分析化学开放设计性实验报告
——土壤中磷含量的测定（比色法）
摘要：土壤样品与氢氧化钠熔融，使土壤中含磷矿物及有机磷化合物全部转化
为可溶性的正磷酸盐，用水和稀硫酸溶解熔块，在规定条件下样品溶液与钼锑抗显色剂反应，生成磷钼蓝，用分光光度法定量测定。该方法简单、快捷、准确度高。运用这种方法，成功地测出土壤中磷含量。
关键词：钼锑抗显色剂，比色法，分光光度法，分析 1、引言
磷在植物体中的含量仅次于氮和钾，一般在种子中含量较高。磷对植物营养有重要的作用。植物体内几乎许多重要的有机化合物都含有磷。 磷在植物体内参与光合作用、呼吸作用、能量储存和传递、细胞分裂、细胞增大和其他一些过程。 磷能促进早期根系的形成和生长，提高植物适应外界环境条件的能力，有助于植物耐过冬天的严寒。 磷能提高许多水果、蔬菜和粮食作物的品质。磷有助于增强一些植物的抗病性。 磷有促熟作用，对收获和作物品质是重要的。所以选择富含磷的土壤进行农业种植，可以得到做到事半功倍的效果，不仅节省施肥的费用，而且减少了环境污染。
现阶段测定土壤中磷含量主要方法有如下几种：
（一）中性和石灰性土壤速效磷的测定 (0.5mol/L NaHCO3法)
石灰性土壤由于大量游离碳酸钙存在，不能用酸溶液来提取有效磷。一般用碳酸盐的碱溶液。由于碳酸根的同离子效应，碳酸盐的碱溶液降低碳酸钙的溶解度，也就降低了溶液中钙的浓度，这样就有利于磷酸钙盐的提取。同时由于碳酸盐的碱溶液，也降低了铝和铁离子的活性，有利于磷酸铝和磷酸铁的提取。此外，碳酸氢钠碱溶液中存在着OH-、HCO3-、 CO32-等阴离子，有利于吸附态磷的置换，因此NaHCO3不仅适用石灰性土壤，也适应于中性和酸性土壤中速效磷的提取。待测液中的磷用钼锑抗试剂显色，进行比色测定。
（二）酸性土壤速效磷的测定方法A(0.03mol/L NH4F-0.025mol/L HCl法)
NH4F--HCI法主要提取酸溶性磷和吸附磷，包括大部分磷酸钙和一部分磷酸铝和磷酸铁。因为在酸性溶液中氟离子能与三价铝离子和铁离子形成络合物，促使磷酸铝和磷酸铁的溶解：
3NH4F+3HF+AlPO4一H3PO4+(NH4)3AlF6 3NH4F+3HF+FePO4一H3PO4+(NH4)3FeF6
溶液中磷与钼酸铵作用生成磷钼杂多酸，在一定酸度下被SnCl2还原成磷钼蓝，蓝色深浅与磷的浓度成正比。
（三）酸性土壤速效磷的测定方法B（0.05mol/LHCl-0.025mol/L (1/2H2SO4)法）
本法特别适用于固定磷较强的酸性土壤。如土壤有机质含量较低，pH小于6.5，阳离子交换量小于100 cmol/kg的土壤。本法不仅适用于酸性土壤速效磷的测定，也能用以测定其酸性土壤速效磷的测定方法B 0.05mol/L HCl-0.025mol/L ( 1/2H2SO4 )法他有效养分。 （四）土壤有机磷的分离测定方法原理：
土壤经550℃灼烧，使有机磷化合物转化为无机态磷，然后与未经灼烧的同一土样，分别用0.2mol/L(1/2H2SO4)溶液浸提后测定磷量，所得结果的差值即为有机磷。
（五）酸性、中性土壤无机磷形态的分级测定
继而用0.3mol/L柠檬酸钠和连二亚硫酸钠溶液浸提O-P(闭蓄态磷酸盐)。这部分磷是被氧化铁胶膜所包蔽，利用连二亚硫酸钠强烈的还原作用，使包蔽的氧化铁还原成亚铁，继而被柠檬酸钠配合，使氧化亚铁包裹不断剥离，而浸提出全部闭蓄态磷。以上Al-P、Fe-P和O-P的浸提都是在碱性条件下进行的，基性的Ca-P(钙结合的磷酸盐)几乎不被溶解。此后，土壤再用0.5mol/L H2SO4浸提，在这一强酸性溶液中，Ca-P(包括氟磷灰石)绝大部分被浸提出来。 （六）氢氧化钠熔融—钼锑抗比色法
方法原理：土壤样品与氢氧化钠熔融，使土壤中含磷矿物及有机磷化合物全部转化为可溶性的正磷酸盐，用水和稀硫酸溶解熔块，在规定条件下样品溶液与钼锑抗显色剂反应，生成磷钼蓝，用分光光度法定量测定。 适用范围：本标准适用于测定各类土壤全磷含量。
针对这次分析设计实验，我们选择第六个实验方法：由于实验室条件限制，有些试剂和实验器材都无法提供，因而我们选择第六个实验方法，改方法操作相当简单，器材要求也实验室基本能够满足，另外，也实验步骤简单易行，适合普通操作。
2、实验原理
土壤样品与氢氧化钠熔融，使土壤中含磷矿物及有机磷化合物全部转化为可溶性的正磷酸盐，用水和稀硫酸溶解熔块，在规定条件下样品溶液与钼锑抗显色剂反应，生成磷钼蓝，用分光光度法定量测定。
3、仪器和试剂
3.1 仪器
分析天平（感量为0.0001g）、高温电炉（温度可调(0～100℃）、50ml容量瓶、漏斗（直径7cm）、玛瑙研钵、筛子（1mm孔径和0.149mm孔径）、坩埚（容量≥30mL）、分光光度计、移液管（1、2、5、10mL）、烧杯。 3.2 试剂
1）氢氧化钠(GB 629)
2） 碳酸钠溶液（100 g·L-1）：10g无水碳酸钠(GB 639)溶于水后，稀释至100mL，摇匀。
3）无水乙醇（GB 678）
4）硫酸溶液（50mL·L-1）：吸取5mL浓硫酸(GB 625，95.0～98.0%，比重1.84)缓缓加入90mL水中，冷却后加水至100mL。
5）H2SO4溶液（3mol/L）：量取160mL浓硫酸缓缓加入到盛有800mL左右水的大烧杯中，不断搅拌，冷却后，再加水至1000mL。
6）二硝基酚指示剂：称取0.1g 2，6-二硝基酚溶于50mL水中。
7）酒石酸锑钾溶液（5g·L-1）：称取化学纯酒石酸锑钾0.5g溶于100mL水中。 8）硫酸钼锑贮备液：量取12.6 mL浓硫酸，缓缓加入到40mL水中，不断搅拌，冷却。另称取经磨细的钼酸铵(GB 657)1g溶于温度约60℃30mL水中，冷却。然后将硫酸溶液缓缓倒入钼酸铵溶液中，再加入5g·L-1酒石酸锑钾溶液10mL，冷却后，加水稀释至100mL，摇匀，贮于棕色试剂瓶中，此贮备液含10g·L-1钼酸铵，2.25mol·L-1 H2SO4。
9）钼锑抗显色剂：称取1.5g抗坏血酸(左旋，旋光度+21～22°)溶于100mL钼锑贮备液中。此溶液有效期不长，宜用时现配。
10）磷(P)标准溶液（5mg·L-1）：准确吸取5mL磷贮备液，放入100mL容量瓶中，加水定容。该溶液用时现配。
11）磷标准贮备液：准确称取经105℃下烘干2h的磷酸二氢钾(GB 1274，优级纯)0.0874g，用水溶解后，加入1mL浓硫酸，然后加水定容至200mL，该溶液含磷100mg·L-1，放水冰箱可供长期使用。 12）无磷定量滤纸。
13）取通过1mm孔径筛的风干土样在牛皮纸上铺成薄层，划分成许多小方格。用小勺在每个方格中提出等量土样(总量不少于20g)于玛瑙研钵中进一步研磨使其全部通过0.149mm孔径筛。混匀后装入磨口瓶中备用。
4、实验部分
4.1 熔样
准确称取风干样品0.25g，精确到0.0001g，小心放入镍(或银)坩埚底部，切勿粘在壁上，加入无水乙醇3～4滴，润湿样品，在样品上平铺2g氢氧化钠，将坩埚(处理大批样品时，暂放入大干燥器中以防吸潮)放入高温电炉，升温，当温度升至400℃左右时，切断电源，暂停15min。然后继续升温至720℃，并保持15min，取出冷却，加入约80℃的水10mL和用水多次洗坩埚，洗涤液也一并移入该容量瓶，冷却，定容，用无磷定量滤纸过滤或离心澄清，同时做空白试验。 4.2 钼锑抗-磷的吸收曲线的绘制
用吸管吸取0.0ml和1.0ml 5mg·L-1磷的标准溶液分别于50ml容量瓶中，同时加入与显色测定所用的样品溶液等体积的空白溶液二硝基酚指示剂2～3滴，并用100g·L-1碳酸钠溶液或50mL·L-1硫酸溶液调节溶液至刚呈微黄色，准确加入钼锑抗显色剂5mL，摇匀，加水定容至刻度线，摇匀，于15℃以上温度放置30min后，用1cm的比色皿以显色剂做参比溶液，在分光光度计上从波长650nm至750nm每隔10nm测一次吸光度，在最大吸收峰附近每隔5nm测一次吸光度。
以波长为横坐标，吸光度为纵坐标绘制钼锑抗-磷的吸收曲线，找出最大吸收峰的波长。
4.3 绘制标准曲线?
分别准确吸取5mg·L-1磷标准溶液0、2、4、6、8、10mL于50mL容量瓶中，同时加入与显色测定所用的样品溶液等体积的空白溶液二硝基酚指示剂2～3滴，并用100g·L-1碳酸钠溶液或50mL·L-1硫酸溶液调节溶液至刚呈微黄色，准确加入钼锑抗显色剂5mL，摇匀，加水定容，即得含磷(P)量分别为0.0、0.2、0.4、0.8、1.0mg·L-1的标准溶液系列。摇匀，于15℃以上温度放置30min后，在波长700nm处，测定其吸光度，在方格坐标纸上以吸江度为纵坐标，磷浓度(mg·L-1)为横坐标，绘制校准曲线。 4.4 样品溶液中磷的定量? a. 显色?
准确吸取待测样品溶液2～10mL(含磷0.04～1.0μg)于50mL容量瓶中，用水稀释至总体积约3/5处，加入二硝基酚指示剂2～3滴，并用100g·L-1碳酸钠溶液或50mL·L-1硫酸溶液调节溶液至刚呈微黄色，准确加入5mL钼锑抗显色剂，摇匀，加水定容，在室温15℃以上条件下，放置30min。 b. 比色?
显色的样品溶液在分光光度计上，以空白试验为参比液调节仪器零点，进行比色测定，读取吸光度，从校准曲线上查得相应的含磷量。
5、结果与讨论
5.1 结果
1）吸收曲线的制作
λ/nm ６５０ ６６０ ６７０ ６８０ ６９０ ６９５ 吸光度Ａ 0.059 0.062 0.065 0.066 0.067 0.069 λ/nm ７０５ ７１０ ７２０ ７３０ ７４０ ７５０ 吸光度Ａ 0.070 0.072 0.071 0.069 0.069 0.065