Определение кальция и магния титрованием

При определении кальция и магния титрованием их трилоном к анализируемым растворам прибавляют буферную смесь, для создания определенного щелочного рН среды и краситель. Индикатор образует с кальцием и магнием внутрикомплексное соединение, предположительное строение которого изображено выше. В дальнейшем при титровании трилоном, трилон будет разрушать комплекс кальция и магния с индикатором, связывая их в более прочный комплекс. В тот момент, когда весь кальций и магний будут извлечены трилоном из комплекса с индикатором, произойдет изменение окраски индикатора. При титровании трилоном раствора, в котором содержатся каль-ний и магний, трилон сначала будет связывать в комплекс кальций, а затем магний. Таким образом, при титровании трилоном (в присутствии хромогена черного) раствора, в котором содержатся кальций и магний, можно определить сумму кальция и магния.
Для раздельного определения кальция и магния с помощью трилона Б можно использовать два различных метода. Во-первых, можно, как это предложено Архангельской, осаждать кальций щавелевокислым аммонием и без отделения осадка щавелевокислого кальция, производить титрование магния трилоном в присутствии хромогена черного или кислотного хрома темносинего. Осадок щавелевокислого кальция титроваться трилоном и мешать определению кальция не будет. В этом случае магний определяется непосредственно, а кальций по разности между суммой кальция и магния и найденным количеством магния.
Кальций может быть определен и прямым -путем — титрованием трилоном Б в присутствии индикатора мурексида. Мурексид представляет собой амонийную соль пурпуровой кислоты, которая образует в щелочной среде с ионами кальция, меди и никеля интенсивно окрашенное внутрикомплексное соединение. Магний с мурексидом окрашенного комплекса не образует, почему возможно титрование кальция в присутствии магния.
Мурексид, имеющий в щелочной среде лиловую окраску, в присутствии ионов кальция образует пурпурнокрасное соединение. При титровании кальция трилоном Б в присутствии мурексида, когда весь кальций будет связан трилоном, раствор приобретает лиловую окраску.
При работе трилонометрическим методом надо иметь в виду, что в вытяжках из почв часто могут присутствовать катионы, которые будут мешать применению титрования трилоном. При анализе почв большое значение будет иметь присутствие меди,, марганца, железа и алюминия.
В работе Стюнкеля и сотрудников (10) отмечается, что в присутствйи меди применяемые индикаторы (хромоген черный, хром синий и темносиний) будут образовывать с ней комплексы, которые не будут разрушаться трилоном, так как прочность комплексов меди с этими индикаторами почти не отличается от прочности комплекса меди с трилоном Б, поэтому в присутствии меди индикатор будет сохранять постоянную окраску сколько бы трилона Б не приливалось. Для устранения вредного влияния меди ее переводят в одно из наиболее труднорастворимых ее соединений — сульфид меди.
В присутствии марганца при введении буфера будут выпадать гидроокиси трех- и четырехвалентного марганца, «оторые, поглощая индикатор^ будут обесцвечивать титруемый раствор. Для того чтобы избавиться от мешающего действия марганца, к титруемой жидкости перед прибавлением буфера добавляют гидроксиламин. Гидро-ксиламин, восстанавливая марганец, удерживает его в растворе в виде ионов двухвалентного марганца. Двухвалентный марганец также количественно титруется трилоном, однако обычно содержание марганца в водных вытяжках из почв по отношению содержания в них кальция и магния бывает очень мало, почему присутствие марганца не может сколько-нибудь заметно повлиять на результаты анализов. Но в некоторых случаях — при анализе подзолистых и заболоченных почв — содержание марганца в водных вытяжках может быть повышенным, что следует принимать во внимание.
В работе Стюнкеля и сотрудников (10) было также изучено влияние присутствия алюминия и железа на титрование трилоном Б кальция и магния. Установлено, что при концентрации алюминия до 20 мг на литр раствора алюминий не мешает титрованию кальция и магния трилоном Б. Железо не мешает титрованию трилоном  кальций и магния, когда его концентрация не превышает 10 мг на литр раствора. При более высоких концентрациях железа бурая окраска выпадающих гидроокислов железа начинает сильно искажать окраску красителя. Количество железа и алюминия, переходящее в водные вытяжки, обычно очень незначительно и не мешает титрованию кальция и магния трилоном Б. При трилономётрическом определении поглощенных кальция и магния в вытяжках могут присутствовать довольно значительные количества железа и алюминия, тогда их необходимо отделять обычными методами.
Проведенное нами сравнение результатов определения кальция и магния обычными методами (кальций определялся оксалатным методом титрованием перманганатом, магний — весовым пирофосфатным методом) с определением их трилонометрическим методом, показывает вполне удовлетворительное совпадение получаемых данных. Кальций и магний определялись в водных вытяжках и при определении поглощенных катионов, которые вытеснялись из почвы 1,0 нормальным раствором хлористого натрии.
Большое значение для анализа водных вытяжек из почвы может иметь применение трилона Б для определения 5О4.
Определение 5О4 с помощью трилона Б основано на осаждении сульфатов титрованным раствором хлористого бария и титровании избытка хлористого бария трилоном. Так как не найдено индикатора, с которым непосредственно можно было бы титровать трилоном барий, при титровании вводится определенное количество титрованного раствора магния и титрование ведется с эриохро-мом черным, так как трилон сначала будет связывать в комплекс барий, а потом уже магний. Зная сколько трилона должно быть израсходовано на титрование магния, можно вычислить. сколько трилона пошло на титрование избытка бария, а отсюда, узнав количество связавшегося хлористого бария, вычислить и содержание сульфатов.
Мы провели опыты с определением сульфатов трилонометрическим методом в титрованном растворе Серной кислоты. Результаты опыта приводятся в табл. 3. Как видно, количество 5О4, определяемое трилонометрически, довольно точно соответствует взятому количеству 8О4.
Было также проведено сравнение определения ЗО4 в водных вытяжках трилонометрическим методом и весовым методом. Трилонометрическое определение 5О4 производилось после пропускания водной вытяжки через Н-катионит и замены всех катионов на водородный ион (табл. 4).
Как видно из приведенных данных, трилонометрический метод дает довольно удовлетворительное совпадение с результатами анализа обычно применяемыми методами. Преимуществом трилонометрического метода является то, что он значительно ускоряет проведение анализа. Так, если при применении старых методов анализа, на анализ из 12 водных вытяжек аналитик затрачивал 5—6 дней, то при использовании трилонометрии тот же анализ может быть закончен за 3—4 дня. Использование трилонометрического метода не только дает значительный выигрыш во времени, но и позволяет проводить определения Са, Мд и 504 в условиях ма-лооборудованных лабораторий и в полевых лабораториях, так как избавляет от таких процедур, как прокаливание осадков, взвешивание на аналитических весах, фильтрование.
Для определения суммы кальция и магния, аликвотную часть водной вытяжки, содержащую 0,05—0,5 м-экв Са + М&, при помощи пипетки помещают в коническую колбочку на 200—250 мл и доводят дистиллированной водой до объема в 50 мл.
Если в вытяжке присутствует медь в количестве, превышающем 1 мг на литр, то для устранения ее вредного влияния прибавляют 1—2 мл.
В присутствии марганца при приливании буфера будет выпадать гидро окись марганца, для предотвращения ее выпадения, перед прибавлением буфера и индикатора, приливают 5 капель 170-ного раствора Солянокислого гидроксил-амина. Если меди и марганца в вы-вытяжке нет, то прибавлять ЫагЗ и гидроксиламин не следует.
После прибавления Ыаг5 и гидр-оксиламина приливают к вытяжке 5 мл аммиачного буфера и 10—15 капель индикатора—хромогена черного (эриохром черный), при этом раствор окрашивается в вишневокрасный цвет. Затем вытяжку титруют 0,05-л или 0,01-л раствором трилона, до перехода окраски индикатора в синюю» Вблизи точки эквивалентности раствор принимает лиловую окраску, после чего продолжать титрование надо очень медленно. Вычисление суммы кальция и магния в миллиэквивалентах на 100 г почвы производят по уравнению А X 0,05 X К X 100, где А количество миллилитров трилрна, пошедших на титрование Са + Мд; 0,05 — нормальность раствора трилона; К — поправка к титру трилона; С — навеска почвы, соответствующая количеству вытяжки, взятому на титрование кальция и магния; 100 — коэффициент для пересчета результатов анализа на 100 г почвы.
Для раздельного определения кальция и магния могут быть использованы два варианта: 1) определение кальция титрованием его с мурексидом и вычисление магния по разности и 2) осаждение кальция в виде щавелевокислого кальция и титрование оставшегося в растворе магния. Кальций в этом случае вычисляют по разности.
При определении кальция титрованием его трилоном с мурексидом определенную часть вытяжки, отвечающую 5,05—0,5 м-экв Са, при помощи пипетки помещают в коническую колбочку, доливают дистиллированной водой до объема 50 мл, прибавляют 2 мл 10% КОН (или ЫаОН) для доведения рН раствора до 12, прибавляют на кончике ножа или маленькой, ложечкой мурексид и титруют 0,05-п или 0,01 -п раствором трилона, до перехода ярко-пурпурной окраски раствора в лиловую. Титрование трилоном с мурексидом лучше вести в присутствии «свидетеля». «Свидетелем» может служить заведомо перетитрованный раствор, так как при прибавлении избытка трилона окраска индикатора уже не изменяется.
Содержание кальция вычисляется по той же формуле, как и сумма кальция й магния. Содержание магния вычисляют по разности между суммой кальция и магния, определенной титрованием трилоном с хромогеном черным, и количеством кальция, определенным титрованием с мурексидом.
В случае осаждения кальция в виде щавелевокислого кальция и титровании магния определенный объем вытяжки, соответствующий приблизительно 0,05—0,5 м-экв магния, нагревают до кипения и прибавляют 3—5 мл насыщенного раствора щавелевого аммония, также нагретого до кипения, и оставляют стоять на несколько часов или на ночь. Титрование магния производится без отфильтровывания осадка щавелевокислого кальция. К вытяжке приливают сульфид натрия и гидроксиламин для устранения вредного влияния меди и марганца. Приливают 5 мл аммиачного буфера, 10—15 капель хромогена черного и титруют трилоном до перехода вишнево-красной окраски индикатора в голубую.