Лаборатория иши №4 тупроқ механик таркибини качинский усули билан аниқлаш

Лаборатория иши № 4,5 .
ТУПРОҚ МЕХАНИК ТАРКИБИНИ КАЧИНСКИЙ УСУЛИ БИЛАН АНИҚЛАШ
Машғулотнинг мақсади: тупроқнинг механик таркиби ҳамма тупроқлар қаттиқ фазасининг асосий қисмини ташкил этади. Бу анализни бажариш тупроқдаги физик ҳодисаларнинг йўналишини белгилаб беради.Тинч турган сувда анализ ўтказиш учун тупроқ махсус йўллар (қайнатиш орқали, маълум диспергаторлар ёрдамида ва ҳ.к.) билан анализга тайёрланади ва аниқ ҳажмли идишларга ўтказилади.
Керакли жиҳоз, реактив ва асбоб ускуналар:тупроқ намуналари, Качинский аппарати, алюминий бюкслар,1- 0.25мм , 0.25 – 0.1мм элакчалар,1 литрли цилиндрлар,
250 мл конуссимон колба,термометр, кристаллизатор, аналитик тарози, термометр, термостат
Адабиётлар:1,2,3,4,5,6.
Услубнинг моҳиятилабораторияда аниқлаш усули осон ва заррачаларнинг чўкиш тезлигига асосланган
Ишни бажариш тартиби
1. Тупроқ механик таркибини тинч турган сувда аниқлаш.
Бу услуб ҳам 2та гурухчага бўлинади: биринчи гурухга тайёрланган суспензиядан маълум катта кичикликдаги заррачаларни бутунлигича (хаммасини) ажратиб олиш, иккинчи гурухчага тайёрланган суспензиядан ўртача намуна олиш йули билан хар ҳил катталикдаги механик заррачалар миқдорини топишдир.
Тайёрланган суспензиянинг маълум қисмини бошқа идишга ўтказиб ўртача намуна олинади.
Ҳозирги вақтда тупроқ механик таркибини тинч турган сувда аниқлашга бағишланган кўп сонли қадимий (Сабанин, Филатов, Орлов ва бошқалар) ва замонавий услублар мавжуд. Қуйида биз Ўрта Осиё тупроқ-мелиоратив текширишларида энг кўп тарқалган пипетка ёрдамида ўртача намуна олиш услубига тўхталиб ўтамиз.
Тупроқ механик таркибини пипетка ёрдамида ўртача намуна олиш йўли билан лабораторияда аниқлаш. Механик анализ қилишнинг ҳозирги даврда жуда кўп услублари мавжуд. Булар ичида энг кўп тарқалган ва ихчамлаштирилган пипетка услуби ҳисобланади. Бунинг учун тупроқнинг ҳар хил катта-кичикликдаги зарраларини ўзида сақлаган суспензия тайёрланади. Суспензиядан пипетка ёрдамида ўртача намуналар олиб хар ҳил катталикда бўлган механик заррачаларнинг миқдори аниқланади.
Механик анализ натижасининг қониқарли бўлиши тупроқ таркиби, унинг хусусияти, анализга тайёрлаш услуби билан боғлиқ бўлади. Ўрта Осиё корбонатлашган тупроқларининг механик таркибини аниқлашга мослаштирилган С.Н. Рижов услубидан фойдаланамиз.
Пипетканинг умумий кўриниши ва керакли асбоб - ускуналар 5- расмда акс эттирилган. Бу услуб ёрдамида механик анализ қилиш 2 қисмдан иборат: тупроқни анализга тайёрлаш ва ҳар ҳил катталикдаги механик заррачаларнинг миқдорини аниқлашдир.
Тупроқ намунасини анализга тайёрлашнинг асосий мақсади агрегатларни бузиш ва тупроқнинг бир бирига ёпишиб ётган механик заррачаларни тўла – тўкис қисмларга ажратишдан иборат. Бу жараёни тезлатиш учун хар ҳил кимёвий эритмалар қўлланилади. Акад. С.Н.Рижов (1935) биринчи бўлиб Ўрта Осиё тупроқлари учун пептизатор сифатидаги натрий тузларидан натрий оксалатни (Na2C2O4) таклиф этган эди. Бунда кўза тутилга асосий мақсад, тупроқнинг сингдириш комплексидаги кальцийнинг сиқиб чиқариш ва унинг ўрнини натрий эгаллаши эди.
Натрий билан тўйинган тупроқлар эса сувда жуда яхши бўтаналашган суспензия ҳосил қилади.
Натрий оксалат билан карбонатли тупроқ ўртасида кетадиган реакция қуйдагича:
Na
Тупроқ Ca + Na2C2O4 = Тупроқ + Ca2C2O4
Na
CaCO3 + Na2C2O4 = Ca2C2O4 + Na2CO3
Na
Тупроқ Ca + Na2CO3 = Тупроқ + CaCO3
Na
Схематик реакциядан кўриниб турибдики, тупроқнинг сингдириш комплексидаги кальций натрий билан тамоман ўрин алмашади. С.Н.Рижов бўйича тупроқда сингдирилган кальцийни натрий билан ўрин алмашишини таъминлаш учун натрий оксалатдан эквивалент миқдорида солиш мақсадга мувофиқдир, акс холди сингдириш комплексидаги компонентлар тўлиқ ўрин алмашишлари мумкин бўлмай қолади.
2. Кейинчалик М.И. Братчева (1957) кучли диспергатор сифатида натрий гексаматофасфат тузи эритмасини таклиф қилди ва ҳозирги вақтда бу эритма лобараторияларда механик таркибни ўрганиш учун фойдаланилмоқда.
Тешиклари 1мм ли элакчадан ўтказилган тупроқдан аналитик тарозида 20 гр олиб 250 мл ясси тагликли колбачага солинади. Айни бир вақтда механик анализ учун олинган ҳар бир тупроқ намунасидан 3 – 5 гр атрофида алоҳида бюксларда унинг гигроскопик намлигини аниқлаш учун тупроқ олиш керак. Сўнгра 1 гр тупроққа 1 мл ҳисобида натрий гексаметофафат эритмаси солинади (кўпгина олиб борилган текширишлар кўрсатиши бўйича тупроқнинг сингдириш комплексидаги кальцийнинг ўрнини батамом натрий эгаллаши учун 1:1 нисбат етарли деб топилган) ва у яхшилаб тупроқ билан қориштирилади. Натижада олбачада хамирсимон бўтқа ҳосил бўлади. Сўнгра мана шу бўтқа устига 70 -80 см3 дистилланган сув қуйиб, у яхшилаб аралаштирилади. Шу тарзда тайёрланган бўтқа электр плитка ёки қум хаммоми устида қайнатиш (бунда колба оғзида шиша воронка бўлиши лозм) учун қўйилади. Бўтқа 1 соат давомида қайнатилади. Шундан сўнг бўтқа уй хароратигача совутилади. Сўнгра 1 литрли махсус цилиндрга бир - бирига кийдирилган 1 – 0,25; 0,25 – 0,1мм ли элакчалар орқали сузиб ўтказилади. Элакчаларда йиғилиб қолган заррачалар яхшилаб ювилади, оғирлиги аниқ бўлган чинни пиёлача ёки алюмин бюксларга солинади ва сув хаммомида буғлатиш учун қўйилади. Пиёлачалардаги сув тўлиқ буғлатилгач, улар термостатда 105 – 1100 иссиқликда 4 -5 соат давомида қуритилади. Сўнгра эксикаторда совутилгач, аналитик тарозида тортилиб, ҳар қайси пиёлачадаги заррачаларнинг оғирлиги ва процент миқдори аниқланади (қуйида келтирилган ҳисоблаш тартибига қаранг). Агарда анализ учун олинаётган тупроқ у ёки бу даражада шўрланган бўлса, бундай тупроқларни механик анализ қилишдан олдин Cl’ ва SO4” ионлари тамом бўлгунча дистилланган сув билан ювиш керак.
Цилиндрдаги бўтана суюқликнинг ҳажми 1литрга етказилади. Сўнгра суюқликдан уй температурасини, тупроқ қаттиқ фазасининг солиширма массасини билганимиз ҳолда ҳар хил катталикдаги заррачаларнинг цилиндрдан олиш вақтини ва олиш чуқурлигини белгилаб оламиз. Суюқлик махсус ўрнатилган пипеткалар ёрдамида олинади. Пипеткани цилиндрга ботириш чуқурлиги ва намуна олиш муддати 2-чи жадвалда кўрсатилган.
Олинган намуна чинни пиёлачага солинади ва пипеткага ёпишиб қолган заррачалар хам сув билан ювиб туширилади. Пиёлачадаги лойли суюқлик тўлиқ буғлатилгач, термостатда 1050С иссиқликда қуритилади (4-6 соат) , сўнгра эксикаторда совутилиб, аналитик тарозида тортилади ва пипетка билан олинган тупроқ заррачасининг оғирлиги топилади. Бошқа механик заррачалардан хам намуна олиш 2-жадвалда кўрсатилгандек бажарилади. Цилиндирдаги суюқлик хар бир намуна олишдан олдин аралаштиргич (мешалка) ёрдамида чайқатилади.
Натижаларни ҳисоблаш
Ҳар бир гурух зарраларининг олиш вақти ва чуқурлигини Стокснинг қуйидаги формуласи орқали топамиз:
Бу ерда v – заррачанинг чўкиш тезлиги, см/сек ҳисобида;
g – жисмнинг эркин тушиш тезлиги 98 г/см га тенг;
d1 – чўкадиган заррачаларнинг солиштирма массаси, г/см3;
d – эритманинг солиштирма массаси, г/см3;
η – эритманинг ёпишқоқлиги / ёпишқоқлик температура ўзгариши билан кескин ўзгаради.
Пипетка ёрдамида қуйдаги группа механик заррачалар ажратилади.
I намуна (секундлик) 4хил заррачалар йигиндиси диспергатор – 0.05 – 0.001 мм (0.05 – 0.01, 0.01 – 0.005, 0.005 – 0.001 ва 0.001 мм дан кичик заррачалар). II намуна (минутлик) 3 хил заррачалар йиғиндиси диспергатор – 0.01 – 0.001 мм (0.01 – 0.005, 0.005 – 0.001 ва 0.01) ммдан кичик заррачалар. III намуна (соатлик) 2 хил заррачалар йиғиндиси диспергатор – 0.001 мм дан кичик.
Хар қайси группа зарралар оғирлигини ҳисоблашда, кейинги олинган намуна оғирлигини олдинги намуна оғирлигидан олиб ташлаш билан зарраларнинг хақийқий оғирлиги топилади. Масалан 0.01- 0.005 мм ли 2 группа зарачалар оғирлигини (0.4257 г) 1чи группа зарачалар (0.05 – 0.01 мм) оғирлигидан (0.6324 г) олиб ташлаш билан 1 чи группа заррачаларнинг хақийқий оғирлиги аниқланади. Оҳирги группа (IV намуна) заррачаларидан эса диспергатор оғирлиги олиб ташланиши керак. Диспергатор оғирлиги қуйдагича топилади. Анализ учун тупроққа солинган миқдордаги диспергатор (масалан, 20 мл) 1 литрли цилиндрга солинади 1 литргача дистилланган сув билан суюлтирилади. Суюқлик уй температурасига келгач, ундан пипетка орқали намуна олиб, чинни пиёлачага солинади ва сувли хаммомда буғлатилади. Суюқлик батамом буғлатилгач, термостатда қуритилиб, эксикаторда совутилади ва аналитик тарозида тортилади.
Диспергатор оғирлиги эса оддий пропорция йўли билан топилади.
25 мл - а гр
1000 – х
Бу ерда а - чинни пиёладаги қуруқ қолдиқ. Мана шу топилган миқдор охирги группа зарачадан олиб ташланади.
Шу тартибда аниқланган ҳар қайси группа зарачаларнинг процент миқдори қуйдагича ҳисобланади.
бу ерда х – маълум катталикдаги механик заррачалар миқдори, % ҳисобида;
а – заррачанинг хақийқий оғирлиги, грамм ҳисобида;
b – пипетка хажми, мл ҳисобида;
с – анализ учун олинган обсалют қуруқ тупроқ, гр ҳисобида;
1000 – суюқликнинг умумий хажми, мл да;
100 – процентга айлантириш коэфиценти.
Элакчада қолган зарралар эса қуйдаги формула билан ҳисобланади.
бу ерда
В - заррачанинг миқдори, % ҳисобида;
Р - заррача оғирлиги г ҳисобида;
а - анализ учун олинган тупроқ, гр;
100 – процентга айлантириш коэфиценти.
Демак, пипетка ёрдамида механик анализ қилган вақтимизда элакчадаги зарралар билан хаммаси бўлиб 6 ҳил зарралар аниқланади, яъни 1 – 0.25; 0.25 – 0.1 (элакларда); 0.05 – 0.01 (секундлик); 0.01 – 0.005 (минутлик); 0.005 – 0.001 (соатлик) ва 0.001 мм дан кичик (суткалик) заррачалар ажратилади. Бу 6 та группа механик заррачанинг умумий миқдорини (фоиз ҳисобида) 100дан ажратиб ташлаш натижасида, еттинчи 0.01 – 0.05 мм катталикдаги заррача топилади.
Масалан, механик анализ натижасида қуйдаги маълумотлар олинади.
Заррачалар катталиги, мм; миқдори, % ҳисобида.
1 – 0. 2.51
0.25 – 0.1 8.15
0.05 – 0.01 35,11
0.01 – 0.005 18.19
0.005 – 0.001 15.03
< 0.001 8.07
6та заррача миқдорининг йиғиндиси – 87.07% га тенг, топилиши керак бўлган заррача – 0.1 – 0.05 мм ( майда қум), миқдори эса 100.00 - 87.06 = 12.94% га тенг бўлади.
Тупроқнинг микроагрегат таркибини аниқлаш учун эса , кимёвий эритма ўрнига дисстилланган сув қуйилади. Қолган ишлар худди механик таркибини аниқлаш тартиби каби олиб борилади.