Тема: Качественное распознавание минеральных удобрений, как возможных загрязнителей почв и сельхозпродукции

Оборудование:пробирки - 12 штук; штативы для пробирок; ступки с пестиками; пипет­ки для каждого реактива; щипцы муфельные; пинцеты длинные; электроплитка; спиртовка.

Реактивы:индикаторная бумага; дистиллирован­ная вода; КОН или NaOH (10%-15% раствор);15%-ный ра­створ хлористого бария; концентрированная соляная кислота; 2%-ная соляная кислота; уксусная кислота (ле­дяная, разбавленная в 10 раз); 1-2%-ный раствор азотнокис­лого серебра; раствор йода в йодистом калии (20 г KIрастворяют в 20 мл дистиллированной воды, добавляют 6,35 г кри­сталлического йода. Раствор переносят в мерную колбу на 50 мл, до­водят до метки); четыре вида (или более) наиболее распространенных удобрений (без подписей).

Ход работы:

1. Внешние признаки

Консистенция. Удобрение может быть кристаллическим (мел­ко- и крупно-), аморфным, а также в виде гранул. К кристалли­ческим удобрениям относятся все азотные (за исключением цианамида кальция) и все калийные, к аморфным - все фосфор­ные и известковые. Фосфорные удобрения часто гранулируются (суперфосфаты).

Цвет удобрения устанавливается путем тщательного осмотра. Признак может несколько изменяться при транспортировке, при загрязнении пылью, а также в зависимости от технологии произ­водства. Очищенные удобрения имеют характерный цвет.

Запах. Почти все удобрения имеют запах, но часто не стойкий, лишь цианамид кальция пахнет керосином.

2. Растворимость в воде

Помещают в пробирку 1-2 г удобрения, добавляют 15-20 мл ди­стиллированной воды и хорошо смешивают. Наблюдают следую­щие градации: а) полностью растворимо, б) заметно растворимо (растворяется не менее половины взятого удобрения), в) слабо ра­створимо (растворяется менее половины взятого удобрения), г) не^: растворимо. Если при смешивании образовалась обильная муть, заполнившая пробирку, то удобрение слабо растворимо.

К полностью растворимым и заметно растворимым относятся все азотные удобрения, а также калийные. К нерастворимым или слабо растворимым - все фосфорные и известковые.

Если удобрение растворилось полностью, то раствор разливают в пробирки и выявляют в нем наличие того или иного катиона или аниона, определяют ряд дополнительных показателей, а затем определяют название удобрения по схеме.

3. Реакция со щелочью

В раствор удобрения прилить несколько капель 8- 10%-ного раствора щелочи (КОН или NaOH).В присутствии аммиака при смешивании ощущается его выделение по специфическому запаху.

NH₄NО₃ + NaOH = NaNО₃ + NH₄OH

NH₄OH->NH₃↑ + H₂0

4. Реакция с хлористым барием

В пробирку с раствором удобрения прибавить несколько капель 5%-ного раствора хлористого бария. При наличии в удобрении иона SO₄^2- выпадает творожистый белый осадок BaS0₄, нерастворимый в уксусной кислоте. Убедиться в нерастворимости осадка, добавив кислоту.

K₂S0₄ + BaCl₂ = BaS0₄ ↓ + 2KCI

5. Реакция с азотнокислым серебром

К водному раствору удобрения прибавляют 2-3 капли 1-2%-ого раствора AgN0₃ и содержимое пробирки встряхивают. Реак­ция служит для обнаружения хлора (белый дымчатый осадок AgCI,нерастворимый в уксусной кислоте).

KCl + AgN0₃ = AgСl + KN0₃

Фосфорные удобрения образуют с AgNQ₃желтоватый осадок, растворимый в уксусной кислоте.

NH₄H₂PO₄ + AgN0_{3 →}AgH₂P0₄ ↓+ NH₄N0₃

Реакция с AgN0₃также используется для анализа известковых удобрений. Так, с негашеной и гашеной известью азотнокислое серебро дает бурый осадок зоксида серебра, который растворим в ук­сусной кислоте.

CaO + 2AgN0₃ = Ca(N0₃)₂ + Ag₂O↓

Ca(OH)₂ + 2AgN0₃ = Ca(N0₃)₂ + Ag₂O↓

6. Проба на раскаленном угле

Угольки с размером орех нагревают на электроплитке, затем берут щипцами или пинцетом, раскаляют в пламени спиртовки докрасна. На уголек насыпают щепотку удобрения, предварительно растертого в ступке и помещенного в узенькую ложечку из фольги. Наблюдают за быстротой сгорания, появления дыма, цветом пламени, запахом. Аммиачные удобрения распознают по запаху аммиака, нитратные соединения дают вспышку, калийные потрескивают.

Если удобрение вспыхивает – это селитра. По цвету пламени различают следующие селитры: натриевая – сгорает желто-оранжевым пламенем, калийная – фиолетовым, аммиачная дает бесцветное пламя, а иногда плавится, кипит с выделением аммиака.

Азотные удобрения, содержащие амидную (NH₂) и аммонийную (NH₄) группы, на раскаленном угле сгорают с выделением белого дыма и запаха аммиака. Кристаллики калийных удобрений на раскаленном не вспыхивают, а только слегка потрескивают и «подпрыгивают». Следует заметить, что если уголек плохо раскален (не докрасна), а кристаллики крупные, они могут лежать на угле без всяких изменений.

Фосфорные, известковые удобрения, гипс не изменяются на раскаленном угле.

7. Реакция с кислотой

В пробирку или фарфоровую чашку помещают немного сухого удобрения и капают на удобрение 2-10%-ный раствор соляной или уксусной кислоты. Если удобрение вскипает от выделяющегося уг­лекислого газа, то оно представляет собой карбонат или содержит значительную примесь карбоната. К таким удобрениям относятся известковые материалы, зола и др.

СаСОз + 2НСl = СaСl₂ + Н₂О + СО₂↑

K₂CO₃ + 2HCI = 2KCI + Н₂О + СО₂↑

8. Реакция водной вытяжки

В пробирку с водной вытяжкой из удобрений помещают полос­ку индикаторной бумаги. Суперфосфат имеет характерный запах, сероватый цвет, кислую реакцию за счет гипса. Другие удобрения имеют щелочную реакцию (циатомид кальция, томасшлак, извест­ковые удобрения), у третьих - реакция нейтральная.

9. Определение магния в удобрениях

Проводят с помощью раствора йода в йодистом калии. Ионы магния с гидроксильным ионом воды образуют малорастворимый гидроксид магния:

Мg²⁺ + 20Н^- = Мg(ОН)₂

Гидроксид магния с йодом дает красно-бурую окраску. Так оп­ределяют калийные и известковые удобрения, содержащие магний.

Результаты записывают в таблицу, после чего опреде­ляют название удобрения, пользуясь ниже приведённой схемой определения.

Запись наблюдений

№	Название	Внешний вид, запах	Растворимость в воде	Реакция со щелочью	Реакция с BaCl2	Реакция с кислотой	Реакция с AgNO3	Прочие реакции

Лабораторная работа №5

Тема: Загрязнение пищевых продуктов нитратами и их определение в различных овощных куль­турах в зависимости от вида, сорта, органа, ткани

Оборудование:ступки малые с пестиками; предметные стекла; марле­вые салфетки; мелкие емкости - пузырьки из-под пеницилли­на с пробками; пипетки химические на 5 мл; пипетки медицинские; скальпели; электроплитка.

Реактивы: 1%-ный раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте; исходный раствор NaN0₃ ; дистиллированная вода; части различных овощей, со­держащих наибольшее количество нитратов, с неокрашенным соком (капуста, огурцы, кабачки, картофель, дыня и др.).

А. Определение нитратов в соке растений

Ход работы:За несколько дней до занятия студентам дается задание принести различные овощи, купленные в магазине или с собственного участка. Овощи следует вымыть и обсушить.

В один из пузырьков наливают 10 мл исходного раствора NaN0₃, соответствующего по концентрации максимальному содержанию нитратов в овощах - 3000 мг на кг. Следует отметить, что в отдельных органах растений встречаются и значительно боль­ше концентрации.

Готовят серию калибровочных растворов путем разбавления пополам предыдущего (например, к 3 мл исходного раствора прибав­ляется 3 мл дистиллированной воды, смешивается и т. д.) получают серию растворов с разным содержанием нитратов; 3000 , 1500, 750, 375, 188, 94, 47, 23 мг/кг.

Под предметное стекло подкладывается лист белой бумаги, на стекло капают две капли изучаемого раствора и две такие же капли дифениламина в трехкратной повторности. Описывают реакцию согласно следующей градации, которую можно использовать как для калибровочных растворов, так и для двух типов анализов.

Баллы	Характер окраски	Содержание нитратов, мг/кг
	Сок или срез окрашиваются быстро и ин­тенсивно в иссиня-черный цвет. Окраска устойчива и не пропадает Сок или срез окрашиваются в темно-си­ний цвет. Окраска сохраняется некоторое время Сок или срез окрашиваются в синий цвет. Окраска наступает не сразу Окраска светло-синяя, исчезает через 2-3 минуты Окраска быстро исчезает, окрашиваются главным образом проводящие пучки Следы голубой, быстро исчезающей окраски Нет ни голубой, ни синей окраски. На целых растениях возможно порозовение	> 3000

Следует отметить, что основой для определения содержания нитратов в соке должны быть собственные исследования, а не вы­шеприведенная таблица, т. к. окраска может варьировать в зависи­мости от качества реактивов, срока их годности, температуры в помещении и др.

Овощи и плоды расчленяют на части: зона, примыкающая к пло­доножке, кожура, периферийная часть, серединная часть, кочерыж­ка (у капусты), жилки, лист без жилок. Вырезанные части мелко режут ножом и быстро растирают в ступке, сок отжимают через 2-3 слоя марли. На чистое предметное стекло, положенное на белую бумагу, капают 2 капли сока, добавляют 2 капли дифениламина. Быстро описывают все наблюдаемые реакции согласно схеме. Повторность опыта трехкратная. В случае сомнений в содержании нит­ратов в той или иной части овощной продукции капают рядом калибровочный раствор с известной концентрацией вещества и по­вторяют реакцию с дифениламином.

Анализ начинают с сока капусты и картофеля, затем поме­щают эти овощи в термостойкий химический стакан с кипящей дистиллированной водой и кипятят 10-15 мин, после чего ана­лизируют отварные овощи и отвар. За время варки делают анализ различных частей других овощей и плодов (не менее четырех видов за занятие).

Содержание нитратов в различных овощах и плодах

Исследуемое растение	Часть	Баллы	Содержание нитратов в мг/кг
Картофель свежий	а) Под кожурой б) Серединная часть
Картофель отварной	Те же части
Капуста	а) Жилки б) Кочерыжка в) Лист
Капуста отварная	Те же части
Отвар

Б. Определение нитратов в целых растениях

Отрезают у свежих растений части в виде толстых срезов: куски стеблей, черешков, плодов. Кладут их на полоску восковой бумаги. Капают на различные части среза по несколько капель 1%-ного ра­створа дифениламина в серной кислоте, отмечают окрашивание со­гласно вышеприведенной шкалы. При этом в случае малых концентраций нитратов в продукции и при отсутствии синей ок­раски может наступить порозовение ткани, вследствие ее обуглива­ния от Н₂S0₄в реактиве дифениламина.

Указанный метод дает возможность оценить и сравнить разные ткани овощных и других растений прямо в поле. Он проверен и хо­рошо действует на хлебных злаках, картофеле, корнеплодах, ово­щах, бобовых, многолетних травах для оценки обеспеченности различных сельхозкультур азотом. Показано, что нитраты исчеза­ют в фазе цветения, но их много в период вегетативного роста, кото­рый и должен быть использован для оценки. Нитраты сразу утилизируются (не проявляются в анализах) в меристемах, в поч­ках, бутонах и цветках различных сельхозкультур.

Лабораторная работа №6