Лабораторный практикум по агрохимии - 2020. Фгбоу во ставропольский государственный аграрный университет кафедра агрохимии и физиологии растений лабораторный практикум по агрохимии
 Скачать 1.61 Mb.
|
|
и лабораторным оборудованием В химической лаборатории используют специальную посуду, отличающуюся химической стойкостью или термоустойчивостью. Ее изготовляют из обычного или термостойкого стекла, фарфора и других огнеупорных материалов. На рисунке 1 представлена химическая посуда, которая будет применяться при проведении лабораторных работ. Пробирки Химические стаканы Плоскодонные колбы Воронки Промывалка Мерный цилиндр 16 Пипетка с грушей Автоматическая пипетка Бюретка Мерные колбы Стеклянная палочка Ступка с пестиком Тигли Бюкс Эбонитовая палочка Сито Лабораторные весы Мельница для размола образцов Рисунок 1 - Химическая посуда и лабораторное оборудование 17 Вопросы для контроля 1. Меры предосторожности при работе с вредными и ядовитыми веществами, кислотами, щелочами и при обращении со стеклом 2. Противопожарные меры при работе в лаборатории 3. Первая помощи при несчастных случаях, произошедших при работе в лаборатории 4. Перечислите химическую посуду и лабораторное оборудование с которым предстоит работа при проведении лабораторных работ 18 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2. ПРАВИЛА ОТБОРА РАСТИТЕЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ И ПОДГОТОВКА ИХ К АНАЛИЗУ (2 ЧАСА – ОЧНАЯ ФОРМА ОБУЧЕНИЯ) Цель занятия ознакомиться с правилами отбора растительных образцов и подготовкой их к анализу. При агрохимических исследованиях химическому анализу подвергают почву, удобрения, растения, корма, поливные и грунтовые воды. Естественно, при этом не анализируют всю массу материала, а берут лишь небольшое количество его, которое называется образцом или пробой Количество материала, взятое одновременно из одного места, называется разовой пробой Количество материала, составленное из нескольких разовых проб, взятых из разных точек всего материала, называется общей пробой Обычно она очень большая, поэтому после тщательного перемешивания из нее отбирают среднюю пробу. Для этого на листе фанеры или линолеума образцу придают форму квадрата и выравнивают материал по толщине слоя. Затем ложкой или лопаточкой берут материал по диагоналям квадрата. Если его отобрано недостаточно, остаток общей пробы снова перемешивают, разравнивают и повторно проводят отбор материала по диагоналям квадрата. Если общая проба невелика, среднюю пробу не отбирают - в этом случае общая проба одновременно будет и средней пробой. Как средние, таки разовые пробы (образцы, взятые непосредственно из массы исследуемого материала, называются первоначальными или исходными, образцами (пробами Из первоначальной пробы отбирают лабораторную пробу, предназначенную для лабораторных исследований. Если материал первоначальной пробы сравнительно однороден, то перед отбором лабораторной пробы ограничиваются его перемешиванием. При меньшей однородности материала его сначала измельчают, а затем перемешивают. Если 19 первоначальная проба очень громоздка, неоднородна и состоит из сравнительно малого количества крупных отдельностей (например, средняя первоначальная проба плодов бахчевых культур, из нее берут среднюю лабораторную пробу по специальной методике. Для проведения отдельных анализов из лабораторной пробы отбирают небольшие части, которые называются аналитическими пробами Отбор растительной пробы - ответственный этап работы, требует определенных навыков и опыта. Ошибки при отборе пробы и подготовке к анализу не компенсируются качественной аналитической обработкой собранного материала. Для культур сплошного сева (пшеница, овёс, ячмень, злаковые культуры, травы и др. и пропашные картофель, кукуруза, свекла и т.п.) на опытном участке выделяются равномерно 5-6 площадок размером 0,25-1,00 м, растения с площадки скашиваются на высоте 3-5 см. Общий объём взятого материала составляет объединенную пробу. В вегетационных сосудах пробы этих растений отбираются следующим образом из каждого сосуда берётся равное количество растений или из 2-3 сосудов каждого варианта растения срезаются полностью, первый приём используют чаще. Для культур пропашных, особенно высокостебельных, таких как кукуруза, подсолнечники т.д. объединенную пробу составляют из 10-20 растений средней величины, взятых по диагонали делянки или поочерёдно в несмежных рядах. При отборе корнеплодов выкапывают 10-20 растений средней величины, очищают от почвы, подсушивают, взвешивают, отделяют надземные органы и взвешивают корнеплоды. По состоянию этих компонентов определяют структуру урожая. Среднюю пробу составляют с учётом размера клубней, початков, корзинок и т.п. Для этого материал сортируют визуально на большие, средние, малые и соответственно долевому участию фракции составляют средний образец. У 20 высокостебельных культур проба может усредняться за счёт продольного расчленения всего растения от верхушки до основания. Порядок отбора проб из разных материалов неодинаков. Лабораторную пробу семян зерновых бобовых, зерновых и масличных культур отбирают из средней пробы массой 150-250 г. Чем крупнее семена, тем больше должна быть масса пробы. Отобранный образец подсушивают при Св термостате в течение 15-18 ч (оставляют на ночь. Затем пробу измельчают, не давая ей охладиться. Семена зерновых и зерновых бобовых размалывают в лабораторной мельнице сначала до состояния грубого помола, а потом, отрегулировав мельницу на тонкий помол, повторяют измельчение. После грубого помола пробу можно уменьшить тем же способом, что и при отборе лабораторной пробы. После размола одного образца мельницу очищают щеткой и пропускают некоторую часть материала следующего образца, которую отбрасывают. Если образец мал (например, при вегетационных опытах, во избежание потерь его весь растирают в фарфоровой ступке. Крупные семена (подсолнечника, клещевины) очищают от оболочки и анализируют только ядро. По результатам взвешивания семян, ядер и лyзги определяют процент оболочек. Если семян достаточно, то после подсушивания их можно пропустить через дисковую мельницу, отрегулированную так, чтобы оболочка обдиралась, а ядро оставалось целым. Лузгу отвеивают вентилятором. При малом количестве семян оболочку снимают вручную сначала раздавливают ее пинцетом, а затем извлекают неповрежденное ядро. При измельчении семян и ядер масличных культур следует избегать выжимания из них масла. В мельнице ядра можно измельчать до состояния крупного помола. Лучше использовать для этого фарфоровую ступку, разбивая ядра короткими ударами пестика. Вегетативные органы (листья, стебли) при подготовке к анализу отделяют друг от друга и помещают в марлевые мешки. Для ускорения подсушивания стебли разрезают на несколько частей. Мешки развешивают на проволоке в 21 тени под навесом. Если листья, стебли и другие органы не предполагают анализировать отдельно, растения высушивают до воздушно-сухого состояния целиком и только тогда помещают в марлевые мешки. После этого образцы грубо измельчают (на отрезки до 1 см) ножницами, сушат при температуре 70- 80° Св течение 15-18 ч и перемалывают на мельнице. По мере измельчения образец уменьшают до размера лабораторной пробы. При анализе растительного материала возможны ошибки в результате окисления органических веществ, которое интенсивно протекает вовремя высушивания при температуре более 80° С, особенно в измельченных образцах. Во избежание этого образцы, высушенные при 70-80° Сони содержат 1-1,5 % влаги) в течение 15-18 ч и затем измельченные, помещают в банках в эксикатор. Перед анализом пробы высушивают в термостате при 100-105° Св течение 1 ч, охлаждают и берут навески, помещая их в стеклянные бюксы. Анализируемый материал можно считать абсолютно сухим. Часто анализируют свежеубранные растения. В этом случае необходимо сразу же прекратить деятельность ферментов образцы кладут рыхлым тонким слоем на марлю, натянутую на кастрюлю с кипящей водой, закрывают несколькими слоями марли и держат 10 мин (до потери тургора. Сочный материал укладывают не на марлю, а в фарфоровую чашку. Ее ставят в кастрюлю, на дне которой находится немного воды, закрывают крышкой и выдерживают 10 мин. Затем образцы помещают в эмалированные или алюминиевые кюветы (лучше с мелкодырчатым дном) и сушат в термостате. В дальнейшем пробу обрабатывают также, как и семена. Очень важно сушку проводить в вентилируемом термостате. Первоначальные средние пробы плодов и овощей обрабатывают по- разному. У клубнекорнеплодов, томатов, огурцов, перца, яблок, груш винограда, косточковых кожуру не отделяют. У баклажанов ее (окрашенный слой) удаляют. С плодов бахчевых снимают корковый слой (определяют его относительную массу) и исследуют только съедобную часть. Томаты, баклажаны и огурцы анализируют с семенами (за исключением специальных 22 анализов. Из бахчевых удаляют семена, из вишен и слив - косточки, из яблоки груш - не только семена, но и стенки семенных камер. Если исходные средние пробы слишком велики, из них составляют меньшие лабораторные пробы. При этом от каждого плода берут такую долю, чтобы в ней сохранилось соотношение между отдельными участками плода. Клубнекорнеплоды, капусту, луковичные, томаты, бахчевые, перец, яблоки, груши сначала моют, просушивают, отбрасывают несъедобные части, а затем делят каждый плод на 4-8 долек и для анализа берут одну или две противоположные пары. Если плоды мелкие (ягоды, то ограничиваются удалением несъедобных частей, мытьем и просушкой их. Отобранные образцы грубо измельчают (кроме ягод, перемешивают и уменьшают пробу до нужной для анализа массы. Отбор средней аналитической пробы Правильный результат всякого анализа обеспечивается соблюдением двух обязательных условий - тщательный отбор средней пробы анализируемого материала - точность и аккуратность работы. Как правило, материал, подлежащий анализу, отличается неоднократностью) неоднородностью состава в различных своих частях. Чтобы учесть эту неоднородность, исходный образец берется небольшими порциями и обязательно во многих местах исследуемого материала. Только таким путем отобранная проба и ее анализ дадут объективную характеристику весьма большим массам разнообразных продуктов, почвы или удобрений. Если же отбор средней пробы произведен небрежно или неточным методом, то анализ не будет отвечать действительным свойствам этого вещества. Виды средних проба) первоначальная (исходная, генеральная) средняя проба б) лабораторная средняя проба в) аналитическая средняя проба. Первоначальная (исходная) и лабораторная средняя проба. Отбор 23 первоначальной средней пробы и ее величина устанавливается специальными правилами (руководством, стандартами) и зависит от особенностей анализируемого материала. Доставленный в лабораторию исходный образец первоначальная проба) служит материалом для отбора средней лабораторной пробы. Взятие пробы сыпучих тел. Первоначальная проба зерна, муки и прочих продуктов берется специальными приборами - пробоотборниками а) если материал в мешках, то из каждого го, го, го и т.д. мешка (в зависимости от величины партии, ноне менее 5% от общего количества б) из трюмов, вагонов, автомашин и на складах отбирается специальными щупами, иногда снабженными термостатами, из разных слоев по толщине профиля в нескольких точках. Смешанные исходные образцы и будут составлять первоначальную среднюю пробу, вес которой должен быть не менее 2 кг. Пробу равномерно распределяют на картоне или другом материала в виде квадрата и делят по диагонали на четыре части, две из которых (противоположные) отбрасывают, а две остальные соединяют, тщательно перемешивают и вновь раскладывают в форме квадрата. Таким путем деление производят до тех пор, пока вес средней лабораторной пробы не составит 200-300 г. Взятие пробы корней и клубнеплодов Проба составляется из корней или клубней различной крупности взятых в таком соотношении, в каком они находятся в бурте. Величина пробы около 8 кг. Корни и клубни осторожно смываются и отбираются. Для составления средней лабораторной пробы каждый клубень или корень разрезается на 4 или большее число частей в зависимости от размера. В средний лабораторный образец берут по одной доле. Взятие пробы сена и соломы От каждых 15 тонн берутся выемки в 10-ти разных местах, тщательно перемешиваются, составляя исходный образец. Если обнаруживаются комья земли, навоза и др, то необходимо установить, является ли это случайной примесью или характерным явлением. В первом случае их отбрасывают, во втором отдельно взвешивают и включают в несъедобную 24 часть сена. Из разных мест первоначальной пробы одновременно берут около 100 г сена или соломы в стеклянную банку с притертой пробкой для определения влажности и около х кг среднюю пробу. Труха пересеивается через сито 3 мм и выражается в процентах отвеса средней пробы. Взятие пробы удобрений Первоначальная средняя проба удобрений отбирается небольшими порциями, тщательно перемешивается и из нее диагональным делением (можно способом секторов) выделяется средняя лабораторная проба. Подготовка средней лабораторной пробы к анализу заключается в измельчении и перемешивании материала. Чтобы обеспечить равномерный отбор аналитической пробы а) свежий и консервированный материал измельчается ножницами, ручными терками и др. приспособлениями б) воздушно-сухой материал измельчается на специальных лабораторных мельницах и просеивается через 1 мм сито. Для некоторых анализов материал измельчают на механических терках и просеивают через 0,2 м сито. Размельченная средняя проба доводится до воздушно-сухого состояния путем расстила на фанере, пергаментной бумаге и при сверху прикрытой фильтровальной бумагой (в помещении не должно быть поглощаемых веществ Ни др. Аналитическая проба отбирается последовательным делением лабораторной пробыв количествах, достаточных для выполнения всех запланированных анализов и хранится в стеклянных банках с протертой крышкой. Если материал анализируется в свежем или в консервированном состоянии, тов таком случае его расстилают тонким слоем в эмалированной ванночке (с низкими бортами) и путем последовательного деления отбирают аналитическую пробу. Всякая проба обязательно этикетируется. Этикетка подписывается на таре и, если возможно, вкладывается внутрь тары. Аналитическая средняя проба. Отбирается от средней лабораторной пробы после соответствующей подготовки путем последовательного деления. 25 Количество ее зависит от методики исследований и должно быть остаточным для выполнения всех запланированных анализов. Вопросы для контроля 1. Что называют разовой пробой, общей пробой, средней пробой 2. Что представляет собой лабораторная проба 3. Как подготовить растительную пробу к анализу 4. Как произвести отбор средней аналитической пробы 5. Химический состав растений как свидетельство их минерального питания. 26 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУХОГО ВЕЩЕСТВА И ГИГРОСКОПИЧЕСКОЙ ВЛАГИ В РАСТИТЕЛЬНОМ МАТЕРИАЛЕ (2 ЧАСА – ОЧНАЯ ФОРМА ОБУЧЕНИЯ) Цель занятия определить сухое вещество и гигроскопическую влагу в растительном материале. Значение метода Анализируемый материал, находящийся в соприкосновении с воздухом, поглощает некоторое количество воды, содержащейся в нем в виде пара. Эта поглощенная из воздуха вода называется гигроскопической влагой. При определении сырого протеина, крахмала и других веществ надо вычислить процентное содержание их в абсолютно сухом веществе. Для этого определяют содержание гигроскопической воды в измельченной средней пробе, которое зависит от вида зерна, условий произрастания и других причин. Ход анализа. Чистые бюксы необходимо предварительно просушить в сушильном шкафу, охладить в эксикаторе и взвесить. Из подготовленной пробы, после тщательного перемешивания, отвешивают в бюксы навески размолотого зерна по 5-10 г. Затем бюксы вместе со снятыми с них крышками помещают в сушильный шкаф, нагретый до 140° C, а после загрузки шкафа температуру снижают до 130° C. Бюксы выдерживают при температуре 130° C (+ 2° C) в течение 40 минут, после чего закрывают их крышками, охлаждают 20-30 минут в эксикаторе над сухим хлористым кальцием и взвешивают. Содержание воды рассчитывают по формуле % гигроскопической влаги = (а – а) · 100 : (а – а, где а - вес бюкса га- вес бюкса с навеской до высушивания га- вес бюкса с навеской после высушивания (г. Процент сухого вещества вычисляют, вычитая из 100 полученный процент гигроскопической воды. Вопросы для контроля 1. Значение метода, ход анализа определения сухого вещества и 27 гигроскопической влаги в растениях 2. Как вычислить сухое вещество 3. Как вычислить гигроскопическую влагу 4. Значение воды в питании растений 28 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4. МОКРОЕ ОЗОЛЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА ПО ГИНЗБУРГ В МОДИФИКАЦИИ МЕЩЕРЯКОВА (2 ЧАСА – ОЧНАЯ ФОРМА ОБУЧЕНИЯ) Цель занятия изучить методику мокрого озоления растительного материала по Гинзбург в модификации Мещерякова. Значение метода. В основу метода положены реакции гидролиза и окисления органических веществ растений смесью серной и хлорной кислот в соотношении 10:1 при нагревании. Основным окислителем является хлорная кислота (НСlО 4 ). Безазотистые органические вещества окисляются доводы и углекислоты, высвобождая зольные элементы в виде оксидов. Азотсодержащие органические соединения гидролизуются ив конечном счёте, окисляются доводы и углекислоты, освобождают азот в виде аммиака, который немедленно связывается серной кислотой. Таким образом, в растворе находятся зольные элементы в виде оксидов и азот в форме сернокислого аммония и аммонийной соли хлорной кислоты. Метод мокрого озоления исключает потери азота, фосфора и калия в виде их оксидов, так как растительное вещество озоляется при температуре С. Это температура кипения серной кислоты, у хлорной кислоты значительно меньшая температура кипения (С. Необходимо помнить, что при добавлении избытка хлорной кислоты в процессе озоления происходят значительные потери азота (до 50%). Ход анализа Навеску размолотого воздушно-сухого растительного материала 0,2-0,5 г, взятую на аналитических весах с точностью дог, помещают в колбу Кьельдаля. Навески в колбах Кьельдаля заливают смесью серной и хлорной кислот в объёме 5,0-10,0 см (соотношение 10:1) и тщательно перемешивают круговым вращением колбы, осторожно встряхивая и не допуская оседания навески на стенках колбы. Оставляют колбы в лотке на 1,5-2 часа (можно на ночь) для первичного озоления растительного материала при комнатной температуре. 29 После этого колбы устанавливают на нагревательные приборы для дальнейшего озоления и нагревают на слабом огне до образования однородной коричнево-бурой массы. Температуру озоления повышают до слабого кипения раствора и продолжают озоление до полного его обесцвечивания. Если раствор продолжает оставаться окрашенным в жёлтый или тёмно- бурый цвет, колбы охлаждают, добавляют 2-3 капли хлорной кислоты и продолжают нагревание. Количество хлорной кислоты, добавленное сверх указанной нормы, ускоряет процесс озоления, но приводит к существенным потерям азота в пробе. Параллельно проводят контрольное озоление исходных реактивов без растительной пробыв аналогичном режиме. После окончания озоления колбы Кьельдаля охлаждают на воздухе, затем в них приливают 10 см дистиллированной воды и после перемешивания содержимого вновь охлаждают, доливают около 60 см 3 горячей дистиллированной воды. Раствор из колбы Кьельдаля количественно переносят в мерную колбу на 100 см. При этом колбу Кьельдаля многократно промывают небольшими около 5 см) порциями горячей дистиллированной воды, сливая промывные воды в мерную колбу. После охлаждения объём в мерной колбе доводят до метки дистиллированной водой и после этого, закрыв пробкой, перемешивают. В растворе определяют общий азот, фосфор и калий по соответствующим методикам. Вопросы для контроля 1. С какой целью озоляют исследуемый материал 2. Значение метода, ход анализа мокрого озоления? 3. Питание растений. Внутренние и внешние условия питания. |