Soil quality — Determination of effective cation exchange capacity (CEC) and exchangeable cations using a hexamminecobalt trichloride solution

ISO 23470:2007 specifies a method for the determination of the cation exchange capacity (CEC) and the content of exchangeable cations (Al3+, Ca2+, Fe2+, K+, Mg2+, Mn2+, Na+) in soils using a hexamminecobalt trichloride solution as extractant. ISO 23470:2007 is applicable to all types of air-dried soil samples which have been prepared in accordance with ISO 11464.

Qualité du sol — Détermination de la capacité d'échange cationique (CEC) effective et des cations échangeables à l'aide d'une solution de trichlorure de cobaltihexammine

L'ISO 23470 :2007 spécifie une méthode de détermination de la capacité d'échange cationique (CEC) et de la teneur en cations échangeables (Al3+, Ca2+, Fe2+, K+, Mg2+, Mn2+, Na+) dans le sol à l'aide d'une solution de trichlorure de cobaltihexammine utilisée comme réactif d'extraction. L'ISO 23470 :2007 est applicable à tous les types d'échantillons de sol séchés à l'air.

General Information

Status
Withdrawn
Publication Date
03-May-2007
Withdrawal Date
03-May-2007
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Start Date
05-Sep-2018
Completion Date
05-Sep-2018
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ISO 23470:2007 - Soil quality -- Determination of effective cation exchange capacity (CEC) and exchangeable cations using a hexamminecobalt trichloride solution
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ISO 23470:2007 - Qualité du sol -- Détermination de la capacité d'échange cationique (CEC) effective et des cations échangeables a l'aide d'une solution de trichlorure de cobaltihexammine
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 23470
First edition
2007-05-01
Soil quality — Determination of effective
cation exchange capacity (CEC) and
exchangeable cations using a
hexamminecobalt trichloride solution
Qualité du sol — Détermination de la capacité d'échange cationique
(CEC) effective et des cations échangeables à l'aide d'une solution de
trichlorure de cobaltihexammine
Reference number
ISO 23470:2007(E)
ISO 2007
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 23470:2007(E)
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quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit

de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.

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Publié en Suisse
ii © ISO 2007 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 23470:2007(E)
Contents Page

Foreword............................................................................................................................................................ iv

1 Scope ..................................................................................................................................................... 1

2 Normative references ........................................................................................................................... 1

3 Principle................................................................................................................................................. 1

4 Reagents................................................................................................................................................ 2

5 Apparatus .............................................................................................................................................. 2

6 Procedure .............................................................................................................................................. 3

7 Test report ............................................................................................................................................. 8

8 Validation............................................................................................................................................... 8

Annex A (informative) Comparison of different methods for the determination of effective CEC ............ 9

Annex B (informative) Results of the interlaboratory comparison ............................................................. 14

Bibliography ..................................................................................................................................................... 16

© ISO 2007 – All rights reserved iii
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ISO 23470:2007(E)
Foreword

IISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through

ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has

been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental

and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the

International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards

adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an

International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent

rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO 23470 was prepared by Technical Committee ISO/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 3, Chemical

methods and soil characteristics.
iv © ISO 2007 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 23470:2007(E)
Soil quality — Determination of effective cation exchange
capacity (CEC) and exchangeable cations using a
hexamminecobalt trichloride solution
1 Scope

This International Standard specifies a method for the determination of the cation exchange capacity (CEC)

3+ 2+ 2+ + 2+ 2+ +

and the content of exchangeable cations (Al , Ca , Fe , K , Mg , Mn , Na ) in soils using a

hexamminecobalt trichloride solution as extractant.

NOTE As the pH of a soil suspension in the hexamminecobalt trichloride solution is close to the pH of the suspension

in water, this method is considered to give the effective CEC, i.e. the CEC at the soil pH.

This International Standard is applicable to all types of air-dried soil samples which have been prepared in

accordance with ISO 11464.

References and results of the comparison with other methods (barium chloride, ammonium acetate) are given

in Annex A.
2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated

references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced

document (including any amendments) applies.
ISO 11464, Soil quality — Pretreatment of samples for physico-chemical analysis
3 Principle

Cations retained by a soil sample are exchanged with the hexamminecobalt ions of an aqueous solution, with

shaking for 60 min ± 5 min at a temperature of 20 °C ± 2 °C. The CEC is obtained by difference between the

initial quantity of hexamminecobalt in solution and the quantity remaining in the extract after the exchange

reaction. The measurement of hexamminecobalt concentration in the extract can be performed by direct

spectrophotometric measurement, or by the determination of total ammonium nitrogen or total cobalt

concentrations.

The quantities of exchanged cations are determined on the same extract using spectrometric methods, such

as inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES).
NOTE 1 Exchangeable acidity can also be measured in the hexamminecobalt extract.

NOTE 2 When exchangeable cations are held in micropores into which ammonium ions but not hexamminecobalt ions

can enter, the CEC and exchangeable cation values determined with this method may be smaller than those determined

by the ammonium acetate method. This has been observed in some soils containing allophane and imogolite, for example

soils developed on volcanic rocks.
© ISO 2007 – All rights reserved 1
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ISO 23470:2007(E)
4 Reagents
Only reagents of recognized analytical quality shall be used.

4.1 Distilled or demineralized water, exempt from the elements under analysis and having a

conductivity of less than 0,5 µS·cm .
4.2 Hexamminecobalt trichloride [Co(NH ) Cl ], 0,016 6 mol·l solution.
3 6 3

Dissolve, to within a milligram, 4,458 g of hexamminecobalt trichloride in a volumetric flask containing 700 ml

of distilled water (4.1). Make up to volume and mix.
NOTE Hexamminecobalt trichloride can be purchased from Sigma-Aldrich or Fluka.
4.3 Anti-bumping granules (e.g. pumice stone in grain form, glass beads).
4.4 Boric acid (40 g·l solution).
4.5 Tashiro indicator.

Dissolve 2,0 g of methyl red and 1,0 g of methylene blue in 1 000 ml of 95° ethanol.

4.6 Phenolphthalein.
Dissolve 1 g of phenolphthalein in 1 000 ml of 95° ethanol.
4.7 Sodium hydroxide solution, 33 % (ratio of mass to volume).
4.8 Sulfuric acid (H SO ), 0,025 mol·l standard volumetric solution.
2 4
4.9 Ammonium sulfate, for analysis.
3+ 2+ 2+ + 2+ 2+ + −1
4.10 Stock solutions of Al , Ca , Fe , K , Mg , Mn , Na , 1,000 g·l .

These solutions are supplied with a certified composition from a reputable source and are checked on a

regular basis.
5 Apparatus
Usual laboratory apparatus and glassware, and in particular:

5.1 Analytical balance, the weighing uncertainty range of which will not exceed ± 0,1 % of the test

portion mass.

5.2 Containers for shaking, tightly stoppered, rigid or non-rigid wall, having a volume between 75 ml and

100 ml.
5.3 50 ml distributor, set at ± 0,25 ml of the delivered volume.

5.4 End-over-end shaker, allowing the permanent suspension of the soil/extraction solution mixture,

placed in ambient air at 20 °C ± 2 °C.

1) Sigma-Aldrich and Fluka are examples of suitable products available commercially. This information is given for the

convenience of users of this International Standard and does not constitute an endorsement by ISO of this product.

2 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 23470:2007(E)

5.5 Slow-filtration paper filters, allowing the checking of the adsorption level of the hexamminecobalt

ions by the filter. If it cannot be neglected with respect to the measured CEC values, it should be taken into

account (see 6.3).

5.6 Centrifuge and relevant centrifuge vials, of which the centrifugation time and speed depend on the

type of centrifuge and are selected with a view to securing a clear supernatant. 4 000 r/min for 20 min are

generally sufficient, but special care shall be taken due to the high content of fixed cobaltihexammine ions on

colloidal particles.

5.7 Distillation apparatus, of which the different parts shall be assembled to ensure tightness in order to

prevent any loss of ammonia or entrainment of sodium hydroxide.
5.8 Microburette.

5.9 Spectrophotometer, allowing measurements to be performed at wavelengths of 380 nm and 475 nm,

equipped with a 10 mm path-length measuring cell.

5.10 Inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP-AES) or flame atomic

absorption spectrometer.
6 Procedure
6.1 Test portion
Pretreat soil in accordance with ISO 11464.

If Q is the number of centimoles of positive charges provided by a given volume of hexamminecobalt solution,

the centimoles of positive charges carried by the test portion shall lie between Q/10 and Q/3 inclusive, see

Table 1.
Table 1 — Test portions (in 50 ml of solution 4.2)
+ −1
Measured CEC, cmol ·kg < 2,5 2,5 to 5 5 to 10 10 to 32 32 to 64
Test portion, g 10 10 5 2,5 1,25

Weigh, to within 0,1 %, the selected mass of the test portion (see ISO 11464) and transfer it to a container for

shaking (5.2).
6.2 Exchange reaction

Add 50 ml of the hexamminecobalt trichloride solution (4.2) and shake for 60 min ± 5 min by means of the

shaker (5.4). Filter immediately through the filter (5.5) or centrifuge (5.6). Collect the clear filtrate or

supernatant. Carry out the determinations within 24 h after extraction at the latest; otherwise ascertain the

neutrality of the storage conditions.

Produce an extraction “blank” under the same conditions, but without the test portion.

6.3 Determination of CEC
6.3.1 Determination of ammonia nitrogen by distillation
6.3.1.1 Procedure

Pipette 10 ml of the extract (6.2) into the distilling apparatus flask. Make up to the volume, to about 200 ml,

with water (4.1). Add the anti-bumping granules (4.3).
© ISO 2007 – All rights reserved 3
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ISO 23470:2007(E)

Add to the distillate recovery container 40 ml of boric acid solution (4.4) and a few drops of Tashiro indicator

(4.5). Immerse the end of the cooling apparatus to a depth of at least 1 cm in the recovery liquid. Add a few

drops of phenolphthalein (4.6) to the distilling apparatus flask.
Assemble the apparatus, taking care to ensure its tightness.

Add approximately 10 ml of the sodium hydroxide solution (4.7) and progressively heat the flask so as to distil

about 150 ml of liquid within 30 min. After this lapse of time, verify the neutrality of the distillate which flows

from the end of the cooling apparatus by means of phenolphthalein paper. If the reaction is alkaline, resume

the distillation.
Titrate the ammonia by the standard volumetric solution of sulfuric acid (4.8).

Perform a titration blank test with water using the same reagents. The poured acid volume in this case will not

exceed 0,1 ml.

Verify periodically the efficiency of the apparatus by distilling a synthetic sample containing 5 mg of nitrogen

provided in the form ammonium sulfate (4.9). The poured volume, corrected for the blank, shall be between

6,95 ml and 7,35 ml inclusive (for a theoretical value of 7,15).

Then sample 10 ml of the extraction blank and determine the ammonia in the same manner. In the absence of

absorption of the hexamminecobalt by the filter in particular, use the solution (4.2) to perform this test.

6.3.1.2 Calculation of the CEC

The cation exchange capacity, expressed in centimoles of positive charges per kilogram, is given by the

following equation:
()VV−×2×c×50×100
T= (1)
2××Vm
where

V is the volume of the sulfuric acid solution used for the blank test, in millilitres;

V is the volume of the sulfuric acid solution used for the test, in millilitres;
c is the concentration of the sulfuric acid solution, in moles per litre;
V is the distilled volume of extract and blank test, in millilitres;
m is the mass of the test portion, in grams.
Verify periodically the efficiency of the apparatus by distilling:
⎯ 10 ml of the hexamminecobalt solution (4.2);
⎯ 5 ml of this solution.

The difference between the two volumes of sulfuric acid (4.8) added in the titration step shall be between

9,7 ml and 10,3 ml inclusive (for a theoretical value of 10,0).
6.3.2 Spectrophotometric determination
6.3.2.1 Calibration and measurement

The spectrophotometric determination of the dissolved hexamminecobalt is carried out at a wavelength of

475 nm without any pretreatment of the analysed solution. The calibration function shall be linear, especially in

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ISO 23470:2007(E)

the highest range of concentrations. Check it regularly using the following solutions: water, solution 4.2,

solution 4.2 diluted with water at ratios 1/5, 2/5, 3/5, 4/5.

In such a case, for each series of measurements, calculate the coefficients of the straight calibration line using

two standard solutions: water (4.1) and hexamminecobalt trichloride solution (4.2).

Transfer the test solution into the spectrophotometer and record the optical density value; deduce the quantity

of dissolved hexamminecobalt. Subtract this concentration from that contained in solution 4.2 in order to

obtain the fixed quantity (q) in moles per litre (mol·l ).
6.3.2.2 Correction of the adsorption by the filter

Transfer the extraction “blank” into the spectrophotometer and record the optical density value, then deduce

the quantity of dissolved hexamminecobalt. Subtract this concentration from that contained in solution 4.2, in

order to obtain the quantity trapped by the filter (q ) in moles per litre (mol·l ).

6.3.2.3 Correction of the influence of the soluble organic matter

By colouring the extract, the organic matter solubilized during the extraction absorbs the radiations at 475 nm.

When the solubilized quantities are high, the measurement of the CEC is affected by this phenomenon. This

interference can be corrected by conducting a measurement at 475 nm and another one at 380 nm. The ratio

between the optical densities (OD) of the pure hexamminecobalt solutions, measured at the two previous

wavelengths, is R = [OD(475)/OD(380)] = 8,13.

The ratio between the optical densities of the solutions containing soluble organic matter, measured at the two

previous wavelengths, is R = [OD(475)/OD(380)] = 0,2. This value has been estimated by conducting

extractions of soils containing variable organic matter contents in the presence of a 0,05 mol·l solution of

ammonium chloride.

Considering X and X as the optical densities of the test solution measured respectively at 475 nm and

1 2
380 nm, the specific optical density for hexamminecobalt at 475 nm is given by:
OD = (X − R X ) R /(R − R ) (2)
1 2 2 1 1 2

Once this value has been obtained, deduce the real quantity of remaining hexamminecobalt with reference to

the coefficient determined by calibration. Subtract this concentration from that contained in solution 4.2, in

order to obtain the exchanged quantity (q′) in moles per litre (mol·l ).
6.3.2.4 Calculation of the CEC
If m is the
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 23470
Première édition
2007-05-01
Qualité du sol — Détermination de la
capacité d'échange cationique (CEC)
effective et des cations échangeables à
l'aide d'une solution de trichlorure de
cobaltihexammine
Soil quality — Determination of effective cation exchange capacity
(CEC) and exchangeable cations using a hexamminecobalt trichloride
solution
Numéro de référence
ISO 23470:2007(F)
ISO 2007
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 23470:2007(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2007 – Tous droits réservés
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ISO 23470:2007(F)
Sommaire Page

Avant-propos..................................................................................................................................................... iv

1 Domaine d'application.......................................................................................................................... 1

2 Références normatives ........................................................................................................................ 1

3 Principe.................................................................................................................................................. 1

4 Réactifs .................................................................................................................................................. 2

5 Appareillage .......................................................................................................................................... 2

6 Mode opératoire .................................................................................................................................... 3

7 Rapport d'essai ..................................................................................................................................... 8

8 Validation............................................................................................................................................... 8

Annexe A (informative) Comparaison de différentes méthodes permettant de déterminer

la CEC effective..................................................................................................................................... 9

Annexe B (informative) Résultats de la comparaison interlaboratoires..................................................... 14

Bibliographie .................................................................................................................................................... 16

© ISO 2007 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 23470:2007(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée

aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du

comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non

gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec

la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,

Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes

internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur

publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres

votants.

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne

pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L'ISO 23470 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 3, Méthodes

chimiques et caractéristiques du sol.
iv © ISO 2007 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 23470:2007(F)
Qualité du sol — Détermination de la capacité d'échange
cationique (CEC) effective et des cations échangeables à l'aide
d'une solution de trichlorure de cobaltihexammine
1 Domaine d'application

La présente Norme internationale spécifie une méthode de détermination de la capacité d'échange cationique

3+ 2+ 2+ + 2+ 2+ +

(CEC) et de la teneur en cations échangeables (Al , Ca , Fe , K , Mg , Mn , Na ) dans le sol à l'aide

d'une solution de trichlorure de cobaltihexammine utilisée comme réactif d'extraction.

NOTE Étant donné que le pH de la suspension de sol dans la solution de trichlorure de cobaltihexammine est voisin

du pH de la suspension dans l'eau, on considère que la présente méthode détermine la CEC effective, c'est-à-dire la CEC

au pH du sol.

La présente Norme internationale est applicable à tous les types d'échantillons de sol séchés à l'air qui ont été

préparés conformément à l'ISO 11464.

L'Annexe A donne les références et les résultats de la comparaison effectuée avec d'autres méthodes

(chlorure de baryum, acétate d'ammonium).
2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les

références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du

document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).

ISO 11464, Qualité du sol — Prétraitement des échantillons pour analyses physico-chimiques

3 Principe

Les cations retenus par un échantillon de sol sont échangés avec les ions cobaltihexammine d'une solution

aqueuse, sous agitation pendant (60 ± 5) min à une température de (20 ± 2) °C. La CEC est obtenue par

différence entre la quantité initiale de cobaltihexammine dans la solution et la quantité résiduelle mesurée

dans l'extrait après la réaction d'échange. La détermination de la concentration en cobaltihexammine dans

l'extrait peut être effectuée par mesurage spectrophotométrique direct, par dosage de l'azote ammoniacal

total ou par dosage des concentrations du cobalt total en solution.

Les quantités de cations échangés sont déterminées sur le même extrait par des méthodes spectrométriques

telles que la spectrométrie d'émission atomique à plasma à couplage inductif (ICP-AES).

NOTE 1 L'acidité échangeable peut également être mesurée dans l'extrait de cobaltihexammine.

NOTE 2 Lorsque les cations échangeables sont retenus dans des micropores accessibles aux ions ammonium mais

pas aux ions cobaltihexammine, la CEC et les valeurs des cations échangeables déterminées par la présente méthode

peuvent être inférieures à celles déterminées par la méthode utilisant l'acétate d'ammonium. Cela a été observé dans

certains sols contenant des allophanes et des imogolites, tels que les sols formés sur des roches volcaniques.

© ISO 2007 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 23470:2007(F)
4 Réactifs
Utiliser uniquement des réactifs de qualité analytique reconnue.

4.1 Eau distillée ou déminéralisée, exempte des éléments analysés et ayant une conductivité inférieure à

0,5 µS/cm.
4.2 Trichlorure de cobaltihexammine [Co(NH ) Cl ], solution à 0,016 6 mol/l.
3 6 3

Dissoudre, au milligramme près, 4,458 g de trichlorure de cobaltihexammine dans une fiole jaugée contenant

700 ml d'eau distillée (4.1). Ajuster au volume et homogénéiser.

NOTE On peut se procurer du trichlorure de cobaltihexammine auprès de Sigma-Aldrich ou Fluka .

4.3 Régulateur d'ébullition (par exemple pierre ponce en grains ou billes de verre).

4.4 Acide borique (solution à 40 g/l).
4.5 Indicateur de Tashiro.

Dissoudre 2,0 g de rouge de méthyle et 1,0 g de bleu de méthylène dans 1 000 ml d'éthanol à 95°.

4.6 Phénolphtaléine.
Dissoudre 1 g de phénolphtaléine dans 1 000 ml d'éthanol à 95°.
4.7 Solution d'hydroxyde de sodium, à 33 % (rapport de la masse au volume).
4.8 Acide sulfurique (H SO ), solution titrée à 0,025 mol/l.
2 4
4.9 Sulfate d'ammonium, pour analyses.
3+ 2+ 2+ + 2+ 2+ +
4.10 Solutions mères de Al , Ca , Fe , K , Mg , Mn , Na , à 1,000 g/l.

Ces solutions sont fournies avec une composition certifiée par une source réputée et font l'objet de contrôles

réguliers.
5 Appareillage
Verrerie et matériel courant de laboratoire, et notamment:

5.1 Balance analytique, dont le domaine d'incertitude de la pesée n'excédera pas ± 0,1 % de la masse de

la prise d'essai.

5.2 Récipients pour l'agitation, fermés hermétiquement, à parois rigides ou non, de volume compris entre

75 ml et 100 ml.
5.3 Distributeur de 50 ml, réglé à ± 0,25 ml du volume délivré.

5.4 Agitateur culbuteur, permettant la mise en suspension permanente du mélange sol/solution

d'extraction, placé dans un air ambiant à (20 ± 2) °C.

1) Sigma-Aldrich et Fluka sont des exemples de produits disponibles dans le commerce. Cette information est donnée à

l'intention des utilisateurs de la présente Norme internationale et ne signifie nullement que l'ISO approuve ou recommande

l'emploi exclusif du produit ainsi désigné.
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5.5 Filtres de papier à filtration lente, permettant de vérifier le niveau d'adsorption des ions

cobaltihexammine par le filtre; s'il ne peut pas être négligé par rapport aux valeurs de CEC mesurées, il

convient d'en tenir compte (voir 6.3).

5.6 Centrifugeuse et flacons à centrifuger appropriés, dont la vitesse et la durée de centrifugation

dépendent du type de la centrifugeuse et sont choisies en vue d'obtenir un surnageant limpide. 4 000 r/min

pendant 20 min suffisent généralement mais des précautions particulières doivent être prises en raison de la

forte teneur en ions cobaltihexammine fixés sur les particules colloïdales.

5.7 Appareillage de distillation, dont les différentes parties doivent être assemblées en assurant

l'étanchéité afin d'éviter toute perte d'ammoniac ou entraînement d'hydroxyde de sodium.

5.8 Microburette.

5.9 Spectrophotomètre, permettant de réaliser des mesurages à 380 nm et à 475 nm, muni d'une cuve de

10 mm de trajet optique.

5.10 Spectromètre d'émission atomique à plasma à couplage inductif (ICP-AES) ou spectromètre

d'absorption atomique par flamme.
6 Mode opératoire
6.1 Prise d'essai
Prétraiter le sol conformément à l'ISO 11464.

Si Q est le nombre de centimoles de charges positives apportées par un volume donné de solution de

cobaltihexammine, les centimoles de charges positives apportées par la prise d'essai doivent être comprises

entre Q/10 et Q/3 inclus, voir Tableau 1.
Tableau 1 — Prises d'essai (dans 50 ml de la solution décrite en 4.2)
CEC mesurée, cmol /kg < 2,5 2,5 à 5 5 à 10 10 à 32 32 à 64
Prise d'essai, g 10 10 5 2,5 1,25

Peser à 0,1 % près la masse choisie de la prise d'essai (voir l'ISO 11464) et la transférer dans un récipient

pour agitation (5.2).
6.2 Réaction d'échange

Ajouter 50 ml de la solution de trichlorure de cobaltihexammine (4.2) et agiter pendant (60 ± 5) min au moyen

de l'agitateur (5.4). Filtrer aussitôt sur le filtre (5.5) ou centrifuger (5.6). Recueillir le surnageant ou le filtrat

limpide. Effectuer les dosages dans les 24 h après l'extraction au plus tard, sinon s'assurer de la neutralité

des conditions de conservation.

Réaliser une solution de «blanc» dans les mêmes conditions mais sans la prise d'essai.

6.3 Détermination de la CEC
6.3.1 Dosage de l'azote ammoniacal par distillation
6.3.1.1 Mode opératoire

À l'aide d'une pipette, prélever 10 ml de l'extrait (6.2) et les introduire dans le ballon de l'appareil à distiller.

Compléter au volume avec de l'eau (4.1) jusqu'à environ 200 ml. Ajouter le régulateur d'ébullition (4.3).

Dans le récipient de récupération du distillat, ajouter 40 ml de la solution d'acide borique (4.4) et quelques

gouttes d'indicateur de Tashiro (4.5). Plonger l'extrémité placée en sortie du réfrigérant sur une profondeur

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d'au moins 1 cm dans le liquide de récupération. Ajouter quelques gouttes de phénolphtaléine (4.6) dans le

ballon à distiller.
Assembler l'appareillage en veillant à assurer son étanchéité.

Ajouter environ 10 ml de la solution d'hydroxyde de sodium (4.7) et chauffer progressivement le ballon de

façon à distiller environ 150 ml de liquide en 30 min. Au terme de cette durée, vérifier la neutralité du distillat

qui s'écoule de l'extrémité du réfrigérant au moyen de papier à la phénolphtaléine. Si la réaction est alcaline,

poursuivre la distillation.

Procéder au titrage de l'ammoniac par la solution titrée d'acide sulfurique (4.8).

Effectuer un titrage à blanc avec de l'eau en utilisant les mêmes réactifs. Le volume d'acide versé dans ce cas

n'excédera pas 0,1 ml.

Procéder à une vérification périodique de l'efficacité de l'appareillage en distillant un échantillon synthétique

contenant 5 mg d'azote apportés sous forme de sulfate d'ammonium (4.9). Le volume versé, corrigé du blanc,

doit être compris entre 6,95 ml et 7,35 ml inclus (pour une valeur théorique de 7,15).

Prélever ensuite 10 ml du blanc d'extraction et doser l'ammoniac de la même manière. En l'absence

d'absorption de la cobaltihexammine par le filtre notamment, utiliser la solution (4.2) pour réaliser cet essai.

6.3.1.2 Calcul de la CEC

La valeur de la capacité d'échange cationique, exprimée en centimoles de charges positives par kilogramme,

est donnée par l'équation suivante:
()VV−×2×c×50×100
T= (1)
2××Vm

V est le volume de la solution d'acide sulfurique versé pour l'essai à blanc, exprimé en millilitres;

V est le volume de la solution d'acide sulfurique versé pour l'essai, exprimé en millilitres;

c est la concentration de la solution d'acide sulfurique, exprimée en moles par litre;

V est le volume d'extrait et de blanc distillé, exprimé en millilitres;
m est la masse de la prise d'essai, exprimée en grammes.

Procéder à une vérification périodique de l'efficacité de l'appareillage en distillant

⎯ 10 ml de la solution de cobaltihexammine (4.2),
⎯ 5 ml de cette même solution.

La différence entre les deux volumes d'acide sulfurique (4.8) versés lors du titrage doit être comprise entre

9,7 ml et 10,3 ml inclus (pour une valeur théorique de 10,0).
6.3.2 Dosage spectrophotométrique
6.3.2.1 Étalonnage et mesurage

Le dosage spectrophotométrique de la cobaltihexammine en solution est réalisé à une longueur d'onde de

475 nm sans aucun prétraitement de la solution analysée. La fonction d'étalonnage doit être linéaire,

notamment dans la plus haute plage de concentrations. Le vérifier régulièrement à l'aide des solutions

suivantes: eau, solution 4.2, solution 4.2 diluée avec de l'eau aux 1/5, 2/5, 3/5, 4/5.

Si tel est le cas, pour une série de mesurages, calculer les coefficients de la droite d'étalonnage à l'aide de

deux solutions étalons: eau (4.1) et solution de trichlorure de cobaltihexammine (4.2).

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Transférer la solution d'essai dans le spectrophotomètre et noter la valeur de la densité optique; déduire la

quantité d'ions cobaltihexammine en solution. Soustraire cette concentration de celle contenue dans la

solution 4.2 pour obtenir la quantité fixée, q, en moles par litre (mol/l).
6.3.2.2 Correction de l'adsorption par le filtre

Transférer le blanc d'extraction dans le spectrophotomètre et noter la valeur de la densité optique; déduire la

quantité d'ions cobaltihexammine en solution. Soustraire cette concentration de celle contenue dans la

solution 4.2 pour obtenir la quantité fixée par le filtre, q , en moles par litre (mol/l).

6.3.2.3 Correction de l'influence de la matière organique soluble

En colorant l'extrait, la matière organique solubilisée durant l'extraction absorbe les radiations à 475 nm.

Lorsque les quantités solubilisées sont importantes, le mesurage de la CEC est affecté par ce phénomène.

On peut corriger cette interférence en procédant d'abord à un mesurage à 475 nm, puis à un autre à 380 nm.

Le rapport entre les densités optiques (DO) des solutions de cobaltihexammine pure, mesurées aux deux

longueurs d'onde précédentes, est de R = [DO(475)/DO(380)] = 8,13.

Le rapport entre les densités optiques des solutions contenant de la matière organique soluble, mesurées aux

deux longueurs d'ondes précédentes, est de R = [DO(475)/DO(380)] = 0,2. Cette valeur a été estimée en

procédant à des extractions de sols contenant des teneurs en matière organique variables en présence d'une

solution de chlorure d'ammonium à 0,05 mol/l.

Considérant X et X comme étant les densités optiques de la solution d'essai, mesurées respectivement à

1 2

475 nm et à 380 nm, la densité optique spécifique de la cobaltihexammine à 475 nm est donnée par :

DO = (X − R X )R /(R − R ) (2)
1 2 2 1 1 2

Une fois cette valeur obtenue, déduire la quantité réelle d'ions cobaltihexammine restant par rapport au

coefficient déterminé lors de l'étalonnage. Soustraire cette concentration de celle contenue dans la solution

4.2 pour obtenir la quantité échangée, q′, en moles par litre (mol/l).
6.3.2.4 Calcul de la CEC

Si m est la masse de la prise d'essai en grammes et V est le volume de solution de cobaltihexammine utilisé

en millilitres, on a
CEC = (300qV)/m, en cmol/kg (3)
Lor
...

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