方法原理 样品在加速剂的参与下,用浓硫酸消煮时,各种含氮有机化合物,经过复杂的高温分解反应,转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收,以标准酸溶液滴定,求出土壤全氮含量(不包括全部硝态氮)。

包括硝态和亚硝态氮的全氮测定,在样品消煮前,需先用高锰酸钾将样品中的亚硝态氮氧化为硝态氮后,再用还原铁粉使全部硝态氮还原,转化成铵态氮。

在高温下硫酸是一种强氧化剂,能氧化有机化合物中的碳,生成CO,从而分解有机质。

样品中的含氮有机化合物,如蛋白质在浓HSO。的作用下,水解成为氨基酸,氨基酸又在HSO。的脱氨作用下,还原成氨,氨与硫酸结合成为硫酸铵留在溶液中。

Se的催化过程如下∶

由于Se的催化效能高,一般常量法Se粉用量不超过0.1~0.2g,如用量过多则将引起氮的损失。

以Se作催化剂的消煮液,也不能用于氮磷联合测定。硒是一种有毒元素,在消化过程中,放出HSe。HSe的毒性较HS更大,易引起人中毒。所以,实验室要有良好的通风设备,方可使用这种催化剂。

CuSO。的催化作用如下∶

当土壤中有机质分解完毕,碳质被氧化后,消煮液则呈现清澈的蓝绿色即“清亮”,因此硫酸铜不仅起催化作用,也起指示作用。同时应该注意开氏法刚刚清亮并不表示所有的氮均已转化为铵,有机杂环态氮还未完全转化为铵态氮,因此消煮液清亮后仍需消煮一段时间,这个过程叫“后煮”。

消煮液中硫酸铵加碱蒸馏,使氨逸出,以硼酸吸收之,然后用标准酸液滴定之。

蒸馏过程的反应:

滴定反应过程:

主要仪器:

消煮炉、半微量定氮蒸馏装置(图 4-2)、半 微 量 滴 定 管(5mL)。

试剂:

(1)硫酸。p=1.84g10mL一,化学纯

(2)10mol·L-1NaOH溶液。称 取 工 业 用 固 体NaOH420g,于硬质玻璃烧杯中,加蒸馏水400mL溶解,不断搅拌,以防止烧杯底角固F结,冷却后倒入塑料试剂瓶,加塞,防止吸收空气中的CO2,放置几天待Na2CO沉降后,将清液虹吸入盛有约160mL无

测定步骤:

(1)称取风干土样(通过0.149mm筛)1.0000g【含氮约1mg/*2)】,同时测定土样水分含量。

(2)土样消煮。

①不包括硝态氮和亚硝态氮的消煮∶将土样送入干燥的开氏瓶(或消煮管)底部,加少量无离子水(0.5~1mL)湿润土样后(*3),加入加速剂2g和浓硫酸5mL,摇匀,将开氏瓶倾斜置于300W变温电炉上,用小火加热,待瓶内反应缓和时(10~15min),加强火力使消煮的土液保持微沸,加热的部位不超过瓶中的液面,以防瓶壁温度过高而使铵盐受热分解,导致氮素损失。消煮的温度以硫酸蒸气在瓶颈上部1/3处冷凝回流为宜。待消煮液和土粒全部变为灰白稍带绿色后,再继续消煮1h。消煮完毕,冷却,待蒸馏。在消煮土样的同时,做两份空白测定,除不加土样外,其他操作皆与测定土样相同。

②包括硝态和亚硝态氢的消煮∶将土样送入干燥的开氏瓶(或消煮管)底部,加高锰酸钾溶液1mL,摇动开氏瓶,缓缓加入1∶1硫酸2mL,不断转动开氏瓶,然后放置5min,再加入1滴辛醇。通过长颈漏斗将0.5g(±0.01g)还原铁粉送入开氏瓶底部,瓶口盖上小漏斗,转动开氏瓶,使铁粉与酸接触,待剧烈反应停止时(约5min),将开氏瓶置于电炉上缓缓加热45min(瓶内土液应保持微沸,以不引起大量水分丢失为宜)。停火,待开氏瓶冷却后,通过长颈漏斗加加速剂2g和浓硫酸5mL,摇匀。按上述①的步骤,消煮至土液全部变为黄绿色,再继续消煮1h。消煮完毕,冷却,待蒸馏。在消煮土样的同时,做两份空白测定。

(3)氨的蒸馏。

①蒸馏前先检查蒸馏装置是否漏气,并通过水的馏出液将管道洗净。、②待消煮液冷却后,用少量无离子水将消煮液定量地全部转入蒸馏器内,并用水洗涤开氏瓶4~5次(总用水量不超过30~35mL)。若用半自动式自动定氮仪,不需要转移,可直接将消煮管放入定氮仪中蒸馏。于150mL锥形瓶中,加入20g·L~'硼酸—指示剂混合液5mL(*4),放在冷凝管末端,管口置于硼酸液面以上3~4cm处(E5)。然后向蒸馏室内缓缓加人10mol·L-INaOH溶液20mL,通入蒸汽蒸馏,待馏出液体积约50mL时,即蒸馏完毕。用少量已调节至pH4.5的水洗涤冷凝管的末端。

③用0.01mol·L-1(-HSO)或0.01mol·L-1HCl标准溶液滴定馏出液由蓝绿色至刚变为紫红色。记录所用酸标准溶液的体积(mL)。空白测定所用酸标准溶液的体积,一般不得超过0.4mL。

结果计算:

两次平行测定结果允许绝对相差土壤含氮量大于1.0g·kg 时,不得超过0.005%含氮1.0~0.6gkg 时,不得超过0.004%含氮<0.6g·kg 时,不得超过0.003%。4.1.2.2.6

注释:

注1.对于微量氮的滴定还可以用另一更灵敏的混合指示剂,即0.099g溴甲酚绿和0.066g甲基红溶于100mL乙醇中。如要配制成20g·L-HgBO3——指示剂溶液称取硼酸(分析纯)20g溶于约950mL水中,加热搅动直至HgO溶解,冷却后,加入混合指示剂20mL混匀,并用稀酸或稀碱调节至紫红色(pH约5),加水稀释至1L混匀备用。宜现配。

注2.一般应使样品中含氮量为1.0~2.0mg,如果土壤含氮量在2g·kg 1 以下,应称土样1g;含氮量在2.0~4.0g·kg-’者,应称0.5~1.0g;含氮量在4.0gkg--以上者应称0.5g。

注3.开氏法测定全氮样品必须磨细通过100孔筛,以使有机质能充分被氧化分解,对于粘质土壤样品,在消煮前须先加水湿润使土粒和有机质分散,以提高氮的测定效果。但对于砂质土壤样品,用水湿润与否并没有显著差别。

注4.硼酸的浓度和用量以能满足吸收NH为宜,大致可按每毫升10g·L-IHBO能吸收氮(N)量为0.46mg计算,例如20gL-HBO溶液5mL 最多可吸收的氮(N)量为5×2×0.46=4.6mg。因此,可根据消煮液中含氮量估计硼酸的用量,适当多加。

注5.在半微量蒸馏中,冷凝管口不必插入硼酸液中,这样可防止倒吸减少洗涤手续。但在常量蒸馏中,由于含氮量较高,冷凝管须插入硼酸溶液,以免损失。

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