Rys. 1 Piknometr
OZNACZANIE GĘSTOŚCI FAZY STAŁEJ GLEBY
Oznaczanie gęstości stałej fazy gleby
metodą piknometryczną
Gęstość stałej fazy gleby,
ρ
S
, jest to stosunek masy stałej fazy gleby, m
S
,
wysuszonej w temperaturze 378 K (105
°
C), do jej
objętości, v
S
(wzór 1).
Wartość liczbowa gęstości stałej fazy zależy od składu
mineralnego i zawartości substancji organicznej w glebie,
natomiast nie zależy od stopnia rozdrobnienia stałej fazy oraz od
struktury gleby. W glebach mineralnych gęstość stałej fazy
zawiera się zazwyczaj w przedziale około 2,55–2,70 g·cm
–3
,
najczęściej wynosi 2,60–2,65 g·cm
–3
. O jej wielkości decyduje
gęstość składników, z których zbudowana jest gleba, takich jak:
kwarc (2,65 g·cm
–3
), plagioklaz (2,60–2,76 g·cm
–3
), biotyt
(2,71–3,16 g·cm
–3
), kalcyt (2,71 g·cm
–3
), minerały ciężkie
(2,90 g·cm
–3
),
substancja
organiczna
(około
1,2 g·cm
–3
).
Wielkość gęstości stałej fazy gleby jest mało zróżnicowana i
praktycznie nie ulega dynamicznym zmianom. Zmniejsza ją jedynie wzbogacenie
gleby w substancję organiczną.
Zasada metody. Oznacza się masę (m
S
) stałej fazy oraz jej objętość (v
S
). Wartość
gęstości wylicza się ze wzoru:
[
]
3
cm
g
−
⋅
=
S
S
S
v
m
ρ
(1)
Masę stałej substancji określa się wagowo. Oznaczenie objętości można wykonać za
pomocą piknometru, stosując do pomiaru wodę lub, w przypadku hydrofobowości
analizowanego materiału, alkohol. Posługując się piknometrem określa się masę
cieczy, której objętość równa jest objętości stałej fazy gleby o wcześniej wyznaczonej
masie.
Piknometr jest to szklane naczynie o dokładnie określonej objętości, zamykane
szklanym korkiem z otwartą kapilarą, służące do precyzyjnego określenia objętości
substancji sypkich i cieczy (Rys. 1).
Wykonanie ćwiczenia
UWAGA! Warunkiem prawidłowego wykonania oznaczenia jest utrzymanie stałej
temperatury w pomieszczeniu, w którym przeprowadzana jest analiza. Identyczną
temperaturę musi mieć także piknometr, gleba i woda destylowana. Wszelkie zmiany
temperatury, pociągające za sobą zmiany objętości piknometru, powodują uzyskanie
błędnych wyników. Aby zapobiec ogrzewaniu piknometru podczas wykonywania
koniecznych czynności, należy ujmować go delikatnie palcami (nie całą dłonią)
jedynie za szyjkę.
Wszystkie ważenia powinny być wykonane z jednakową dokładnością, co najmniej
0.01 g.
1.
Próbkę glebową powietrznie suchą rozetrzeć w moździerzu porcelanowym,
przesiać przez sito o wymiarach oczek 2 mm i wysuszyć w naczynku wagowym w
suszarce w temperaturze 378 K (105
°
C). Naczynko wagowe zamknąć i wysuszyć
w eksykatorze.
2.
Odważyć około 10 g gleby.
3.
Napełnić wodą piknometr w ten sposób, aby po zamknięciu piknometru korkiem
przez otwór kapilary wylały się 2–3 krople wody. Podczas nalewania wody należy
dokładnie zwilżyć szlify na szyjce piknometru i korku. Zapewnia to szczelne
zamknięcie piknometru.
4.
Piknometr delikatnie wytrzeć i zważyć na wadze analitycznej.
5.
Wylać z piknometru wodę, wsypać odważoną glebę, dolać wody do około ½
objętości piknometru.
6.
Odpowietrzyć zawiesinę w piknometrze za pomocą pompy wodnej. W tym celu
należy na korek piknometru nałożyć wąż od pompy wodnej, zamknąć piknometr
korkiem (pamiętać o zwilżeniu szlifów) i włączyć pompę.
UWAGA! Po zakończeniu odpowietrzania najpierw zdjąć wąż z korka piknometru, a
następnie zamknąć pompę. Dzięki temu woda z pompy nie zostanie wciągnięta do
piknometru.
7.
Piknometr dopełnić wodą destylowaną, zamknąć korkiem i ponownie zważyć.
Wykonanie obliczeń
1. Obliczyć objętość próbki glebowej
[ ]
3
cm
W
PZ
S
PW
S
m
m
m
v
ρ
−
+
=
m
PW
— masa piknometru napełnionego wodą destylowaną [g]
m
S
— masa stałej fazy gleby [g]
m
PZ
— masa piknometru z zawiesiną glebową po odpowietrzeniu [g]
ρ
W
— gęstość wody [g · cm
–3
], przyjmujemy jako równą 1 g · cm
–3
.
2. Obliczyć gęstość fazy stałej gleby
[
]
3
cm
g
−
⋅
=
S
S
S
v
m
ρ
Analizę należy wykonać w dwóch powtórzeniach. Wyniki nie powinny się różnić o
więcej niż 0,02 g · cm
–3
. W przypadku większych różnic należy wykonać dodatkowe
powtórzenie.