Теоретическая часть. Фосфор наряду с азотом относится к биогенным элементам

Фосфор наряду с азотом относится к биогенным элементам. Оба эти элемента являются составной частью всех тканей живых организмов.

Фосфор играет исключительно важную роль в процессах обмена энергии.

Кроме того, фосфат-ион регулирует направленность внутриклеточных процессов окисления. Вследствие этого недостаток в окружающей среде фосфора может быть фактором, лимитирующим процессы жизнедеятельности. Вместе с тем избыточное накопление фосфатов в почве приводит к загрязнению грунтовых вод и природных водоёмов. Цель данной лабораторной работы ознакомить студентов с методикой количественного определения свободных фосфатов в почве.

Фосфор содержится в земной коре в количестве 0, 1% в виде химических соединений и минералов, главным образом фосфатных.

Особенностью фосфорной кислоты является её способность вступать в реакции конденсации с отщеплением молекулы воды:

Это процесс эндотермический. Обратная реакция гидролиза является экзотермической. Сочетание этих процессов в биологических системах регулирует внутриклеточное накопление и выделение энергии. Фосфатные группы входят в состав молекул РНК и ДНК, ответственных за биосинтез белков и передачу наследственной информации.

Круговорот фосфора охватывает только литосферу и гидросферу.

В основном происходит одностороннее движение фосфора с суши в воду и далее в донные отложения в форме гидро- и дигидроанионов и с катионами меди, железа и других тяжелых металлов.

Главным антропогенным источником фосфатов являются фосфорные удобрения: СaHPO₄; Сa(H₂PO₄)₂; NH₄H₂PO₄ и (NH₄)₂HPO₄. Поступление фосфатов из почвы в водоёмы с грунтовыми водами и поверхностными стоками является одним из факторов ускоренного эвтрофирования водоёмов.

Нормальное количество фосфатов в почвах нечернозёмной зоны изменяется от 3 до 30мг на 100г почвы. Для определения содержания фосфатов их предварительно извлекают из почвы раствором соляной или уксусной кислоты.

Последующее определение осуществляют фотометрически. В данной работе используется образование в кислом растворе, содержащем фосфат-, молибдат- и ванадатанионы фосфорновонадиевомолибденовой гетерополикислоты с соотношением P: V: Mo = 1: 1: 11, обладающей ярко-оранжевой окраской. Измеряют поглощение в ультрафиолетовой области при 315нм (максимальная чувствительность) или в видимой области спектра при 400 - 470нм.

Цветная реакция зависит от кислотности раствора и концентрации используемых реагентов. Оптимальная кислотность фотометрируемого раствора 0, 5 – 1, 0моль-экв/л по HNO₃ (или по H₂SO₄, HCl, HClO₄). Если кислотность раствора мала, то жёлтое окрашивание появляется и в отсутствие ионов . При слишком высокой кислотности фосфорновонадиевомолибденовая гетерополикислота образуется слишком медленно. Образующаяся окраска устойчива. Концентрация ванадата в конечном растворе должна быть» 0, 002моль/л, молибдата» 0, 01моль/л.

Определению фосфора мешает хром (VI), а также Ni²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, обладающие собственной окраской. Анализируемый раствор не должен содержать восстановителей.