SPEKTROMETRYCZNE OZNACZENIE FOSFORANÓW W GLEBIE

Wprowadzenie

Fosfor występuje w glebie głównie w postaci soli nieorganicznych. Jest również obecny w związkach organicznych.

Graniczna ilość fosforu wprowadzanego do gleby rocznie wynosi 120 kg P₂O₅ na hektar.

Dopuszczalny poziom P₂O₅ w glebie:

poziom	mg P₂O₅/100 g gleby	stan gleby
A	<6	uboga
B	6–12	średnio nawożona
C	13–25	dobrze nawożona (osiągnięty cel)
D	26–40	nadmiar
E	>40	ekstremalny nadmiar

Zasada pomiaru

Fosforany zawarte w glebie zostają przekształcone metodą mokrą lub suchą w ortofosforany, które z kolei tworzą żółty produkt w reakcji z solami molibdenu. Redukcja tego produktu za pomocą hydrochinonu i siarczanu(IV) daje produkt o zabarwieniu niebieskim. Intensywność niebieskiego zabarwienia jest mierzona przy pomocy spektrometru z wykorzystaniem diody emitującej czerwone światło.

Sprzęt laboratoryjny

Łyżeczka laboratoryjna
Butelka na odczynniki 500 ml
Kolby miarowe 50, 100 i 1000 ml
Pipety miarowe 5 ml
Lejek
Sączki papierowe (niebieskie)

Pipety automatyczne 20–200 µl
Blistry
Mieszadło magnetyczne
Mieszadełko
Waga analityczna
Spektrometr Spektra^TM

Odczynniki

Roztwór molibdenianu amonu: Rozpuścić 5 g bezwodnego molibdenianu(VI) amonu lub tetrahydratu molibdenianu(VI) amonu w 60 ml wody dejonizowanej. Rozcieńczyć 15 ml stężonego kwasu siarkowego(VI) przy pomocy 40 ml wody dejonizowanej. Zmieszać ze sobą oba roztwory. Przechowywać odczynnik w butelce z ciemnego szkła w ciemnym miejscu.
0,5% roztwór 1,4 dihydroksybenzenu (hydrochinonu): odważyć 0,5 g hydrochinonu w kolbce miarowej 100 ml, rozpuścić w wodzie dejonizowanej, dodać kroplę stężonego kwasu siarkowego(VI) aby zapobiec utlenianiu i dopełnić wodą dejonizowaną do kreski miarowej. Przechowywać odczynnik w butelce z ciemnego szkła w ciemnym miejscu.
20% roztwór siarczanu(IV) sodu Na₂SO₃: odważyć 20 g Na₂SO₃ w kolbce miarowej 100 ml, rozpuścić w wodzie dejonizowanej i uzupełnić wodą dejonizowaną do kreski miarowej. Roztwór przygotować bezpośrednio przed użyciem.
Roztwór wzorcowy wodorofosforanu(V) potasu K₂HPO₄: odważyć 0,2210 g K₂HPO₄ i przenieść go ilościowo do kolby 1000 ml, dodać 1 ml 0,1 M H₂SO₄ i dopełnić wodą dejonizowaną do kreski miarowej. Odpipetować 5 ml powstałego roztworu do kolbki miarowej 50 ml, dopełnić wodą dejonizowaną do kreski miarowej, wymieszać.
0,1 M mleczan amonu: 5,17 ml 20% roztworu mleczanu amonu (Sigma-Aldrich, 377228) odpipetować do kolby miarowej 100 ml i dopełnić do kreski miarowej wodą dejonizowaną, wymieszać.
0,4 M kwas octowy: wprowadzić nieco wody dejonizowanej do kolby miarowej 100 ml, dodać 2,29 ml 100% kwasu octowego i dopełnić do kreski miarowej wodą dejonizowaną, wymieszać.

Zagrożenia

	Kwas siarkowy(VI) jest żrący, działa drażniąco na oczy, układ oddechowy i skórę. Wywołuje poważne oparzenia. Należy używać odzieży ochronnej, ochrony oczu i twarzy oraz rękawic ochronnych. W razie kontaktu z oczami, należy je przemyć obficie wodą i skonsultować się z lekarzem. R: 35 S: 26-30-36/37/39-45
	Hydrochinon stanowi zagrożenie dla zdrowia i środowiska. Należy go przechowywać w zamkniętych naczyniach. Należy używać odpowiedniej odzieży ochronnej, okularów ochronnych i rękawic. R: 22-40-41-43-50 S: 26-36/37/39-61

	Molibdenian amonu stanowi zagrożenie dla zdrowia. Działa drażniąco na oczy, układ oddechowy i skórę. W razie kontaktu z oczami, należy je przemyć obficie wodą i skonsultować się z lekarzem. R:36/37/38-52/53 S:26-36-61
	Siarczan(IV) sodu stanowi zagrożenie dla zdrowia. Działa drażniąco na oczy i skórę. W razie kontaktu z oczami, należy je przemyć obficie wodą i skonsultować się z lekarzem. R:22-31-36/38 S:26-36/37
	Mleczan amonu nie stanowi zagrożenia. W razie wdychania oparów, zapewnić oddychanie świeżym powietrzem. W razie kontaktu ze skórą przemyć obficie wodą. W razie kontaktu z oczami, przemyć obficie wodą. W razie spożycia wypłukać jamę ustną wodą.
	Kwas octowy jest żrący, łatwopalny, powoduje poważne oparzenia. W razie wdychania oparów zapewnić oddychanie świeżym powietrzem, W razie kontaktu ze skórą przemyć obficie wodą. W razie kontaktu z oczami przemyć obficie wodą i skonsultować się z okulistą. W razie spożycia pić wodę, skonsultować się z lekarzem. Nie próbować zobojętniać kwasu. R:10-35 S:23-24-45

Sposób postępowania

Przygotowanie próbki

W kolbce laboratoryjnej odważyć 5 g reprezentatywnej próbki gleby, przesianej uprzednio przez sito o oczkach 2 mm. Dodać 100 ml mieszaniny 1:1 mleczanu amonu i kwasu octowego. Wrzucić mieszadełko i mieszać na mieszadle magnetycznym (200 obr. s -1) przez 2 godziny w temperaturze 20°C. Przesączyć mieszaninę przez sączek z bibuły do kolbki miarowej 100 ml. Uzupełnić zawartość kolbki wodą dejonizowaną do kreski miarowej.

Oznaczenie fosforanów

Przygotować roztwory do pomiarów pipetując odpowiednie objętości roztworów do zagłębień w blistrze, zgodnie ze wskazówkami zawartymi w poniższej tabeli. Po 30 minutach odczytać wartości transmitancji dla diody emitującej czerwone światło.

	próbka [µL]	V_P₂O₅ [µL]	V_H₂O [µL]	V_Hydr. [µL]	V_Molibd. [µL]	V_Na₂SO₃ [µL]	T [%]	A	c [mmol dm^-3]	γ_P₂O₅ [g dm^-3]	m_P₂O₅ [µg]
Próbka odn.	-	-	160	80	80	80			-	-	-
Roztw.kal.1	-	20	140	80	80	80	98,8	98,8	0,00403	0,00057	0,2288
Roztw.kal.2	-	40	120	80	80	80			0,00806	0,00114	0,4576
Roztw.kal.3	-	60	100	80	80	80			0,01209	0,00172	0,6864
Roztw.kal.4	-	80	80	80	80	80			0,01612	0,00229	0,9152
Roztw.kal.5	-	100	60	80	80	80			0,02015	0,00286	1,144
Roztw.kal.6	-	120	40	80	80	80			0,02418	0,00343	1,3728
Roztw.kal.7	-	140	20	80	80	80			0,02821	0,00400	1,6016
Roztw.kal.8	-	160	-	80	80	80			0,03224	0,00458	1,8304
Próbka	160	-	-	80	80	80

Obliczenia

Krzywa kalibracyjna przedstawia zależność absorbancji od masy P₂O₅. Zawartość P₂O₅ w mierzonej próbce odczytuje się z wykresu. Ułamek masowy P₂O₅ w oryginalnej próbce gleby oblicza się korzystając z następującego równania:

m_P₂O₅ = m_{P₂O₅ (krzywa kal.)} ×	100
	0,16

m(P₂O₅/100g) =	m(P₂O₅)×100g
	m(próbki)

Opracowanie: Janja Dvoršek, Tadeja Polajnar, Kristina Frlic, Biotechnical centre Naklo