Несмотря на то, что реакция «вскипания» с кислотой характерна и для известковых материалов (известкового туфа, молотого известняка, доломитовой муки и т. д.) и для фосфорных удобрений (фосфатшлака и томасшлака), последние все же нетрудно отличить от извести.

Во-первых, известковые удобрения обычно белого цвета, а томасшлак и фосфатшлак всегда имеют темно-серую окраску. Во-вторых, при действии на томасшлак и фосфатшлак кислотой они наряду со «вскипанием»

выделяют сероводород, что не свойственно извести. В-третьих, томасшлак и фосфатшлак при одинаковом объеме гораздо тяжелее, чем известь. И, наконец, в-четвертых, реакция (рН) томасшлака и фосфатшлака всегда щелочная. В этом легко убедиться, приготовив в пробирке суспензию из удобрения и дистиллированной воды и опустив после отстаивания в жидкость над осадком красную лакмусовую бумажку (она синеет).

Другие, распространенные фосфорные удобрения, с у п е р ф о с ф а т, ф о с ф о р и т н а я м у к а — с кислотой не «вскипают». Между собой их можно различить следующим образом.

Ф о с ф о р и т н а я м у к а — это тяжелый тонкий порошок темносерого цвета. Она не имеет запаха, не дает характерных реакций ни с одним из приведенных выше реактивов и не изменяется на угле. Из нее или апатита получают при нагревании с разрушением кристаллического строения обесфторенный фосфат.

П р е ц и п и т а т — тонкий порошок белого цвета, также без запаха;

растворим в слабых кислотах;

пока мало распространен.

С у п е р ф о с ф а т — порошок белого или светло-серого цвета со своеобразным запахом, который обусловлен наличием в этом удобрении небольшого количества свободных кислот, главным образом фосфорной и отчасти серной. Поэтому если в пробирке взболтать немного суперфосфата с дистиллированной водой и, дав суспензии отстояться, опустить в жидкость над осадком синюю лакмусовую бумажку, то она быстро покраснеет. К о с т н а я м у к а — аморфное вещество светло-серого цвета, содержащее фосфор (трехзамещенный фосфат кальция) и немного азота.

Она на раскаленном угле горит, дает запах жженого рога, что не свойственно ни одному из перечисленных выше удобрений.

Ц и а н а м и д к а л ь ц и я (CaCN2). Его используют чаще всего для предуборочного удаления листьев хлопчатника с целью облегчить механизированную уборку. По внешнему виду— черно-синий тонкий порошок с запахом керосина. С кислотой он «вскипает». Никаких других характерных реакций цианамид кальция с перечисленными выше реактивами не дает. В воде он нерастворим. Если в пробирку с отстоявшейся суспензией этого удобрения в дистиллированной воде опустить красную лакмусовую бумажку, то через некоторое время она синеет. Это указывает на щелочную реакцию (рН) цианамида кальция, обусловленную содержащейся в нем примесью извести.

Ц е м е н т н а я п ы л ь — имеет вид и цвет цемента, отличается высокой гигроскопичностью, вследствие чего ее предложено гранулировать или нейтрализовать содержащиеся в ней карбонат и бикарбонат калия; если нейтрализацию, провести фосфорной кислотой, то получают сложное фосфорно-калийное удобрение. Без нейтрализации цементная пыль вскипает от кислоты.

Тройное сложное удобрение — н и т р о ф о с к а, производится в гранулированном виде и содержит аммиачный и нитратный азот, аммофос и преципитат, хлористый и азотнокислый калий. Следовательно, это удобрение дает реакции на аммиак и фосфат-ион, что свойственно и нитрофосу, нитрофоска содержит хлор-ионы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЗОТА В АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЕ И СУЛЬФАТЕ

АММОНИЯ

Определение основано на связывании аммиака с помощью формалина в органическое соединение гексаметилентетрамин. Аммиачные удобрения выделяют при этом минеральную; кислоту в количестве, эквивалентном аммиачному азоту в анализируемой навеске. По количеству образовавшейся кислоты, которая учитывается, титрованием щелочью, устанавливают содержание азота в удобрении.

весах в бюксе, на часовом стекле или на глянцевой бумаге берут из отобранной средней пробы и отвешивают 5 г удобрения. Навеску помещают в стакан емкостью 200 мл, растворяют в 100 мл дистиллированной воды и переносят содержимое в мерную колбу на 250 мл. Стакан несколько раз споласкивают дистиллированной - водой, переносят жидкость в мерную колбу и доводят в ней раствор дистиллированной водой до метки. Если удобрение загрязнено и раствор получается мутный, его сначала фильтруют и лишь потом, собрав весь фильтрат и промывные воды, доводят объем раствора до 250 мл.

О п р е д е л е н и е в л а ж н о с т и. Одновременно берут пробу удобрений (около 5 г) для определения влажности. Открытый бюкс с пробой удобрения помещают в сушильный шкаф и сушат 2 часа при температуре 100° (для сульфата аммония и аммиачной селитры). После этого бюкс охлаждают в течение 15—20 минут в эксикаторе над концентрированной серной кислотой, закрывают и снова взвешивают. Содержание влаги (в) в процентах к воздушно сухому удобрению вычисляют по формуле:

где н — вес удобрения до высушивания; н1 - вес удобрения после высушивания.

Х о д а н а л и з а. В коническую колбу емкостью около 250 мл берут пипеткой 25 мл фильтрата и прибавляют туда же 2 капли индикатора метилового красного. Если раствор кислый (жидкость становится краснорозовой), его нейтрализуют 0,1 н. щелочью, до перехода розовой окраски в бледно-желтую.

В другую колбу или стакан помещают 20 мл 25%-ного раствора формалина и прибавляют к нему 2—3 капли того же индикатора. При кислой реакции раствор формалина также нейтрализуют 0,1 н. щелочью, не допуская, однако, ее избытка. Приготовленный раствор формалина вливают в нейтрализованный раствор анализируемого удобрения. После смешивания исследуемый раствор изменяет окраску - становится интенсивно красным в результате выделения минеральной кислоты при реакции формалина с аммиаком. К раствору в колбочке с выделившейся кислотой прибавляют 2— капли фенолфталеина и титруют его 0,5n. щелочью. При титровании внимательно наблюдают за изменением окраски раствора. Вначале розовая окраска переходит в бледно-желтую (от индикатора метилового красного, который дает желтое окрашивание при рН 4,4), а затем она сменяется розовой (от присутствия индикатора фенолфталеина, дающего слабо-розовое окрашивание при рН 8,2). Конец титрования и определяют появлением слаборозовой окраски.

Вычисление результатов анализа. Содержание азота (в %) определяют по формуле:

где б — количество 0,5 н. щелочи (в мл), затраченное на титрование; К — поправка к ее титру; н — навеска удобрения, отвечающая объему раствора, взятого для анализа; 0,007— количество азота (в г), отвечающее 1 мл 0,5 н.

щелочи.

Чтобы результат анализа выразить в процентах, к сухому удобрению необходимо ввести поправку на влажность, тогда формула примет такой вид:

где в — влажность удобрения (в %).

Приведенные формулы годны для вычисления результатов анализа сульфата аммония. При анализе аммиачной селитры полученный результат удваивают, так как этим методом определяют лишь аммиачный азот. Из формулы же удобрения видно, что в нем, кроме того, содержится нитратный азот, причем в таком же количестве, как и аммиачный.

Реактивы. 1.0,1 н. раствор щелочи 2.25%-ный раствор формалина. Готовят его, разбавляя 40%-ный раствор формалина в 1,6 раза, т.е. 100 мл его доводят дистиллированной водой до 160 мл.3.0,5 н. раствор щелочи.

АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ

Определение аммиачного азота в навозе и других органических удобрениях колориметрическим методом разных мест штабеля навоза в жестяную ванну или вед берут около маленьких проб, перемешивают их и разрыхляют комки. Из этой массы отбирают пробу весом около 0,5 кг (в банку с притертой пробкой).

Аммиачный азот содержится в навозе частично в виде свободного аммиака и углекислого аммония, частично в виде солей органических и минеральных кислот и в поглощенном коллоидными веществами навоза состоянии. Весь этот аммиачный азот при внесении навоза в почву становится доступным для растений. Остальная часть азота в навозе представлена главным образом неразложившимся белком. Его растения могут усваивать по мере минерализации навоза, которая длится обычно несколько лет после внесения этого удобрения в почву.

Аммиак, по предложению И. Ф. Ромашкевича, вытесняют из навоза и одновременно связывают 0,05 н. раствором соляно кислоты. В полученной солянокислой вытяжке проводят колориметрическое определение аммиака, основанное на том, что при взаимодействии солей аммония с реактивом Несслера (щелочной раствор йодистой ртутно-калиевой соли) образуется йодистый меркураммоний, который окрашивает жидкость в желтый цвет причем тем интенсивнее, чем больше в ней аммония.

Сравнивая в колориметре интенсивность окраски испытуемого раствора с окраской образцового раствора концентрация аммония в котором известна, определяют содержание аммония в испытуемом растворе.

Некоторые примеси в растворе (ионы кальция и магния) мешают определению аммония вследствие образования осадка с реактивом Несслера и помутнения испытуемого раствора. Вредно( действие этих примесей может быть устранено прибавлением к раствору сегнетовой соли. Эта соль связывает ионы кальция и магния в недиссоциирующие соединения.