پاورپوینت اندازه گیری واکنش خاک (pptx) 16 اسلاید
دسته بندی : پاورپوینت
نوع فایل : PowerPoint (.pptx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد اسلاید: 16 اسلاید
قسمتی از متن PowerPoint (.pptx) :
بنام خدا
اندازه گیری واکنش خاک (Determination of soil pH)
واکنش خاک از پارامترهای مهم جهت بررسی خصوصیات شیمیایی خاک است.
pH خاک عبارت است از لگاریتم منفی غلظت یون هیدروژن در سوسپانسیون خاک و آب یا عصاره گل اشباع خاک.
pH=−Log H +
غلظت یون هیدروژن بر حسب مول بر لیتر در سوسپانسیون آب و خاک می باشد.
در خاک های اسیدی علاوه بر هیدروژن یون های دیگری نیز باعث خنثی شدن یون های هیدروکسیل (OH-)و پایین آمدن pH خاک می شوند. مثلا در pH کمتر از 4، یون Fe+3 باعث جذب یون های هیدروکسیل و در pH بین 4/5 تا 7 یون های Al+3 و Al(OH)2+ به ترتیب از طریق هیدرولیز باعث جذب یون های هیدروکسیل می شوند، در نتیجه غلظت یون های هیدروژن در محیط افزایش می یابد.
توانایی رشد گیاه در خاک به طور مستقیم و غیرمستقیم تابعی از pH خاک می باشد. اغلب گیاهان در pH حدود خنثی رشد طبیعی دارند.
اسیدی یا قلیایی بودن شدید خاک، باعث بروز کمبود یا سمیت برخی عناصر می گردد.
خاک های اسیدی
دو کاتیون جذب سطحی شده Al3+ و H+ تا حد زیادی مسئول اسیدی شدن خاک‌ها هستند.
در شرایطی که خاک خیلی اسیدی است (pH کمتر از 5)، معمولاً یون آلومینیوم به‌صورت محلول وجود دارد یا به شکل کاتیون‌های تبادلی در سطح کلوئید نگهداری می‌شود. یونهای آلومینیوم جذب سطحی شده با یونهای آلومینیوم محلول در تعادل هستند و یون آلومینیوم موجب هیدرولیز یا شکسته شدن مولکول آب می‌شود که نتیجه آن تولید یونهای هیدروژن و کاهش pH محلول خاک است.
Al3+ + H2O ↔ Al(OH)2+ + H+
هیدروژن جذب سطحی شده در این خاک‌ها (خاکهای اسیدی قوی) نقش چندانی در اسیدی کردن واکنش خاک به عهده ندارد.
خاک های اسیدی
در خاکهای اسیدی ملایم (pH بین 5 تا 6/5) نحوه عمل به‌صورت دیگری است. در این حالت، pH به‌اندازه‌ای پایین نیست که یونهای Al3+ بتوانند به میزان زیاد وجود داشته باشند. در این خاک‌ها آلومینیوم بیشتر به شکل یون هیدروکسید آلومینیوم مشاهده می‌شود. یونهای هیدروکسید آلومینیوم در خاک هیدرولیز شده و طبق واکنش زیر، با ایجاد یون H+ سبب اسیدی شدن محلول خاک می‌شوند:
Al3+ + OH─ ↔ Al(OH)2+ Al(OH)2+ + OH─ ↔ Al(OH)2+
Al(OH)2+ + H2O ↔ Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O ↔ Al(OH)3 + H+
در خاکهای اسیدی ملایم،H+ قابل‌تبادل نیز در بالابردن [H+] محلول خاک نقش دارد. این هیدروژن‌های تبادلی می‌توانند جانشین سایر کاتیون‌های محلول خاک شده و خود وارد محلول خاک شوند، که پیامد آن افزایش غلظت یون هیدروژن در محلول خاک خواهد بود.
خاک های قلیایی
در خاکهای خنثی و قلیایی بیشتر مکان‌های تبادلی توسط یونهای Ca2+ و Mg2+ و سایر کاتیون‌های بازی اشغال‌شده و اغلب هیدروکسیدهای آلومینیوم به شکل گیبسایت درمی‌آیند.
جامد Al(OH)2+ + OH─ → Al(OH)3
در مناطق خشک و نیمه‌خشک، کاتیون‌های بازی تبادلی به سه طریق غلظت OH─ را در محلول خاک افزایش می‌دهند:
کاتیون‌های بازی جایگزین یونهای اسیدی آلومینیوم و هیدروژن شده اند که نتیجه آن کاهش غلظت یون هیدروژن و افزایش یون هیدروکسیل (OH─) در محلول خاک میباشد (چون غلظت یون هیدروژن و هیدروکسیل نسبت عکس باهم دارد).
هیدرولیز کاتیون‌های بازی جذب سطحی شده (K+، Na+، Mg2+، Ca2+) منجر به آزاد شدن OH─ به داخل محلول خاک شده و pH محلول خاک را افزایش می‌دهد.
در برخی مناطق خشک، کربنات‌ها و بیکربنات‌ها حضور دارند که هیدرولیز آن‌ها می‌تواند طبق واکنش زیر، موجب افزایش pH محلول خاک شود.
HCO3─ + H2O ↔ H2CO3 + OH─
نکته: خاکهای اسیدی بیشتر در مناطقی یافت می‌شوند که بارندگی زیاد و زهکشی مناسب (زهکشی خوب) موقعیت مناسبی را برای آبشویی فراهم کرده است. در مقابل، خاکهای شور، سدیمی و قلیایی بیشتر در مناطقی وجود دارند که بارندگی کم، تبخیر زیاد و زهکشی نامناسب باشد. عواملی که در خاکهای اسیدی بر رشد گیاه تأثیر دارند عبارت از خود اسیدیته، سمیت آلومینیوم و منگنز و کمبود کلسیم میباشند.
انواع اسیدیته خاک
اسیدیته خاک به سه نوع تقسیم‌بندی می‌شود.
1) اسیدیته فعال (Active acidity)، 2) اسیدیته تبادلی (Exchange acidity) و 3) اسیدیته باقیمانده (ذخیره) (Residual acidity)
مهم‌ترین نوع اسیدیته، اسیدیته فعال میباشد زیرا معیاری از فعالیت یون H+ در محلول خاک است. این نوع اسیدیته در مقایسه با اسیدیته تبادلی و باقیمانده بسیار کوچک میباشد.
اسیدیته تبادلی عبارت از کاتیون‌های اسیدی قابل‌تبادل به‌وسیله کاتیون‌های دیگر میباشد. این کاتیون‌های تبادلی H + و Al 3+ هستند که به‌وسیله سایر کاتیون‌ها قابل‌جایگزینی میباشند. معمولاً این اسیدیته هزاران برابر اسیدیته فعال است.
اسیدیته باقیمانده به‌مراتب بیشتر از اسیدیته فعال و تبادلی است و شامل یونهای هیدروکسید آلومینیوم و یونهای H + و Al 3+ میباشد که به شکل غیر تبادلی با مواد آلی و سیلیکات‌های رس پیوند برقرار کرده‌اند. می‌توان با استفاده از سنگ‌آهک و سایر مواد قلیایی آن را خنثی کرده و از این طریق مقدارش را تعیین نمود.
به مجموع این سه نوع اسیدیته، اسیدیته کل گفته می‌شود.
روش های اندازه گیری واکنش خاک
برای اندازه‌گیری pH دو روش کلی وجود دارد:
1) روش کالریمتری: استفاده از محلول‌ها یا کاغذهای معرف که بسته به غلظت یون H+ به رنگی درمی‌آیند که از مقایسه آن رنگ با جداول مربوطه می‌توان pH را تعیین نمود.
2) روش الکترومتری (Electrometric method)استفاده از الکترودهای خاصی موسوم به الکترودهای شیشه‌ای.
برای اندازه‌گیری pH خاک بایستی خاک را به نسبت معینی با آب مخلوط کرده و پس از برقراری تعادل، به‌وسیله محلول‌ها یا کاغذهای معرف و یا توسط الکترودهای شیشه‌ای، pH را تعیین نمود.
اساس کار pH متر
این وسیله اختلاف پتانسیل یون هیدروژن را بین الکترود مرجع (Reference electrod) و الکترود کنترل (Glass electrod) اندازه گیری میکند.
الکترود مرجع، معمولا از جنس کالومل یا جیوه است که در محلول کلرید پتاسیم اشباع غوطه ور است و به عنوان پل نمکی برای ساختن رابطه آبی بین کلرید پتاسیم اشباع و محلول مورد آزمایش عمل می کند.
برای الکترود مرجع پتانسیل ثابتی فرض شده و پتانسیل الکترود شیشه ای به pH محلول بستگی دارد. بنابراین وقتی الکترود شیشه ای pH متر داخل محلول مورد آزمایش قرار می گیرد، بر اساس غلظت یون های هیدروژن محلول، اختلاف پتانسیلی بین دو الکترود حاصل می شود که از طریق رابطه ریاضی این اختلاف پتانسیل به pH محلول ربط داده می شود و در نهایت دستگاه روی نمایشگر خود، عدد pH محلول را نمایش می دهد.
رعایت نکات زیر هنگام کار با pH متر لازم است:
اکترود شیشه ای شکننده بوده و در اثر عدم استعمال صحیح به زودی از کار می افتد.
الکترود را نباید بیش از حد لازم در محلول مورد آزمایش نگهداشت، به خصوص در محلول های قلیایی که PH آن ها بیشتر از 9 است.
بعد از هر اندازه گیری الکترودها را با آب مقطر بشویید.
الکترود همیشه باید در آب مقطر نگهداری شود تا از تبخیر سیستم جلوگیری گردد.
در آغاز کار بعد از چند اندازه گیری، دستگاه را با محلول های تازه بافر تنظیم نمایید.
مخلوط یا محلول مورد آزمایش را قبلا بهم بزنید و سپس pH را اندازه بگیرید.
روش استاندارد انتقال الکترود از محلولی به محلول دیگر: الکترود را از محلول جدا کنید و آن را به خوبی و با دقت کامل با آب دیونیزه بشویید، از ظرف شسته شده استفاده نمایید. در مراحل بعدی با تکان دادن الکترود، آب اضافی آن را خارج کنید و آن را در محلول جدید قرار دهید.
کالیبره کردن دستگاه pH متر
برای قرائت صحیح از pH متر، در ابتدا باید با استفاده از محلولی که دارای pH مشخصی است، pH متر را کالیبره کرد. برای این منظور از محلول های بافری استفاده می شود.
معمولا در خاکهای اسیدی با تامپون های 7و 4 کالیبره می کنیم در صورتی که در خاکهای قلیایی با تامپون های 9( یا 10) و 7 کالیبره می کنیم.
دستگاه pH متر را روشن کنید.الکترود را با آب دیونیزه بشویید. آن را تکان دهید تا خشک شود. سپس آن را در درون بشری که ابتدا دارای pH بافری 7 است قرار دهید. اگر از تکان دهنده مغناطیسی استفاده می کنید، از وجود میله تکان دهنده مغناطیسی در داخل بشر اطمینان حاصل کنید. تکان دهنده مغناطیسی را طوری که تکان دهنده به آهستگی بچرخش درآید تنظیم کنید. صبر کنید تا دستگاه به حالت ثابت قرار بگیرد و سپس از روی pH متر، آن را در pH=7 تنظیم کنید.
الکترود را با آب دیونیزه بشویید، به خوبی آن را تکان دهید تا آب آن گرفته شود و سپس در داخل بشری که دارای دومین محلول بافری استاندارد است، قرار دهید. اجازه دهید تا pH متر برای خواندن در حالت ثبات قرار بگیرد و سپس آن را با pH مربوط به محلول بافری مورد استفاده تنظیم نمایید.
کالیبره کردن دستگاه را از طریق اندازه گیری در pH استاندارد 7 دوباره کنترل کنید. برای انجام این کار الکترود را در داخل محلول قرار دهید. منتظر عمل قرائت هنگام موازنه دستگاه باشید و شماره pH موردنظر را یادداشت نمایید. اگر عمل قرائت بیش از0/05 واحد pH از عدد 7 اختلاف داشته باشد، روش استاندارد کردن را مجددا تکرار نمایید، در این صورت مراحل 1 تا 3 را انجام دهید.
