速效钾测定

土壤中速效钾的测定王亚宁黑龙江农垦科学院测试化验中心电话：0454-835987213664543060实验中应注意的几个关键点1、应清楚实验的整个过程、原理。2、注意整个实验环境。3、对自己的仪器要熟练掌握。4、遇到问题要学会分析。5、要注意对数据的处理。6、多练习、多实验。主要内容1、土壤中钾的状况2、土壤中速效钾的检测方法3、光谱分析相关知识（一）存在形态1、矿物结构钾：占土壤全钾量的98%左右，主要存在于铝硅酸盐，如长石、云母等矿物中。返回2、非交换态钾（缓效钾）：主要指层状硅酸盐矿物层间和颗粒边缘的那一部分钾。常把缓效钾作为土壤钾素供应潜力的指标。我国缓效钾含量一般在40-1400mg/kg。（一）存在形态3、速效性钾：指水溶性钾和交换性钾，速效钾一般占土壤全钾量的1-2%。（一）存在形态（二）含量我国土壤中全钾的含量一般在2%（K2O）左右。在不同地区、不同土壤类型和气候条件下，全钾含量相差很大。如：华北平原（盐渍土除外）2.2-2.6%（K2O）华中与华南地区0.5-3.0%（K2O）返回土壤全钾量与粘土矿物类型有密切关系。一般来说2:1型粘土矿物较1:1型粘土矿物为高。非交换性钾交换性钾溶液钾KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK交换性钾非交换性钾矿物钾土壤钾交换性钾非交换性钾矿物钾流失植物吸收溶液钾作物残体有机肥化学钾肥淋洗速效钾缓效钾土壤速效钾的测定方法一、方法原理土壤速效钾包括交换性钾和水溶性钾。以中性1.0mol/LNH4OAc溶液浸提土壤时，NH4+与土壤胶体表面的K+进行交换，使交换性钾与水溶性钾一起被浸出。NH4+NH4++Ca（OAc）2Mg（OAc）2土壤H+Mg2+K+Ca2++nNH4OAc±NH4+NH4+NH4++（n-b）NH4OAc+++HOAcKOAc1.0mol/LNH4OAc溶液的配制称取化学纯CH3COONH477.09g加水稀释，定容至近1L。用HOAc或者NH4OH调至pH7.0，然后稀释至1L。具体方法：1mol/LNH4OAc溶液50mL，用溴百里酚蓝作指示剂，以1:1HOAc或者NH4OH调节至绿色即为pH7.0（最好在酸度计上调节）。根据50mL所用HOAc或者NH4OH的毫升数算出所配溶液大概需要量，最后调节至pH7.0。为什么选用1N的NH4OAc作为浸提剂土壤中的速效钾以交换性钾为主，占95%以上，水溶性钾只占极小部分。常用来测量土壤交换性钾的浸提剂有1N的NH4OAc，10%NaCl，1N的NaCl等。我们选用1N的NH4OAc为土壤交换性钾的标准浸提剂，是因为它能将土壤交换性钾和粘土矿物固定的钾截然分开。我们知道土壤不同形态钾之间存在着动态的平衡，用不同阳离子来提取交换性钾时，由于他们对这种平衡的影响不一样，提取出来的钾相差很大。下面是H+、NH4+、Na+三种不同阳离子对交换性钾提取试验：不同阳离子浸提交换性钾量土壤连续淋洗次数不同阳离子浸提钾量土壤连续淋洗次数不同阳离子浸提钾量HOAcNaOAcNH4OAcHOAcNaOAcNH4OAcA12345合计27831.50.54033963.52.55426.510.50.5028.5B12345合计65.529.51596125112.536.52112.59.5202902.50.50.5093.5C12345合计374.51.510.544.540.593.542.559.537.510.50.50.540D12345合计2131.50.50.526.5244.521.513324.50.50.50.5026从上面的表可以看出土壤中交换性钾提出的量决定于阳离子的种类。不论从一次浸提出来的钾量或是五次淋洗出来的钾量均以Na+为最高。这是因为Na+不仅置换交换性钾，而且将一部分晶格间钾也置换下来了。从一次浸提钾量来看，NH4+要大于H+，而从五次总量来看，则H+大于NH4+。这就很明显的看出因NH4+所浸提的交换性钾量，不因淋洗次数的增加而增加。也就是说NH4+浸提出来的钾可以把交换性钾和粘土矿物固定的钾（非交换性钾）截然分开。土壤速效钾的测定方法二、主要仪器设备1、分析天平（感量为0.01g）2、200ml或250ml塑料瓶3、振荡器4、火焰光度计或原子吸收分光光度计土壤速效钾的测定方法三、试剂1、中性1.0mol/LNH4OAc溶液称取77.08gNH4OAc（分析纯）溶于约950ml水中，用3mol/L的HOAc或氨水调节pH7.0，加水至1L。2、K标准溶液可用分析纯KCl配置。现在多用国家标准溶液稀释。土壤速效钾的测定方法四、操作步骤称取风干土样5.00g于塑料瓶中，用量筒或100ml加液器加入1.0mol/LNH4OAc溶液50ml，用塞塞紧，振荡30min，过滤，滤出液用仪器测定。试液中钾的测定1、亚硝酸钴钠法（K2NaCo(NO2)6）：有重量法、滴定法、比浊法，这些方法皆因操作繁琐而现在很少采用。2、四苯硼钠法：有重量法和滴定法。它优于亚硝酸钴钠法，是较好的化学分析方法，适于测定含钾量高的样品，如植物、肥料等。返回3、钾电极法：是一种有前途的方法。国外应用较普遍，我国工业上用的多，农业上应用较少，处于发展阶段，因为土壤中杂质多，干扰因素多。4、火焰光度法：属简单的发射光谱法，适于测定低浓度范围的钾。此法测定速度快、简便、灵敏、准确，是现在普遍采用的测钾方法。5、原子吸收法：目前应用比较多的方法。（二）试液中钾的测定光谱分析基本原理光谱分析就是利用物质的光辐射或辐射与物质的相互作用，并以此为基础而进行分析。主要涉及原子和分子结构。基态原子结构中子质子电子Orbitals原子发射光谱原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，能量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到发射光谱。原子发射光谱是线状光谱。原子发射光谱法（atomicemissionspectrometry,AES）是根据待测物质的气态原子被蒸发时所发射的特征线状光谱的波长及其强度来测定物质的元素组成和含量的一种分析技术，一般简称为发射光谱分析法。原子发射光谱原理一般情况下，原子处于基态，通过电致激发、热致激发或光致激发等激发光源作用下，原子获得能量，外层电子从基态跃迁到较高能态变为激发态，约经10-8s，外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁，多余的能量的发射可得到一条光谱线。原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要的能量称为激发电位。原子光谱中每一条谱线的产生各有其相应的激发电位。由激发态向基态跃迁所发射的谱线称为共振线。共振线具有最小的激发电位，因此最容易被激发，为该元素最强的谱线。原子能量的吸收和发射基态激发态h吸收能量外层电子h放出能量Pb的能级跃迁图电子能量跃迁EoE2E3E1202.2E4217.0261.4283.3波长/nm吸收能量图(每个元素的吸收线较少)abcdEo基态激发态激发能量bac}E3E2E1E离子化发射能量图（每个元素有较多的发射线)abcdEo基态激发态发射能量bac}E3E2E1E离子化原子发射光谱分析法的特点(1)可多元素同时检测各元素同时发射各自的特征光谱；(2)分析速度快同时对几十种元素进行定量分析(光电直读仪)；(3)选择性高各元素具有不同的特征光谱；(4)检出限较低10～0.1gg-1(一般光源)；(5)准确度较高5%～10%(一般光源）；缺点：非金属元素不能检测或灵敏度低。发射光谱分析的主要仪器设备发射光谱仪通常由三部分构成：光源、分光、检测光源：火焰光源、电弧光源、等离子体光源、辉光放电光源等分光：棱镜、光栅、干涉光谱仪检测：看谱法、摄谱法（感光板）、光电直读法火焰原子发射光谱法用火焰进行激发并以光电系统检测被激发元素辐射强度的分析方法，称为火焰原子发射光谱法，也叫火焰光度法。常用的仪器就是火焰光度计。火焰原子发射光谱法的误差来源及消除方法1.激发条件不稳定由于激发条件不稳定，会引起辐射强度的改变，因此会产生分析误差。激发条件不稳定的原因主要是以下三种：（1）气体压力不稳定当燃气和助燃气的压力发生改变时，会影响火焰的燃烧及试液的雾化情况，也就会影响激发温度及被测元素原子蒸气在火焰中的浓度，其结果将影响被测元素的辐射强度，从而导致严重的分析误差。为了减少并抑制这种误差，在操作时必须保持燃气和助燃气的压力稳定不变火焰原子发射光谱法的误差来源及消除方法（2）喷嘴不清洁一些微小的、不容易注意到的尘埃停留在喷嘴上，会造成雾化不良，引起较大的分析误差。因此，在进行分析时，要求试液清澈，无机械杂质。同时还要求在测量之后，用蒸馏水或者酒精清洗喷嘴。（3）液面高度变化当试液进入火焰时，如果液面高度发生变化，则试液的雾化速率会发生改变，使之进入火焰的被测元素的原子浓度也随着改变，结果将严重影响被测元素的辐射强度，而引起误差。为了减少这种误差，测量时必须保持液面高度一致。火焰原子发射光谱法的误差来源及消除方法2.被测溶液组成的改变（1）被测溶液的物理性能改变试液雾化情况，不仅取决于雾化器的特性，而且也取决于溶液的物理特性，例如粘度和表面张力。因此改变溶质的浓度或使用另一种溶剂或试剂，都足以影响试液的物理性能，从而引起雾化情况的变化，结果造成分析误差。为了减少并抑制这方面的误差，应使标准溶液与试液的组成尽量一致。火焰原子发射光谱法的误差来源及消除方法（2）干扰物质的存在实验证明，碱金属能使彼此的辐射强度增强，例如K对Rb、Cs的辐射强度有明显的增强作用。有机溶剂，如甲醇、丙醇等也能增强碱金属元素的辐射强度。但无机酸有时会减弱碱金属元素的辐射强度。为了消除这种误差，在进行火焰原子发射分析时，尽量使试液与标准溶液的组成一致。例如，测量矿石中的Rb、Cs，可在试液和标准溶液中加入大量KCl的办法消除碱金属的干扰。火焰原子发射光谱法的误差来源及消除方法近年来为了有效的排除干扰而提高火焰原子发射分析的灵敏度，广泛使用有机溶剂萃取样品，并以有机溶剂代替水溶液喷入火焰。这样一方面可以利用有机溶剂的萃取作用使分析元素得到富集，从而降低基体元素和其他杂质对测定的干扰；另一方面又改善了溶液的物理性能，如粘度和表面张力等，也改善了试液的雾化情况。其结果使测定误差大为减少，从而大大提高了灵敏度。火焰原子发射光谱法的误差来源及消除方法3.仪器方面的误差如果所用滤光片质量不好；采用棱镜或光栅时，狭缝太宽；或是光电池长时间使用产生疲劳现象等等，都能造成测定结果的误差。因此，在进行测定时，必须考虑这些影响因素的存在，减少误差。原子吸收光谱原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射的吸收进行元素定量分析的方法。基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。在通常的原子吸收测定条件下，原子蒸气中基态原子数近似等于总原子数。在原子蒸气中（包括被测元素原子），可能会有基态与激发态存在。根据热力学的原理，在一定温度下达到热平衡时，基态与激发态的原子数的比例遵循Boltzman分布定律。光源原子化器单色器读出系统检测器结构示意图原子吸收光谱仪基本组成部分外观：灯脚、玻璃管、石英透光窗；阴极：待测元素金属或合金；阳极：钨棒上镶钛丝或钽片；管内充有几百帕低压惰性气体（氖或氩）空心阴极灯的结构两极间加电压气体辉光放电气体电离阳离子撞击阴极自由原子溅射原子激发发射特征谱线空心阴极灯的工作原理通入助燃气\燃气预混合室混合后点燃试样经雾化后进入火焰产生原子蒸气原子化器工作原理光源发出的光经入射狭缝-凹面镜反射到达光栅光栅分光后由凹面镜聚焦于出射狭缝转动光栅选择所需的吸收线分光系统工作原理光谱通带：单色器出射狭缝所包括的波长范围。光谱通带＝狭缝（mm）X线色散率倒数（nm/mm）光由出射狭缝照射到光敏阴极钾上经打拿极逐级放大最后照射到阳极将光电流转换为电压输出光电倍增管的工作原