Определение воднорастворимых фосфорнокислых соединений в составе суперфосфата
Значение анализа. Суперфосфаты простой и двойной, порошковидный либо гранулированный представляют собой смесь многих соединений, полученных в результате обработки фосфорного сырья серной кислотой. Цель этой обработки – перевести неусвояемые природные фосфаты в усвояемое для растений состояние.
Различают следующие основные группы соединений в составе простого суперфосфата:
1. Воднорастворимые фосфаты – представлены в виде дигидрофосфата кальция Са(Н2РО4)2 × Н2О и свободной ортофосфорной кислоты Н3РО4. На долю этой группы приходится около 75% общего содержания Р2О5 в суперфосфате.
2. Лимоннорастворимые фосфаты – гидрофосфаты типа преципитата СаНРО4 × 2Н2О. Они составляют около 15% общего количества Р2О5 в суперфосфате.
3. Труднорастворимые фосфаты – это, в основном, не вступившие в реакцию природные фосфаты типа апатита Са5(РО4)3 × F, фосфорита Са3(РО4)2 и т. п. На их долю приходится около 10% общего содержания Р2О5 в суперфосфате.
4. Соединения, не содержащие фосфор – в основном полуводный гипс СаSО4 × ½ Н2О и многочисленные примеси сырья. Эта группа веществ составляет около 50% от веса простого суперфосфата, в том числе на долю гипса приходится более 40%.
Водно - и лимоннорастворимые фосфаты относятся к числу усвояемых для растений, причем основная часть приходится на легкодоступные воднорастворимые соединения. Труднорастворимые фосфаты для большинства растений неусвояемые.
Суперфосфат оценивается по содержанию лишь усвояемого, а не общего фосфора. Именно процентное содержание усвояемого Р2О5 проставляется в документах и на таре с суперфосфатом (сумма водно - и лимоннорастворимых соединений).
При нахождении суперфосфата под открытым небом происходит заметное вымывание осадками из него воднорастворимых фосфатов, и качество удобрения резко падает.
Снижение качества суперфосфата возможно и за счет ретроградации – перехода усвояемых форм фосфатов в неусвояемые. Общее содержание фосфора при этом не изменяется, но ценность удобрения резко снижается. Ретроградации способствует наличию в исходном сырье соединений алюминия и железа, хранение в подмокшем состоянии, высокими кучами (более 1,5м).
Таким образом, будучи основным фосфорным удобрением, суперфосфат подвержен большим качественным превращениям в процессе хранения. Вот почему в условиях производства иногда возникает необходимость проверить качество удобрения перед его использованием. При этом важно определить количество наиболее ценной части фосфорнокислых соединений – воднорастворимой.
Принцип метода. Фосфор определяют в водной вытяжке из суперфосфата по методу Лоренца. Осаждают реактивом сульфатмолибденовой жидкостью в виде комплексной соли – фосфорномолибденовокислого аммония:
(NН4)3 РО4 × 12МоО3 × 15Н2О
Присутствующий в ней фосфор получен из анализируемого удобрения, источником остальных компонентов соли является осаждающий реактив.
Состав сульфатмолибденовой жидкости: сульфат аммония (NН4)2SО4, молибдат аммония (NН4)2МоО4, азотная кислота НNО3.
Сульфат аммония является источником ионов NН4+. Другой компонент осадка – триоксид молибдена МоО3 образуется в результате взаимодействия:
(NН4)2МоО4 + 2НNО3 = Н2МоО4 + 2NН4NО3
с последующим распадом молибденовой кислоты
Н2МоО4 МоО3 + Н2О.
Таким образом, в реактиве присутствуют необходимые компоненты, которые при взаимодействии с фосфорной кислотой образуют вышеназванный осадок комплексной соли. В дальнейшем анализ сводится к определению весового количества осадка.
На долю Р2О5 в осадке приходится лишь 3,295% его веса. Столь низкое содержание фосфора в осадке обеспечивает высокую точность данного метода, так как даже небольшое количество фосфора собирает вокруг себя значительное количество компонентов сульфатмолибденовой жидкости, и выпадает в виде обильного осадка (количество последнего легко и точно определяется взвешиванием). По этой же причине метод отличается широкими аналитическими возможностями: им определяется содержание фосфора от сотых долей процента до нескольких десятков процентов.
Техника анализа. Данный метод пригоден для определения воднорастворимых фосфатов не только в составе простого суперфосфата, но и во всех других минеральных удобрениях, содержащих воднорастворимый фосфор в двойном суперфосфате, в аммо – и диаммофосе, в нитрофосках, нитроаммофосках и т. п.
Навеску удобрения 1г помещают в маленькую фарфоровую ступку и туда же приливают приблизительно 10мл воды. Суперфосфат тщательно растирают пестиком до получения однородной массы. После этого пестик ополаскивают водой в ступку и содержимое переносят по стеклянной палочке с помощью воды в мерную колбу на 100мл. В колбу добавляют воду на ¾ ее объема и жидкость в колбе взбалтывают в течение 30мин. Затем колбу доводят водой до метки и полученную вытяжку хорошо перемешивают. Вытяжку фильтруют, отбрасывая первые порции. Из фильтрата для анализа берут с помощью пипетки 20мл в стакан емкостью 100-120мл.
Жидкость в стаканчике нагревают до начала кипения (до появления первых пузырьков) и в середину горячей жидкости из пипетки, не погружая носик, по каплям добавляют 20мл осаждающего реактива - сульфатмолибденовой жидкости. При анализе аммофоса и диаммофоса объем сульфатмолибденовой жидкости удваивают.
При осаждении нельзя приливать реактив по горячим стенкам стакана, а также встряхивать жидкость.
Выпавший желтый осадок комплексной соли в своем составе содержит 3,295% Р2О5. После отстаивания осадок отфильтровывают через предварительно взвешенный фильтр. Осадок на фильтре промывают 2% раствором нитрата аммония до исчезновения кислой реакции в промывной жидкости (проба по метилоранжу). Общий объем промывных вод не должен превышать 250-300мл.
Фильтр с осадком высушивают в сушильном шкафу при температуре не выше 60оС и после высушивания взвешивают. Разность двух взвешиваний, то есть фильтра с осадком и пустого фильтра, дает чистую массу осадка.
Формула для расчета:
а × 0,03295 × в × 100
Х = , где:
б × н
X – содержание Р2О5,%;
а – масса осадка, г;
0,03295 – коэффициент для расчета количества Р2О5 в удобрении;
б – объем раствора, взятый на анализ, мл;
в – исходный объем раствора, мл;
н – навеска удобрения, г;
100 – коэффициент для пересчета в проценты.
|
Название удобрения |
Навеска, г н |
Исходный объем раствора, мл в |
Объем раствора, взятый на анализ, мл Б |
Масса фильтра, г |
Масса фильтра с осадком, г |
Масса осадка, г а |
Р2О5,% |
Реактивы.
1. Сульфатмолибденовая жидкость. В стеклянную колбу на 2,5-3л насыпают 100г (NH4)2SО4, приливают 1л концентрированной НNО3, растворяют. Одновременно 300г (NН4)2МоО4 растворяют в 1л горячей дистиллированной воды, охлаждают и вливают тонкой струей при постоянном помешивании в раствор сульфата аммония в азотной кислоте. Колбу с жидкостью помещают в темное место на 48 часов, затем жидкость фильтруют. Хранят в темных склянках в темном месте.
2. 2% - раствор NН4NО3;
3. Метилоранж.