مبادئ تربة عملي

تعيين بعض ألايونات ألموجبة والسالبة في مستخلصات التربة

يحتوي محلول ألتربة على مجموعة من ألايونات ألذائبة وألتي تقسم ألى أيونات موجبة ( ألكاتيونات - Cations ) مثل (K⁺ ، Na⁺ ، Mg⁺² ، Ca⁺² ) وأيونات سالبة ( ألانيونات - Anions ) مثل ( HC0₃^- ، Cl^- ، CO₃^-2 ، SO₄^-2 ).ولغرض ألكشف النوعي لبعض الايونات في مستخلص ألتربة نتبع ألاتي :-

   كشف ألايونات ألسالبة ( Anions )

     --- يتم تحضير مستخلص التربة ( 1:5 ) - حيث يوزن 20غم من ألتربة - توضع في دورق مخروطي - يضاف أليها

100 مل ماء مقطر ويرج ألخليط لمدة نصف ساعة - ثم يرشح ألخليط بعدها نجري ألكشوفات ألتالية على ألراشح :-

1-  أيون ألكلوريد Cl^- :-   ضع 5 مل من ألراشح في أنبوبة اختبار- وأضف لها 1 مل من محلول 6ع-HNO₃ ثم 1 مل

                                    من محلول 0.25 % نترات الفضة - فيتكون راسب أبيض - وهو دليل على وجود ألكلورايد.

2-  ألكبريتات SO₄^-2 :-   ضع 5 مل من ألراشح في أنبوبة أختبار- واضف لها 1مل من محلول 6ع ـ HCl ثم 2 مل من

                                   محلول 10% كلوريد الباريوم - فيتكون راسب ابيض - وهو دليل على وجود الكبريتات .

3-  ألكربونات CO₃^-2 :-  ضع  5مل من الراشح في أنبوبة أختبار- وأضف لها قطرة واحدة من دليل ألفينولفثالين - فعند

                                   ظهور أللون ألوردي هو دلالة على وجود ألكربونات .

4-  ألنترات  NO₃^-    :-  ضع 5 مل من ألراشح في أنبوبة أختبار- وأضف لها 2 مل من داي فنيل أمين - فعند ظهور

                                   أللون ألازرق هو دليل على وجود ألنترات .

  كشف ألايونات ألموجبة ( Cations )

1-ألكالسيوم  Ca⁺²   :-  ضع 5 مل من ألراشح في أنبوبة  أختبار- أضف 1مل من محلول 6 ع هيدروكسيد ألامونيوم

  و1 مل من محلول مشبع لأوكزالات ألامونيوم- وبعد ألرج يظهر راسب ابيض وهو دليل على

   وجود ألكالسيوم .

2-  ألمغنيسيوم  Mg⁺² :-  ضع  3  مل  من ألراشح في أنبوبة أختبار -  أضف لها قطرة واحدة من  10%  NaOH

                                   هيدروكسيد ألصوديوم ثم 1 مل من محلول Titan  Yellow - أن ظهور أللون ألاصفر دليل

                                   على وجود ألمغنيسيوم بكمية ضئيلة .

3-  ألصوديوم   Na⁺  :-  أن ألكشف عن ألصوديوم يكون بأختبار أللهب - حيث يغمر سلك بلاتيني في ألراشح ويعرض

                                   ألى أللهب فيكون لون أللهب أصفر برتقالي - وهو دليل على وجود ألصوديوم .

( 1 )

تمرين (1) :-  تقوم كل مجموعة من ألطلاب  بتحضير مستخلص لنموذج ألتربة ألخاص بها بنسبة  1:5  من  ألتربة

              وألماء ــ ومن ثم أجراء ألكشوفات ألسابقة ألذكر- لتحديد ألايونات ألموجبة وألسالبة الموجودة في ألمستخلص .

بعد ألكشف عن وجود ألايونات ألسالبة وألموجبة ألموجودة في مستخلص ألتربة نقوم بتقدير تركيزها في ألمستخلص

       ( ألتقدير ألكمي ) وذلك بأتباع طرق ألعمل ألتالية :-

تقدير الايونات ألموجبة ألذائبة في مستخلص ألتربة

توجد عدة طرق لتقدير ألايونات ألموجبة منها :-

1-  أستخدام جهاز ألامتصاص ألذري ( atomic  absorption )وتصلح هذه ألطريقة لقياس Ca⁺² + Mg⁺² + Na⁺ .

2-  أستخدام جهاز أللهب ألضوئي ( flame  photometer ) وهذه ألطريقة شائعة في مختبرات تحليل ألتربة وألمياه

           لتقدير كل من ألصوديوم وألبوتاسيوم .

3-  أستخدام طريقة ألتسحيح بالفرنسيت ( titration  method ) وهذه ألطريقة شائعة لتقدير ألايونات ألموجبة .

  تقدير ألكالسيوم ( Ca⁺² )

يتم تقدير ألكالسيوم بأستخدام طريقة ألتسحيح بالفرنسيت - حيث تعتمد هذه ألطريقة بالاساس على تكوين معقدات ألفرنسيت ( EDTA ) عند درجة تفاعل مختلفة فعند تسحيح حجم معلوم من ألمحلول أو ألمستخلص ضد محلول قياسي عياريته ( 0.01 N من EDTA ) باستعمال دليل ألميروكسايد ( ammonium  purpurate  murexide ) بوجود محلول قاعدي من هيدروكسيد ألصوديوم فأن نقطة ألنهاية تغير من أللون ألاحمر ألبرتقالي ألى ألارجواني وذلك عندما تكون درجة تفاعل ألمحلول مساوية ألى 12)) وبهذا سيكون جميع ألكالسيوم قد كون معقد مع ألفرنسيت EDTA .

# -  طريقة ألعمل - - - - -

1-  أسحب بواسطة ألماصة 5 مل من ألراشح وضعها في دورق مخروطي  Flask .

2-  أضف ألى ألراشح 20 مل ماء مقطر لغرض ألتخفيف .

3-  أضف 5 قطرات من محلول هيدروكسيد ألصوديوم ( NaoH ) وذلك لرفع درجة PH ألراشح ألى حوالي 12 -

              أي جعل ألوسط قاعدي- حيث يؤدي ألى ترسيب أيونات ألعناصر ألثقيلة ( ألنحاس ، ألنتريك ، ألحديد ، ألمنغنيز ،

              ألقصدير ) وتمنع تفاعلها .

4-  أضف 50 ملغم من دليل ألميروكسايد ( ammonium  purpurate  murexide ) .

5-  رج ألمزيج وسحح مقابل محلول 0.01 N  EDTA ألى أن يتغير أللون من ألوردي ألى ألارجواني ( ألبنفسجي ).

              ثم سجل حجم أل EDTA ( Ethylene  diamine  tetraacetate  ) ألمستخدم .

6-  أحسب قيمة ألكالسيوم بالملي مكافئ / لتر وكما يلي :-

( 2 )

       # -  ألحسابات - - - - -

                                                   حجم أل EDTA (مل)X    عياريته

      ملي مكافئ كالسيوم / لتر   =     ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ      X    1000

                                                    حجم ألراشح ألمأخوذ للتحليل ( مل )

ml of  EDTA    X     N       

X      1000    ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ      Ca⁺² meq / L    = 

                                                        ml   of   sample

  تقدير ألكالسيوم والمغنيسيوم معا ( Ca⁺²      +   Mg⁺²  )

ألكالسيوم وألمغنيسيوم من ألايونات ألموجبة الثنائية الشحنة تكون مع ألايونات ألسالبة ألاحادية ألشحنة أملاح سهلة ألذوبان في ألماء ومع ألايونات السالبة ألثنائية وألثلاثية الشحنة أملاح قليلة الذوبان في ألماء. حيث أن كلوريد الكالسيوم وكلوريد ألمغنيسيوم مثلا أسهل ذوبان من كاربونات ألكالسيوم وكبريتات ألكالسيوم . أن أساس تقدير هذين ألعنصرين يعتمد على أستخدام مواد مخلبية ( EDTA ) لها ألقابلية على تكوين معقدات معها وبالتالي سحب ألكالسيوم وألمغنيسيوم من ألراشح .

# -  طريقة ألعمل - - - - -

1-  أسحب بواسطة ألماصة 5 مل من الراشح وضعها في دورق مخروطي  Flask .

2-  أضف 20 مل ماء مقطر للتخفيف .

3-  أضف 5 قطرات  من  ألمحلول  ألمنظم ( Buffer  solution ) وألمكون من هيدروكسيد ألامونيوم  و كلوريد

ألامونيوم (NH₄Cl -NH₄OH) وذلك لغرض رفع قيمة PH ألراشح ألى 10 وهو الوسط ألذي ممكن أن تظهر فيه نقطة نهاية ألتفاعل عند أستعمال كاشف  EBT ( Eriochrome  black  T  ). ( حيث أن رفع أل PH يساعد في ترسيب أيونات ألعناصر ألثقيلة  Al ، Mn ، Fe  ) .

4-  أضف  3 ـــ  4  قطرات من كاشف EBT   ( Eriochrome  black  T  ).

5-  رج ألمزيج وسحح مقابل محلول 0.01 N  EDTA ألى أن يتغير أللون من ألأحمر ألى ألازرق  ثم سجل حجم

             أل  EDTA ( Ethylene  diamine  tetraacetate    )  ألمستخدم .

6-  أوجد قيمة ألكالسيوم والمغنيسيوم معا بالمليمكافئ / لتر من ألقانون ألتالي :-

# - ألحسابات - - - - -                            حجم أل EDTA (مل)X    عياريته

      ملي مكافئ كالسيوم + مغنيسيوم / لتر   =     ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ      X    1000

                                                                  حجم ألراشح ألمأخوذ للتحليل ( مل )

ml of  EDTA    X     N                                                             

                                X      1000    ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ      Ca⁺² meq / L    =   Mg⁺² +

                                                         ml   of   sample

( 3 )

  تقدير ألمغنيسيوم ( Mg⁺² )

يتم تقدير أو حساب كمية المغنيسيوم في ألراشح وذلك بطرح قيمة الكالسيوم التي حصلنا عليها من قيمة الكالسيوم

       وألمغنيسيوم معا - وكما مبين في ألمعادلة ألتالية :-

Mg⁺²   meq / L  =   ( Ca⁺²    +  Mg⁺² )  meq / L   -    Ca⁺²  meq / L           

       #-  تحضير ألمواد ألكيميائية لتقدير  Mg⁼² +  Ca⁺²  - - - - -

1-   محلول منظم او محلول بفر Buffer  solution :-  يذوب 7.5 غم من مادة كلوريد ألامونيوم   NH₄Cl في

                                                  750 مل من محلول ألامونيا ( هيدروكسيد ألامونيوم ) ويكمل ألحجم ألى 1 لتر.

2-NH₄OH  ( 4 ع ) .

3- كاشف Eriochrom  black T :- يذوب 0.5 غم و 4.5 غم من مادة (Hydroxyle  amine          

Hydrochloride ) ثم يذوبان في 100 مل من ألايثانول 95%.

4-Miroxide ( ميروكسايد ) ( Ammonium  purpurate ) :-  يطحن 0.5 غم  من  امونيوم  بربوريت  مع

100غم من K₂SO₄ .

5-Vercenat ذو عيارية (0.01 N ) :-  يذوب 2 غم  من  EDTA مع 0.05 غم  MgCl₂.6H₂O .

     تمرين (2) :-  تقوم كل مجموعة من ألطلاب بتقدير كمية كل من ألكالسيوم وألمغنيسيوم وألبوتاسيوم في مستخلص

                         ألتربة ألذي تم تجهيزة في ألتمرين ألاول - وذلك بأتباع طرق ألعمل ألسابقة الذكر .

       س1 :-  ماهي طرق تقدير ألايونات ألموجبة الذائبة في ألتربة ؟

       س2 :-  ماألمقصود بطريقة ألتسحيح بالفرنسيت ؟

  تقدير أيونات   Na⁺  ،  K⁺

تقدر هذه ألايونات ألموجودة في مستخلص ألتربة بواسطة جهاز اللهب ( Flame  photometer ) بعد تحضير محاليل

      قياسية لهذين العنصرين وقراء ة الجهاز ومن ثم معرفة تركيز العينة من تسقيط قراء ة ألجهاز للعينة .

تقدير الايونات ألسالبة ألذائبة في مستخلص ألتربة

  تقدير أيون ألكلوريد  Cl^-

ألكلور يعتبر من ألعناصر ألاساسية للنبات - وهو يحتاجة بكميات قليلة نسبيا. يوجد في ألترب ألملحية بكميات كبيرة بشكل كلوريد ألصوديوم ( ملح الطعام ) وتمتاز أملاح الكلوريدات بأنها سهلة ألذوبان في ألماء لذا فأنه سريع ألغسل من ألتربة. يتم تقدير ألكلور بتسحيح ألمحاليل ألحاوية عليه مع محاليل قياسية محتوية على ألفضة وبوجود دليل او كاشف هو كرومات ألبوتاسيوم ( K₂CrO₄ ) في المحلول او ألراشح ويستدل على نقطة ألنهاية بتكون راسب احمر من كرومات ألفضة ( Ag₂CrO₄ ).

      فعند أضافة دليل كرومات ألبوتاسيوم ألى ألمحلول ألمراد تقدير ألكلور فيه ثم يسحح الخليط مع محلول نترات ألفضة -

      فيحدث تفاعل يتحد فيه ايون ألفضة مع ايون ألكلوريد مكونا راسب أبيض هو كلوريد ألفضة كما موضح في ألمعادلة :-

                                                 راسب أبيض                   AgCl      ـــــــــــ    Cl^-    +     Ag⁺

( 4 )

      ويستمر هذا ألتفاعل ألى أن ينتهي كل ألكلور الموجود في ألراشح - عندئذ يتحد أيون ألفضة مع أيون ألكرومات مكون

      راسب أحمر بني من كرومات ألفضة. وبتكون هذا ألراسب نستدل على نقطة نهاية ألتفاعل وكما موضح في ألمعادلة :-

Ag₂CrO₄      ـــــــــــــــــــــــ    CrO₄⁼    +    2Ag⁺

                                                             راسب أحمر بني

  # -  طريقة ألعمل - - - - -

1-  أسحب 5 مل من ألراشح بواسطة الماصة وضعه في دورق مخروطي Flask .

2-  أضف 20 مل من ألماء ألمقطر لغرض ألتخفيف .

3-  أضف 3 قطرات من كاشف كرومات ألبوتاسيوم 5 %.

4-  أخلط ألمزيج جيدا ثم سحح مقابل نترات ألفضة ( AgNO₃ ) 0.05 عياري  حتى يتكون راسب أحمر .

5-  أعمل بلانك (B) كمرجع - وذلك بأخذ 10مل ماء مقطر يضاف لها ألدليل ويسحح ألمزيج مقابل نترات ألفضة.

6-  أحسب قيمة ألكلور بالملي مكافئ / لتر وذلك بتطبيق ألقانون ألتالي :-

# - ألحسابات - - - - -

                                   ( حجم نترات ألفضة للراشح  ـــ حجم نترات ألفضة للبلانك )  x عيارية نترات ألفضة

     كلور ملي مكافئ / لتر = ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ    x  1000

                                                                 حجم ألراشح ألمأخوذ للتحليل

Ml of  AgNO₃  ( S  -  B  )  X  N

                                X    1000     ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ    Cl^-  meq/ L  =    

ml   of   sample

      حيث أن :-

S  =  حجم    AgNO₃  ألمستهلك مع عينة ألراشح .

B  =  حجم   AgNO₃   ألمستهلك بدون عينة ألراشح .

  تقدير ألكاربونات وألبيكاربونات ( CO₃^-2    ،  HCO₃^-  )

أن أهمية تقدير هذه ألايونات ياتي في كون أن لهذه ألايونات لها ألميل للأتحاد مع ألكالسيوم وألمغنيسيوم وترسيبها على شكل كربونات ألكالسيوم والمغنيسيوم .كما موضح في ألمعادلات - وينتج عن ترسيب ألكالسيوم وألمغنيسيوم زيادة في نسبة أيونات ألصوديوم في محلول ألتربة - وهذا يؤدي ألى ظهورألترب ألقلوية. وأن مثل هذه ألترب تكون

CaCO₃  ـــــــــــــ    CO₃⁼  +   Ca⁺²

                                                                                 MgCO₃  ــــــــــــ   CO₃⁼   +Mg⁺²

غير صالحة للزراعة لأن ألصوديوم يؤدي الى أنتشار دقائق ألتربة وبالتالي قلة ألنفاذية وردائة ألتهوية. لذلك فأن تقدير هذه ألايونات في ألتربة يعتبر مهم جدا حيث من خلالها يمكن تحديد خطورة ألصوديوم - وتأثيرة على صفاة ألتربة ألمختلفة. ولتقدير ألكاربونات وألبيكاربونات نتبع ألخطوات ألتالية :-

( 5 )

1-  أسحب بواسطة ألماصة 5 مل من راشح ألتربة وضعها في دورق مخروطي  Flask .

2-  أضف 20 مل ماء مقطر لغرض ألتخفيف .

3-  أضف 3 قطرات من كاشف ألفينولفثالين ( ph.ph. ) فأذا تغير أللون ألى أللون ألوردي للمحلول يدل على وجود

             أل CO₃ لذلك نسحح مقابل حامض ألكبريتيك ذو عيارية 0.01 الى أن يختفي أللون الوردي .

4-  سجل حجم حامض الكبريتيك ألمستهلك من ألسحاحة وأرمز له ب ( y ) .

5-  في حالة عدم ظهور اللون ألوردي ( عند أضافة دليل ph. Ph. ) - أو عند اختفاء اللون ألوردي ( عند ألتسحيح

             مقابل حامض ألكبريتيك ) - أضف ألى نفس ألمحلول 0.5 غم من دليل ألمثيل ألبرتقالي .

6-  سحح مقابل حامض ألكبريتيك 0.01 عياري حتى يتغير أللون من ألاصفر ألى ألبرتقالي  ثم سجل حجم الحامض

             ألنازل من ألسحاحة وأرمز له ( Z ) .

7-  أحسب قيمة كل من ألكاربونات ( ⁼CO₃ ) وألبيكاربونات ( HCO₃^- ) وذلك بتطبيق القوانين ألتالية :-   

# - ألحسابات - - - - -

2y   X   N                                                                  

1000     X          ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ  Meq / L  CO₃⁼    =       

ml   of   sample  

 Z  -  2y )   X   N                                                                        )

1000     X          ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ  Meq / L H CO₃^-    =       

ml   of   sample 

      حيث أن :-

N  =  عيارية  H₂SO₄  =  0.01 .

Z  =  ألحجم ألكلي لحامض ألكبريتيك ألمستخدم في تسحيح ( HCO₃^-   +   CO₃⁼ ) .

2y  =  حجم حامض ألكبريتيك ألمستخدم في تسحيح ( ⁼CO₃ ) .

ml   of   sample  =  حجم الراشح ألمستخدم .     

      م / أن سبب ضرب حجم حامض الكبريتيك الاول ( y) في 2 - هولأن ألتسحيح ألاول لم يعادل كل ألكاربونات ألموجودة

بل نصفها - وعند نقطة ألنهاية يكون ألنصف ألاخر من ألكاربونات قد تحول ألى بيكاربونات وفي هذه ألحالة فأنه     في ألتسحيح ألثاني سوف يتفاعل الحامض مع كل البيكاربونات الموجودة في المستخلص اضافة عن تلك التي نتجت عن تفاعل الكاربونات - لذا يكون حجم الحامض عند تعيين البيكاربونات ( 2y ــ  Z ) .    

ألمصادر:-

       * ألمحاضرات ألعملية لمادة مبادئ ألتربة - - د. عباس علي ألعامري - - جامعة كربلاء / كلية ألزراعة .

* أساسيات علم ألتربة - - د.عبد ألفتاح ألعاني - - 1984 - - مؤسسة ألمعاهد ألفنية .

      * مبادئ علم ألتربة - - د. عبد أللة نجم ألعاني - -  1980 - - جامعة بغداد .                                                  

      * علم ألتربة ، أساسياته وتطبيقاته - - ترجمة د. فوزي محمد - - 2000 - - جامعة عمر المختار .