Рис. 2. Колориметр Вольфа. Рис. 3. Ход лучей в колориметре Вольфа.
| К. К. ГЕДРОЙЦ | ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЧВ |
Сущность всякого колориметрического способа заключается в том, что определяемое вещество прибавлением при известных условиях соответствующего реактива переводят в соединение, раствор которого даже при сильном разбавлении в достаточной степени окрашен; совершенно таким же способом обрабатывают раствор того же вещества, но строго известной концентрации; раствор этот носит название образцового; затем сравнивают между собою степень окраски испытуемого и образцового растворов.
Для этого сравнения применяется два способа. Самый простой и вместе с тем часто самый практичный, а в некоторых случаях совершенно достаточно точный способ сравнения состоит в следующем: приготовляют ряд растворов строго известной убывающей концентрации подходящего для данной цели соединения исследуемого вещества; концентрация исследуемого раствора должна заключаться между высшей и низшей из этих концентраций. Из приготовленной серии растворов прибавлением соответствующего реактива приготовляют шкалу растворов различной интенсивности окраски; вызвав окраску тем же реактивом в испытуемом растворе, находят те два раствора в шкале, из которых один сильнее, а другой слабее окрашен, нежели испытуемый. Тогда концентрация испытуемого раствора будет находиться между концентрациями этих двух растворов шкалы. Преимущества этого способа следующие:
1) Не требуется специального дорогостоящего колориметра; нужна лишь серия несслеровских цилиндров и штатив к ним с фарфоровой доской (рис. 1).
2) Не требуется существования строгой пропорциональности между интенсивностью окраски и содержаниемвещества, что необходима при применении колориметров.
3) Определения можно производить с желаемой точностью.
4) Когда сразу подготовлена для исследования целая серия испытуемых растворов и притом разнообразной концентрации, - определения производятся этим способом значительно быстрее, нежели при помощи колориметра. К недостаткам способа надо прежде всего отнести то, что ни для всех веществ, ни для всяких концентраций и ни для всякого аналитика возможно простым глазом уловить изменения в интенсивности окраски.
Ход лучей в этом колориметре и устройство призмы видны из рис. 3: лучи, отражаясь от зеркала С, проходят через цилиндры А и В с растворами, попадают в призму D, откуда, собираясь лупой Е, идут в глаз наблюдателя; при неодинаковой концентрации растворов в цилиндрах и одинаковой высоте жидкости в обоих цилиндрах левая и правая половины поля зрения неодинаково светлы. Вболее совершенных колориметрах (колориметр Дюбоска и диафанометр Кенига, рис. 4) жидкость из цилиндра с более концентрированным раствором не сливается, а высота столба жидкости в цилиндрах может быть уменьшена опусканием сверху в цилиндр другого более узкого и закрытого снизу стеклянногоцилиндра.
Колориметр Дюбоска отличается от к. Вольфа только вышеуказанным; диафаноскоп же Кенига устроен значительно сложнее: кроме колориметрических исследований он приспособлен для определения степени мутности жидкости и степени окрашенности в особых единицах; окуляр этого прибора дает в поле зрения овал с тремя полосами: средняя показывает светопрозрачность для лучей, проходящих через левый цилиндр, а две боковые - для лучей, проходящих через правый цилиндр. Очень удобен и прост колориметр Доннана (рис. 5): луча света, проходящие чрез цилиндры, попадают на зеркальные пластинки А и В, отражаясь от них, идут к глазу наблюдателя; средняя часть ближайшего к глазу зеркала А незеркальна, так что лучи, отраженные от зеркала В, свободно проходят в глаз наблюдателя.
Очень чувствителен более сложный поляризационный колориметр Ерюсса (рис. 6 и 7). Над правым цилиндром (А) помещается т. н. воздушная призма D Глана, из известкового шпата, над левым - такая же полупризма Е. Далее над призмой А находится анализатор Николя; при определенном положении анализатора (0°) чрез него не проходят вовсе лучи а, если же повернуть его на 90°, то непроходят лучи Р; при среднем положении анализатора (45°) он пропускает те и другие лучи в одинаковой мере. Если на пути лучей A и B поставить кварцевую пластинку толщиною в 3,75 мм., одна половина которой из левовращающего кварца, а другая из правовращающего, то в поле зрения появятся четыре поля, из которых при положении Николя 45° и одинаковой светопрозрачности обеих половин прибора, накрест лежащие имеют одинаковую окраску (при белом свете желтуюи синюю) и одинаковую яркость: если светопрозрачность обоих цилиндров неодинакова, то окраска накрест лежащих полей будет неодинакова.
Колориметрические методы обладают вообще меньшей точностью, нежели весовые и объемные, что обусловливается тремя главными обстоятельствами: 1) отсутствием строгой пропорциональности между содержанием определяемого вещества и интенсивностью окраски; 2) влиянием на эту окраску посторонних присутствующих в растворе веществ и 3) субъективностью оценки интенсивности окраски. Но так как методы эти можно применять и в тех случаях, когда, вследствие ничтожного содержания исследуемого вещества, применение весовых и об'емных способов или очень затруднительно или даже вовсе невозможно, и так как кроме того по быстроте анализа колориметрические методы вообще значительно превосходят весовые и объемные, то при почвенных исследованиях способы эти могут оказать громадную услугу. Ниже приводятся главным образом те колориметрические методы, которые, благодаря иселедованиям Bureau of Soils Департамента Земледелия С.-А. С. Шт., уже вполне приспособлены для анализа водных вытяжек.
Для большинства колориметрических методов вытяжка должна быть совершенно бесцветна; но так как почвенные вытяжки почти всегда окрашены органическими веществами, то для колориметрического исследования их надо обесцветить. Лучшим способом является способ, выработанный в Bureau of Soils: к вытяжке прибавляют 3-5 гр. на 500 к. стм. так назыв. "черного угля" (копоть, собираемая на холодной поверхности, при неполном сгорании нефти или светильного газа) и время от времени в течение 20 мин. встряхивают, затем отфильтровывают; полученную вытяжку сравнивают в колориметре с дестиллированной водой, и если она все же оказывается окрашенной, обработку углем повторяют.
Примечание. Больным местом почвенной колориметрии является окрашенность водных вытяжек органическими веществами; уничтожение этой окрашенности, выработка соответствующих для этого способов является насущной очередной задачей.