目前, 我国多采用 Van Benmmelen 换算因数计算土壤中有机质的含量, 即认为土壤有机质平均含碳 58%, 所以用有机碳的分析结果乘以 1. 724 即换算成土壤有机质的含量。 此外, 采用重铬酸钾法并不能完全氧化土壤中的有机化合物, 因此需要用一个校正系数来校正未反应的有机碳的含量, 一般认为该方法所氧化的有机碳仅为实际含量的 90%, 即校正系数为 1. 1。该方法具体反应过程如下: 氧化反应: 2272424 3)24222832(238K CrOH SOCCr SOK SOCOH O 滴定反应: 22742424 3)24 3)24267(3(7K CrOFeSOH SOCr SOFe SOK SOH O 在滴定的过程中, 使用邻啡罗啉氧化还原指示剂来指示滴定终点, 邻啡罗啉指示剂变色的氧化还原标准电位为 1. 14V, 要求酸度为 4-6mol/L, 在反应过程中邻啡罗啉分子可与亚铁离子络合, 形成红色的邻啡罗啉亚铁络合物, 当遇到强氧化剂时, 则变为淡蓝色的正铁络合物, 反应如下: 321282 3)1282 3)((Fe C H NFe C H N 氧化态(淡蓝色) 还原态 (综红色) 在整个反应过程中溶液颜色的变化表现为: 滴定开始以重铬酸钾的橙色为主, 滴定过程3+的绿色, 与正铁络合物的淡蓝色混合, 溶液呈现蓝绿色, 当过量的重铬酸钾强中出现了 Cr氧化剂消耗完毕, 标准硫酸亚铁过量半滴, 溶液颜色呈现亚铁络合物的综红色, 表示已到滴定终点。 实验步骤: (一) 油浴加热-重铬酸钾容量法 (1) 称土: 使用减量法在称量管中称取约 0. 1-0. 5 克(精确到 0. 0001 克) 100 目土壤样品, 把土样从称样管移入干燥的硬质玻璃管中。 在土壤样品转移的过程中要注意土样切勿沾在试管壁上。 土壤样品称样量的多少主要取决于土壤中有机质的含量。 农业土壤表土层称样量为0. 25-0. 3 克, 自然土壤表土层称样量为 0. 15-0. 2 克, 底土层称样量应增加些, 总之, 保证每份分析样品中有机碳的含量控制在 8 毫克以内。 如样品有机质含量超过 15%, 由于称样量太少, 难以得到准确的分析结果, 此时应采用固体稀释法来克服此困难, 即称取磨细的样品 1 份(准确到 1 毫克) 和经过高温灼烧并磨细的矿质土壤 9 份使之充分混合均匀后再从中称样分析, 分析结果以称量的 1/10 计算。 (2) 加入氧化剂: 用移液管吸取 0. 8M(1/6 K2Cr207) 重铬酸钾溶液 5 毫升, 浓硫酸 5毫升加入有样品的试管中, 在每个试管口插一个小玻璃漏斗。 管口放入小漏斗的目的使冷凝蒸出的水汽, 以减少蒸发。 此外还需注意因试管内加入的硫酸会大量放热, 因而应趁热将试管放入铁丝笼, 进行下一步试验步骤。 (3) 油浴加热: 将带有漏斗的玻璃试管逐个插入铁丝笼中, 然后将铁丝笼沉入 170-180℃的油浴锅内, 煮沸 5 分钟。 油浴加热最好在通风橱内进行, 油浴锅应在实验开始之前提前进行加热, 在加热过程中工作人员不能离开实验师, 以免发生严重事故。 当油浴锅内温度达到 185-190℃时, 沉入铁丝笼, 油浴锅内温度刚好下降至 170-180℃。 试管内溶液沸腾时开始计时, 准确沸腾 5分钟。 将铁丝笼从油浴锅内提出, 置于白瓷板内冷却片刻, 插去试管外的油液。 消煮好的溶液颜色应该是黄色或黄中稍带绿色, 如果以绿色为主, 则说明消煮溶液主要3+的绿色, 即重铬酸钾用量不足, 应采取减少称样量的方法重新测定。 呈现 Cr(4) 溶液转移: 用洗瓶内蒸馏水冲洗小漏斗的内外壁, 并将洗涤液全部转移到试管内,接着再把试管内的消煮液及其土壤残渣经过少量多次冲洗的方法转移到 100mL 三角瓶内。 注意三角瓶内溶液的总体积应控制在 30-35 左右为宜。 (5) 滴定: 在三角瓶内滴加 2-3 滴邻啡罗啉指示剂, 并使用标准的 0. 1M 硫酸亚铁溶液滴定剩余的重铬酸钾。 滴定过程中溶液颜色变化为橙黄-蓝绿-棕红。 如滴定过程中样品使用的硫酸亚铁量不到空白标定的 1/3, 则应采取减少称样量的方法重新测定。 (6) 空白: 每批样品分析时, 必须同时做 2-3 个空白标定。 即取大约 0. 2 克左右烧过的浮石灰或土壤代替土壤样品, 或者不加土壤样品, 其他步骤与土样测定相同, 但滴定前溶液总体积控制在 20-25mL 为宜。 通过空白实验可以求出滴定 5 毫升 0. 8M(1/6 K2Cr207) 重铬酸钾及 5 毫升浓硫酸溶液所需要的 0. 1M 硫酸亚铁溶液的用量。 (二) 烘箱加热-重铬酸钾容量法 (1) 称样: 使用减量法在称量管中称取约 0. 1-0. 5 克(精确到 0. 0001 克) 100 目土壤样品, 把土样从称样管移入干燥的三角瓶中。 (2) 加入氧化剂: 用移液管吸取 0. 8M(1/6 K2Cr207) 重铬酸钾溶液 5 毫升, 浓硫酸 5毫升加入有样品的三角瓶中, 在每个三角瓶口插一个小玻璃漏斗。 (3) 烘箱加热: 将恒温箱的温度升至 185℃, 然后将待测样品放入温箱中加热, 让溶液在 170-180℃条件下沸腾 5 分钟。 三角瓶放到已经预热好的烘箱内, 三角瓶内起初有少量的小气泡产生, 这是有机质已经被氧化而释放出的二氧化碳, 并不是真正的沸腾。 特别是含碳酸盐的土壤, 刚加热就有大量的二氧化碳产生, 这也不是真正的沸腾。 只有在真正沸腾时才能开始计时。 (3) 滴定: 取出三角瓶, 待其冷却后用蒸馏水冲冼小漏斗和三角瓶内壁, 洗入液的总体积应控制在 30-35 毫升左右, 然后加入邻啡罗林指示剂 3 滴, 用 0. 1molL-1FeSO4滴定。 (4) 空白: 同上。 结果计算 1244313()[]12 1.162%100%10FeSOVVc FeSOm土样有机碳 式中: V1指空白滴定用去 FeSO4体积(mL); V2指样品滴定用去 FeSO4体积(mL) C 指标定得硫酸亚铁溶液的浓度(mol/L) 12 指碳原子的摩尔质量(g· mol-1); 1. 1 为校正系数 M 指风干土样质量(g) ; 实验仪器及试剂: (一) 实验仪器 电子天平 玻璃试管 三角瓶 小漏斗 5mL 重铬酸钾移液管一支 5mL 浓硫酸移液管一支 油浴装置一套/烘箱 360 度温度计一支 玻璃棒一支 25mL 活塞滴定管一支 (二) 实验试剂 1. 0. 068mol/L 重铬酸钾溶液: 称分析纯重铬酸钾 20 克溶于 500ml 蒸馏水中, 冷却后定容至 500ml, 装入棕色试剂瓶中。 2. 0. 2mol/LFeSO4溶液: 称取化学纯硫酸亚铁 55. 6 克, 加浓度为 3mol/L 的硫酸 30ml溶解, 加水定容到 1L。 贮存于棕色瓶中, 用浓度为 0. 068mol/L 重铬酸钾滴定, 求出其准确浓度。 3. 霖费罗林指示剂: 使用前无色, 还原后红棕色。 称取 1. 485 克霖费罗林, 0. 695 克硫酸亚铁溶于 100ml 蒸馏水。 先将硫酸亚铁溶于水, 再把霖费罗林溶于硫酸亚铁溶液中。 4 0. 068mol/L 重铬酸钾标准液, 取一定量的样品, 130 度烘干 1. 5 小时后, 称量 2克溶于少量水, 最后定容于 100ml 容量瓶中。 放于棕色瓶中保存。