Робота 33

Мікрохімічний аналіз золи (попелу) рослин

Мінеральні елементи, що входять до складу рослинного організму, систематизують за їхнім кількісним вмістом, з одного боку, на макро- та мікроелементи, з іншого – на органогени (N, C, H, O) і зольні елементи. Органогени складають 95% маси сухої речовини рослинних тканин. Решту 5% припадає на зольні елементи. Про мінеральний склад рослин свідчить склад попелу, який залишається після спалювання органічних речовин, і містить окисли цілої низки елементів.

У різних частинах рослини міститься неоднакова кількість живих клітин, тому кількість золи в них теж різна. Наприклад, у листках є більше зольних елементів, ніж у коренях, стовбурі та корі. Грунтово-кліматичні, агротехнічні умови вирощування рослин, а також вид, сорт, особливості досліджуваних тканин впливають на вміст та склад зольних елементів. Певні види рослин мають здатність нагромаджувати окремі елементи. Так, концентрація бору в листках бобових культур та капусти значно вища, ніж у злакових, а вміст кальцію в листках бобових сягає кількох відсотків на суху вагу, водночас у злакових культур їх не більше 0,5%. Зольні елементи відіграють важливу роль в обміні речовин рослин, входять до складу біологічно-активних сполук. Для виявлення макро- та мікроелементів у рослинному попелі, користуються якісними реакціями, в результаті яких утворюються кристали або розчин набуває забарвлення за наявності певного елементу.

Мета роботи:ознайомитися з мікрохімічними методами аналізу елементів та визначити якісний склад попелу листків рослин.

Прилади і матеріали дослідження:10%-ний розчин соляної кислоти, дистильована вода, аміак, 1%-ні розчини: нітрату стронцію, молібдату амонію в 15%-ній азотній кислоті, жовтої кров’яної солі, сульфату талію, сірчаної кислоти, фосфату натрію; скляні палички, пробірки, паперові фільтри або вата, скляні лійки, предметні скельця, мікроскопи, електроплитка, тютюновий попіл, або озолені листки рослин.

Хід виконання роботи

1.Готують два витяги зольних елементів: водний і кислотний (10%-на НСl). Об’єм попелу має бути в чотири рази меншим від об’єму розчинника. Отримані розчини настоюють 15 хв і фільтрують через маленькі фільтри.

2.Беруть добре вимиті, сухі предметні скельця і розкладають їх на папері. На скельця наносять відповідні реактиви. На відстані 2-3 мм від краплі реактиву наносять краплю досліджуваного розчину. Обидві краплі добре перемішують і розмазують по склу. Скло підписують і залишають на папері до тих пір, поки рідина не підсохне. Далі при малому та великому збільшенні мікроскопа розглядають утворені кристали зольних елементів.

3.У водному розчині виявляються розчинні в воді хлориди. Реактивом на хлориди є сірчанокислий талій (Tl₂SO₄). Реакція йде так:

2KCl + Tl₂SO₄ ® 2 TlCl + K₂SO₄

Хлористий талій випадає в осад у вигляді чорних хрестоподібних або мечоподібних кристалів.

Для реакції на хлориди можна також користуватися AgNO_3. При додаванні реактиву утворюється білий осад (реакцію проводять у пробірці).

4.У другому (кислому) розчині виявляють калій, кальцій, магній, фосфор, сірку, залізо.

Для виявлення калію служить 1%-ний розчин хлорної платини:

2KCl + PtCl₄ ® K₂PtCl₆

Осад кристалізується у вигляді жовтих октаедрів і інших правильних фігур (Рис. 1, А). Або

Na₂PbCu(NO₂)₆ + 2KCl → K₂PbCu(NO₂)₆ + 2NaCl

За наявності калію утворюються чорні та коричневі кристали (Рис.1, Б).

Для виявлення кальцію беруть 1%-ний розчин сірчаної кислоти:

СаСl₂ + H₂SO₄ → CaSO₄ + 2HCL

- голчасті кристали гіпсу (Рис.2).

Для виявлення магнію краплю досліджуваного розчину спершу нейтралізують аміаком (на скло наносять невелику краплю аміаку і краплю досліджуваного розчину), а потім вже поєднують з краплею реактиву, яким є NaHPO₄:

NaHPO₄+MgCl₂+NH₃® NH₄MgPO₄ + 2NaCl

Кристали мають вигляд квадратів, прямокутників, крил (Рис.3)

Н₃PO₄+12(NH₄)₂MoO₄+21HNO₃ → (NH₄)₃PO₄×12MoO₃¯+21NH₄NO₃ +12H₂O.

Для виявлення залізакористуються звичайною кольоровою реакцією з жовтою кров’яною сіллю:

4FeCl₃+ 3K₄Fe(CN)₆ ® Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + 12KCl.

Реакцію проводять на фарфоровій пластинці або в пробірці.

5.Зарисовують кристали виявлених елементів. Роблять висновок про наявність елементів у рослинних тканинах.

Робота 34

Хімічний аналіз клітинного соку рослин (за К.П.Магницьким)

Польова лабораторія К.П.Магницького дає змогу швидко і точно визначити вміст у клітинному соку основних елементів ґрунтового живлення - азоту, фосфору, калію, магнію. Таким методом у польових умовах можна контролювати стан мінерального живлення рослин і орієнтовно встановлювати необхідність підживлення їх тими чи іншими добривами.

Об’єктами досліджень можуть служити листки картоплі, томатів, соняшника, які закінчили ріст: до бутонізації – 2-3-й листок, під час цвітіння і пізніше – 3-4-й листок знизу. У злаків після виходу в трубку беруть 2-4-й листок, у кукурудзи після появи суцвіття – 5-6-й листок знизу. Бурякову пробу відбирають із зовнішніх листків розетки. У дерев і кущів вибирають добре освітлені типові однорічні пагони, з них для аналізу беруть черешки нижніх листків. А у сидячих листків з нижньої третини листка вирізають середню жилку, можна використовувати також нижні частини стебел молодих пагонів.

Мета роботи:засвоїти експрес-метод дослідження стану мінерального живлення рослин.

Прилади і матеріали дослідження: польова лабораторія К. П. Магницького; марлеві серветки; дистильована вода; комплект реактивів до польової лабораторії К. П. Магницького (див. додаток стор. 77); буферний розчин; досліджувані рослини (картопля, помідори, капуста, кукурудза та ін.).

Хід виконання роботи

1.Із досліджуваного об’єкта за допомогою преса вичавлюють клітинний сік, зливають його у чисту суху крапельницю. Прес ретельно миють дистильованою водою і витирають на сухо. Витискають сік із іншого об’єкта і т.д. Свіжий сік одразу аналізують.

2.Для визначення нітратного азоту в заглиблення фарфорової пластинки (див. рис.1) насипають сухий реактив на азот (див. додаток), додають три краплі буферного розчину і краплю досліджуваного соку. Суміш старанно розмішують скляною паличкою і через 1 хв порівнюють з кольоровою шкалою приладу Магницького (міститься на форзаці прак-тикуму – К.М.Векірчик. Фізіологія рослин. Практикум. – Київ, 1984).

3. Для визначення фосфору в заглиблення фарфорової пластинки спочатку вносять піпеткою краплю соку, додають три краплі води і дві краплі реактиву на фосфор (див. додаток). Суміш у заглибленні пере-мішують олов’яною паличкою (оло-во тут також відіграє роль реактиву) до появи стійкого забарвлення і порівнюють його з шкалою.

4.При визначенні калію у заглиблення фарфорової пластинки вносять краплю соку, додають краплю реактиву на калій (див. додаток) і краплю соляної кислоти. Суміш перемішують скляною паличкою і порівнюють забарвлення осаду, який утворився, з кольоровою шкалою приладу.

5.При визначенні магнію в рослині, в заглиблення пластинки вносять краплю соку, три краплі води і одну краплю розчину титанового жовтого (див. додаток). Суміш обережно пере-мішують скляною паличкою і додають краплину розчину їдкого натру. Якщо забарвлення змінюється нечітко, аналіз повторюють, додаючи перед внесенням їдкого натру краплину свіжо приготовленого 1 %-ного розчину крохмалю, і забарвлення порівнюють з кольоровою шкалою.

6.Якщо сік важко добути або він дуже інтенсивного забарвлення, виготовляють водний витяг. Наважку з досліджуваних рослин (2 г) подрібнюють, додають 0,2—0,5 г активованого вугілля і 6 мл води. Старанно розтирають у фарфоровій ступці і вичавлюють сік, який відразу аналізують. Щоб визначити азот і калій, в заглиблення фарфорової плас-тинки вносять по 4 краплі цього витягу, ставлять на сонце або в тепле місце, щоб він випарувався, а до сухого залишку дода-ють одну краплю води і проводять визначення за інструкцією.

7.Вміст елементів у соку досліджуваних рослин при порівнянні зі шкалою стандартних розчинів або шкалою кольорових плям оцінюють за чотирибальною системою, розробленою К. П. Магницьким (див. табл. 1).

Таблиця 1

Оцінка вмісту елементів у клітинному соку рослини

8.Результати досліджень записують у таблицю 2.

Таблиця 2

Вміст поживних елементів у соку рослин