Fosfori

Etusivu > Ympäristöanalyysit > Fosfori Etusivu > Analyysiohjeet > Uv ja näkyvän valon alueen spektrofotometria, UV-vis
Helppoliukoisen fosforin spektrofotometrinen määritys maanäytteestä
Yleistä Suurin osa maaperässä olevasta fosforista on voimakkaasti maahan sitoutuneena eikä siten ole kasvien käytössä. Kasvien tarvitsema fosfori lisätään maahan keinolannoitteena tai karjanlantana. Keinolannoitteiden sisältämä fosfori on divetyfosfaattia, H₂PO₄^-. Kasvien aineenvaihdunnassa energiaa luovuttavat tärkeät yhdisteet sisältävät fosforia. Tästä johtuen fosforin saatavuus vaikuttaa merkittävästi sadon määrään ja laatuun. Fosforin puutteesta kärsivä kasvi jää pienikokoiseksi ja sen versoutuminen on heikkoa. Lehtien väri on likaisen vihreä tai punertava ja kasvin juuristo on heikko. Fosforin puutteesta kärsivän kasvin siemensadon muodostuminen kärsii. Työn tavoite Työn tavoitteena on määrittää maanäytteen fosforipitoisuus. Reagenssit ja välineet - Väkevä etikkahappo, CH₃COOH - Ammoniumasetaatti, CH₃COONH₄ - Kaliumdivetyfosfaattidihydraatti, KH₂PO₄^.2H₂O - Väkevä suolahappo, HCl - Ammoniummolybdaattitetrahydraatti, (NH₄₎₆Mo₇O₂₄^.4H₂O - Väkevä rikkihappo, H₂SO₄ - Tina(II)klorididihydraatti, SnCl₂^.2H₂O - 500ml säilöpulloja tai vastaavia - 1l mittapulloja - 100ml mittapulloja - 25ml mittapullo - 100ml dekantterilaseja (keitinlaseja) - Spaatteleita - Pipettejä - Huhmare (mikäli käytössä ei ole myllyä) - Büchnersuppilo - Harvoja ja tiheitä suodatinpapereita Laitteet - Spektrofotometri - Analyysivaaka - Mylly - Imusuodatuslaitteisto Periaate Maanäytteestä uutetaan helppoliukoinen fosfori ravistelemalla sitä happamassa ammoniumasetaattiliuoksessa ja suodattamalla seos sen jälkeen. Tämän jälkeen helppoliukoinen fosfori määritetään maanäyteuutteesta molybdeenisinimenetelmällä spektrofotometrisesti. Tässä menetelmässä ortofosforihapon anioni muodostaa ammoniummolybdaatin kanssa kompleksiyhdisteen, joka muuttuu pelkistettäessä siniseksi ammoniumfosfomolydaatiksi. Värin voimakkuus on verrannollinen liuoksen fosforikonsentraatioon, jos pH ja molybdaatti-ionikonsentraatio ovat vakioita. Näytteen säilytys ja esikäsittely Maanäytteen annetaan kuivua näyterasia avattuna useita viikkoja huoneenlämpötilassa. Maanäytteestä kerätään pois pikkukivet, oljet ym. jauhautumattomat ainekset, jonka jälkeen se jauhetaan myllyssä hienoksi jauheeksi. Jauhaminen voidaan suorittaa myös huhmareessa. Helppoliukoinen fosfori uutetaan maanäytteestä happamalla asetaattiuuttoliuoksella. Asetaattiuuttoliuos on liuos, joka on 0,5M etikkahapon ja 0,5M ammoniumasetaatin suhteen ja sen pH on 4,65. Tätä liuosta kannattaa valmistaa paljon, sillä sitä käytetään myös laimennosten ja standardien valmistuksessa. Ilmakuivaa, jauhettua maata otetaan 25ml:n mitta-astia täyteen. Astiaa kopautetaan kolme kertaa pöytään ilmarakojen poistamiseksi. Jos mitta-astia jää kopautusten jälkeen vajaaksi, se täytetään uudelleen. Ylimääräinen maa pyyhkäistään pois esim. spaattelin tai viivoittimen avulla. (Vastaavasti voi punnita 25ml:aa vastaava määrä maata käyttämällä apuna maan tilavuuspainoa). Näyte siirretään 500ml:n pulloon ja lisätään uuttoliuokseksi 200ml hapanta asetaattiuuttoliuosta. Pullo suljetaan hyvin kierrekorkilla, jonka jälkeen sitä ravistellaan 60 minuuttia ravistelulaitteessa. Näytteet suodatetaan heti ravistelun jälkeen bűchnersuppilon avulla ensin harvan suodatinpaperin läpi ja sitten vielä tiheän läpi. Suodatinpaperi kostutetaan asetaattiuuttoliuoksella ennen näytteen kaatamista. Ravistelupulloon jääneet maahiukkaset huuhdellaan suodattimelle uuttoliuoksen avulla. (Uuttoliuosta on käytettävä säästeliäästi, jotta liuos sopii lopuksi 250ml:n pulloon). Suodatettu näyteliuos kaadetaan 250ml:n mittapulloon ja täytetään merkkiin uuttoliuoksella. Työn suoritus Standardien valmistus: Valmistetaan 1l fosforin perusliuosta, jonka pitoisuus fosforin suhteen on 100mg/l. Perusliuos valmistetaan kaliumdivetyfosfaattidihydraatista, KH₂PO₄^.2H₂O. Ennen punnitsemista täytyy laskea, kuinka paljon pitää punnita kaliumdivetyfosfaattidihydraattia, että se sisältäisi tarvittavan määrän fosforia. Määrät ovat suoraan verrannolliset moolimassoihin. Fosforin perusliuoksesta valmistetaan uuttonesteeseen (=hapan ammoniumasetaatti-liuos, pH 4,65) standardit, joiden fosforipitoisuudet ovat: 0,0mg/l, 0,5mg/l, 1,0mg/l, 1,5mg/l ja 2,0mg/l. 1M HCl: Valmistetaan 1l HCl-liuosta, jonka pitoisuus on 1mol/l. 0,8% ammoniummolydaattitetrahydraattiliuos: Liuotetaan 8g ammoniummolydaattitetra-hydraattia, (NH₄₎₆Mo₇O₂₄^. 4H₂O, 1 litran mittapullossa 1M HCl-liuokseen ja täytetään samalla liuoksella merkkiin asti. 1M H₂SO₄: Valmistetaan 500ml H₂SO₄-liuosta, jonka pitoisuus on 1mol/l. 40% tina(II)klorididihydraattiliuos: Liuotetaan 10g tina(II)klorididihydraattia, SnCl₂^.2H₂O, 25ml:n mittapullossa väkevään suolahappoon, HCl, ja täytetään merkkiin samalla liuoksella. Laimea tina(II)klorididihydraattiliuos: Liuos valmistetaan 40% liuoksesta laimentamalla se 150-kertaisesti. Liuos on valmistettava päivittäin. Maanäytteestä tehdään kaksi määritystä eli rinnakkaismääritykset. Pipetoidaan 10ml jokaista standardiliuosta ja uuttamalla saatua näyteliuosta rinnakkaisnäytteineen 100ml:n dekantterilaseihin (keitinlaseihin). Nollaliuoksena käytetään asetaattiuuttoliuosta, jota pipetoidaan myös 10ml. Jokaiseen dekantterilasiin (keitinlasiin) lisätään 10ml puhdistettua vettä, 10ml 1M rikkihappoa ja 20ml molybdaattiliuosta. Liuokset sekoitetaan varovasti, jonka jälkeen dekantterilaseihin (keitinlaseihin) lisätään 5ml laimennettua tina(II)kloridiliuosta. Liuosten annetaan seistä 15 minuuttia, jona aikana sininen väri kehittyy ja pysyy stabiilina noin 1h tunnin ajan. Liuosten absorbanssit mitataan spektrofotometrillä laitteen käyttöohjeita noudattaen aallonpituudella 720nm. Jos näytteen P-pitoisuus on liian suuri (suurempi kuin väkevin standardi), laimennetaan näyteliuosta uuttoliuoksella ja tehdään "värjäys" uudelleen. Tuloksen laskeminen Standardien absorbanssiarvojen perusteella piirretään standardikuvaaja, jossa vaaka-akselilla on standardien pitoisuudet ja pystyakselilla absorbanssit. Kuvaaja ei ole suora, vaan kääntyy loivasti kohti pitoisuusakselia. Kuvaajasta luetaan näytteiden fosforipitoisuudet. Kuvaajasta saadun tuloksen perusteella lasketaan kuinka paljon fosforia oli litrassa maata. (mg P/ l maata). Rinnakkaistuloksista lasketaan keskiarvo. Työturvallisuus Koska työssä käsitellään vahvoja happoja, on huolehdittava asianmukaisista suojavälineistä: työtakki, suojakäsineet, suojasilmälasit. Väkevät happoliuokset laimennetaan kaatamalla happoa veteen eikä päinvastoin. Happolaimennukset on syytä tehdä vetokaapissa. Jätteiden käsittely Syntyvät jätteet neutraloidaan, jonka jälkeen ne voidaan kaataa viemäriin. Lähteet - Maanviljelyskemian ja -fysiikan harjoitustyöt A, Helsingin yliopisto, Soveltavan kemian ja mikrobiologian laitos 1993 - Maaperäanalyysi, Opettajalinjan laudaturtyö, koonnut Antti Grönroos - Kanerva Kaarina, Leskinen Marja (toim.), Kasvun tekijät, Mitä kasvi tarvitsee kasvaakseen?, Tampere 1995	Mittaus- pöytäkirja (55 kt Word) Raportointi- kaavake (33 kt Word)
Etusivu > Ympäristöanalyysit > Fosfori Etusivu > Analyysiohjeet > Uv ja näkyvän valon alueen spektrofotometria, UV-vis