Wykrywanie jonów pierwiastków w popiele roślinnym

 Celem określenia zawartości pierwiastków w tkankach roślinnych posługujemy się kolorymetrią - czyli reakcjami chemicznymi w wyniku których otrzymujemy barwny roztwór. Zabarwienie informuje nas o występowaniu lub jego braku, poszukiwanego przez nas pierwiastka w badanym materiale. W przypadku szczegółowej analizy ilościowej, posługujemy się bardziej zaawansowanymi technikami laboratoryjnymi takimi jak: miareczkowanie czy bardziej popularna - spektrofotometria

Jak przygotować próbę ?

      Zależy to od stosowanej przez nas techniki i poszukiwanego związku (czy też pierwiastka). W przypadku aktualnie wykorzystywanych technik analitycznych zwykle pobierana jest stosunkowo mała próba tkanki roślinnej, która zostaje zhomogenizowana z znaną ilością odczynnika (właściwego dla szukanego związku rozpuszczalnika). Tak przygotowaną próbę poddaje się odwirowaniu, a uzyskany roztwór (pozbawiony tkanki roślinnej) bada się używając spektrofotometru wobec wzorca. Jako wynik takiego badania otrzymujemy absorbancję - czyli ilość pochłoniętego przez roztwór światła o znanej długości fali. Wynik ten przeliczamy według właściwych wzorów i w ten sposób otrzymujemy konkretną zawartość szukanego związku w przeliczeniu na jednostkę świeżej masy rośliny. Jeszcze inną metodą jest wykorzystanie, po odpowiednim przygotowaniu próby, mineralizatora lub spetrofotometru absorpcji atomowej (ASA).

  Jednak w celu wykrycia obecności pierwiastków (analiza jakościowa) nie są potrzebne tak skomplikowane techniki. Próbę w której chcemy sprawdzić czy występują dane jony wystarczy wysuszyć, zmielić i spalić (w piecu muflowym, czy na palniku). Uzyskany w ten sposób popiół zalewamy kilkoma mililitrami 20% kwasu solnego i przesączamy.

     Tak przygotowany roztwór możemy poddać barwnym reakcjom chemicznym.

Jony fosforanowe (PO₄^3-) – celem wykrycia tych jonów oprócz dodania do uzyskanego przesączu chlorku baru (BaCl₂) musimy dodatkowo próbę podgrzać, jednak należy to robić z wielką ostrożnością, ponieważ uzyskiwana w ten sposób reakcja jest wysoce egzoergiczna (tj. w trakcie jej przebiegu wytwarza się duża ilość energii w tym cieplnej). Po dodaniu chlorku baru i ostrożnym podgrzaniu jony fosforanowe ukazują nam się poprzez żółte zabarwienie próby.

Żelazo (Fe³⁺) – obecność tego pierwiastka wykryć możemy na dwa sposoby:

• dodając do przesączu żelazocyjanku potasu – tworzy się niebieskie zabarwienie

•  dodając rodanku potasu – w probówce tworzy się kwaśne pH, w którym to rodanki łącząc się z solami żelaza dają czerwone zabarwienie

Wapń (Ca²⁺), Siarczany (SO₄^2-), Potas (K⁺), Magnez (Mg²⁺) – reakcje wykrywania tych pierwiastków dają bardzo podobny wynik (dlatego też zostały one zaliczone do jednej grupy). W każdym z czterech przypadków wynikiem jest otrzymanie białego osadu, który sygnalizuje o obecności szukanego jonu. Różnice pojawiają się w sposobie przeprowadzenia badania (użytych odczynników) i konsystencji osadu.

• wykrywanie wapnia – roztwór najpierw musimy zobojętnić za pomocą amoniaku, po czym dodajemy szczawianu amonu – jako wynik otrzymujemy biały osad szczawianu wapnia
• wykrywanie siarczanów – do przesączu dodajemy chlorku wapnia
• wykrywanie jonów potasu – roztwór zobojętniamy amoniakiem i dodajemy kwasu chlorowego (VII)
• wykrywanie jonów magnezu – po zobojętnieniu próby amoniakiem, należy dodać wodorofosforanu sodu 

Ale w zasadzie po co ?

     No tak, znamy już podstawowe zagadnienia i techniki wykorzystywane do określania występowania i zawartości pierwiastków w tkankach roślinnych, ale do czego to nam tak naprawdę może się przydać? Technik tych używa się powszechnie w celu ustalenia nawożenia pogłównego. Czyli po przygotowaniu gleby pod uprawę i zastosowaniu nawożenia, po wysianiu i wschodach, rośliny rozpoczynają intensywny wzrost. W tym okresie często pojawiają się przeszkody w postaci chorób fizjologicznych, lub zatrzymania /spowolnienia wzrostu. Najczęściej jest to spowodowane brakiem, ew. zbyt małą zasobnością gleby w dany pierwiastek - wówczas sprawdzamy czego brakuje w roślinie, by można było tej sytuacji zapobiec. Technik tych używamy także sprawdzając skuteczność nowych preparatów mających wpływać na poprawę rozwoju roślin. Po zastosowaniu takiego specyfiku, sprawdzamy jaką ilość pierwiastków roślina pobiera. I jako ostatnie - zawartość pierwiastków jest bardzo ważną cechą braną pod uwagę w przypadku oceny biologicznej wartości plonu. Oczywiście nie są to jedyne przypadki w których używamy tych technik, lecz definitywnie bez takich analiz badania z zakresów podanych wyżej byłyby znacznie mniej miarodajne.