Dosage du carbone organique dans les terres

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Dosage du carbone organique dans les terres

Gaelle Pichard

To cite this version:

Gaelle Pichard. Dosage du carbone organique dans les terres. Annales Agronomiques, INRA, 1935,

5, pp.553-558. �hal-02731572�

firn. 2.05-

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DOSAGE

DU CARBONE ORGANIQUE

DANS LES TERRES

PAR

G. PICHARD

Directeur adjoint à la Station Centrale d'Agronomie, Versailles

La présence de carbonate de chaux, en quantités souvent très importantes dans les sols, apporte, dans la détermination du carbone qui y est contenu à l'état de combinaisons orga- niques, une source d'erreur qui depuis longtemps déjà a attiré l'attention.

Divers auteurs, pour obtenir des résultats plus exacts, ont proposé de détruire préalablement les carbonates à l'aide d'une solution acide et d'effectuer le dosage après dessiccation de la matière. Ce sont : Müntz et Lainé (1) avec l'aride chlorhydri- que, R. Warington et W.-A. Peake (2) avec l'acide sulfureux en solution concentrée, G. Loges (3) puis F. Terlikœwski (4) avec l'acide phosphorique; dans ce dernier cas, les phosphates fusibles qui se forment peuvent enrober le carbone et le sous- traire, au moins partiellement, à l'action de l'oxygène.

Spithost (5) a recommandé l'emploi de la méthode de Ter- Meulen à une température assez élevée pour dissocier tout le carbonate, puis reconnaissant l'impossibilité d'y parvenir quand la teneur dépasse 5 % il a essayé l'addition de soufre en quantité insuffisante pour décomposer tout le carbonate.

Ce mode opératoire ne lui a pas donné entière satisfaction.

Il faut ajouter que rien ne permet de déterminer la fin de la dissociation au cours de l'analyse, ce qui oblige à contrôler

(1) Recherches sur la nitrification intensive (Berger-Levrault, 1908), 1). 9.

(2) Ber. d. Chem. Ges., XIII, 2096.

(3) Zeit. f. anal. Chem., XXII, 619.

(4) Zeit. f. Pflanzenernâhrung, A, 23, p. 115, 1932.

(5) Compte rendu 2" Commission pour les sols alcalins, Au. bit. de la Science du sol, vol. I, 1933, p. 113.

554 ANNALES AolloNomiouEs

la disparition des carbonates après la combustion et à les éva- luer, s'il en reste encore. Cela revient à doser l'anhydride car- bonique sur deux prises d'essai, avant et après la combustion, et à corriger les résultats qu'elle fournit à l'aide de la diffé- rence entre les deux déterminations de CO'.

Le carbone est donc obtenu par différence et son dosage entaché des erreurs de la détermination des carbonates.

Il paraît donc préférable d'effectuer la combustion à une température et dans des conditions telles que le carbonate de chaux ne soit pas altéré.

Principe de la méthode

Les travaux de Sainte-Claire Deville, de Debray et de Lechâ- tellier ont établi que le carbonate de chaux, dont la tension de dissociation, pratiquement nulle à 440 0 atteint 27 mm. de mercure à 547 0 , est reformé quand la chaux se refroidit dans une atmosphère contenant CO' en quantité suffisante. Ils mon- trent que le carbonate de chaux ne sera pas altéré s'il est possible de brûler la matière organique des sols au-dessous de 440 0 et que s'il est nécessaire d'élever davantage la tem- pérature, sa dissociation ne se poursuivra pas si l'on maintient dans l'atmosphère du tube une proportion de CO' suffisante pour la limiter.

Ces conditions peuvent être réalisées (1) :

Ter Meulen (2) a signalé qu'il est possible d'obtenir avec certitude la combustion complète des composés organiques entre 400 et 450°. L'expérience montre que ce résultat peut être atteint avec les matières organiques des terres, des ter- reaux et des tourbes dans les mêmes limites de température, en atmosphère d'oxygène humide si les gaz formés subissent l'action d'un excès d'oxygène en présence de platine chauffé.

Le maximum de température nécessaire (450°) correspond pour COaCa à une tension de dissociation d'environ 3 min. de mercure que la présence de 0,5 % de CO' dans l'atmosphère environnante suffit à limiter.

Il n'a pas été nécessaire de créer un appareil pour réaliser ces conditions, niais seulement de modifier légèrement celui proposé par Dennstedt pour le dosage du carbone dans les

(1) La dissociation du carbonate de magnésie qui commence peu au- dessus de 200 0 ne permet pas d'appliquer ce mode opératoire aux terres dolomitiques.

(2) Nouvelles méthodes d'analyse chimique organique (Dunod), p. 1.

DOSAGE DU CARBONE ORGANIQUE 555 composés organiques (1), afin de permettre l'emploi de grosses prises d'essai (10 gr.).

Dennstedt a démontré que le carbone de tous les composés organiques est intégralement transformé en anhydride car- bonique par un excès absolument indispensable d'oxygène, en présence d'une petite quantité de platine dont l'état physique importe peu s'il est convenablement chauffé. Il a établi en outre que auelques grammes de bioxyde de plomb placés dans une nacelle et chauffés à 160-180' suffisent à fixer quantita- tivement les oxydes de l'azote et du soufre, ainsi que le chlore et le brome.

Description de l'appareil

L'appareil comprend d'abord une source quelconque d'oxy- gène dont il est possible de régler le débit, cylindi e de gaz comprimé ou gazomètre, puis un laveur (A) contenant une

solution de potasse, relié par 2 voies munies chacune d'un compte-bulles (Bi et B.) rai tube à combustion.

(B) Ce tube en verre peu fusible, étiré à son extrémité pos- térieure, est muni d'une tubulure latérale au tiers antérieur de sa longueur; il a un diamètre intérieur de 22-24 mm. et environ 80 cm. de long; il contient quelques grammes de bioxyde de plomb en une nacelle (F), du platine (2) qui est

(1) Dtsche Chem. Ges., t. 38, p. 3729-3733 et Zeit. fiirangew. Chem., t. 19, p. 517 à 520. (Descriptions et figures.)

(2) Nacelle contenant du quartz platiné, toile, lame enroulée ou repliée en étoile.

AGROlg. (fine SÉRIE) 38

856 ANNALES AGRONOMIQUES

le catalyseur d'oxydation (G), et la terre à analyser (10 gr.) dans une nacelle poreuse (H).

(C) un support spécial permet de maintenir et de chauffer le tube, il est muni de couvercles (Ci), d'une étuve à air (C.) et d'une gouttière qui s'étend de l'étuve à air à l'extrémité du support et n'a pas été représentée.

3 brûleurs assurent le chauffage : le plus faible (D) main- tient le bioxyde de plomb au-dessous de 200 0 , le plus fort (Di) élève la température du catalyseur au rouge, • et le troisième (1) , ) chauffe la matière à analyser; deux absorbeurs, E et contiennent la solution de soude titrée qui fixera l'anhydride carbonique; la pression que ces brûleurs déterminent dans le tube est annulée par un aspirateur qui termine l'appareil.

Mode opératoire

Le laveur et les compte-bulles sont munis d'une solution de potasse, le bioxyde de plomb, le catalyseur et la. terre à ana- lyser placés dans le tube à combustion, réuni d'une part aux compte-bulles et de l'autre aux absorbeurs; ceux-ci ont reçu une quantité de soude demi-normale telle que le contenu du premier puisse absorber la totalité de l'anhydride carbonique formé (10 gr. de terre à 3 % de carbone correspondent à 50 cc.

Na01-IN/2); l'aspirateur est mis en marche, l'oxygène envoyé par l'arrivée primaire (B1), le catalyseur chauffé au rouge et l'air de l'étuve qui contient Pb0 2 amené à 200"

On règle alors le débit de l'oxygène à raison d'une bulle par seconde par l'arrivée secondaire, et environ 3 à 4 fois moins par l'arrivée primaire, puis on chauffe modérément la terre à analyser pour obtenir une gazéification progresshe des matiè- res organiques, qui doit être assez lente pour permettre de maintenir dans les gaz passant sui le catalyseur, l'excès indis- pensable d'oxygène. L'apparition de matières jaunes ou brunes dans les absorbeurs ou dans le tube indique que des composés organiques ont échappé à l'oxydation, que la gagéification des dérivés carbonés a été trop rapide et que, par conséquent, les résultats obtenus seront erronés. Pendant cette phase de la combustion, il est indispensable de ne pas élever la tempé- rature de la terre à analyser au-dessus de 440°, car l'atmo- sphère réductrice qui l'entoure est incompatible avec l'exis- tence de

dc,

DOSAGE DU CARBONE ORGANIQUE 57 rapidement l'oxydation du carbone qui colore la terre en noir, d'élever la température jusqu'à 450 0 , la lenteur du courant d'oxygène primaire laisse CO s'accumuler dans le tube autour de la nacelle et quand la couleur noire de la terre est disparue depuis 10 à 15', il suffit de laisser refroidir l'échantillon avant de chasser les gaz vers les absorbeurs.

Puis, le contenu des absorbeurs réuni dans un verre avec l'eau distillée privée d'acide carbonique qui a servi à les rin- cer, est titré rapidement avec S0 31-1' N/2 en présence de phta- léine.

La différence entre les quantités d'acide sulfurique employées pour saturer la soude avant et après l'absorption de CO' donne la quantité de carbone.

1 cc. S02H2 1■1,12 = 0 gr. 006 de carbone..

La détermination de CO' par titrage tend à fournir des résultats un peu forts, car il n'est pas possible d'éviter l'accès de ce gaz contenu dans l'air. D'autre part, le calcium fixé à l'état d'humate ou de sels organiques relient une certaine quantité de CO'. Ces deux erreurs de sens contraire sont de faible importance, la première ne pourrait devenir nuisible que pour de très faibles quantités de carbone, la seconde ne dépasse pas 2 % de la quantité dosée de cet élément.

Vérification de la méthode

COMBUSTION DE SUCRE EN PRÉSENCE DE

a:Ma

Les composants du mélange exactement pesés sônt humec- tes dans la nacelle afin de rendre le contact plus intime, puis

séchés.

Un thermomètre est placé dans le tube à combustion de telle sorte que son réservoir repose au milieu de la nacelle et que la colonne de mercure reste dans le tube (afin de n'avoir pas à tenir compte de la correction).

Les résultats de quatre essais effectués dans des conditions de température différentes sont exposés au tableau suivant :

1 2 3 4

1" Phase : gazéification.

Durée (minutes) ..

Température 15'

300' 15,

380' 15'

4000 15' 4000 2° Phase : chauffage final.

Durée (minutes) 55' 35' 30/ 20'

Température 380° 420° 4600 510°

558 ANNALES AGRONOMIQUES

Température au balayage des gaz

1 2 3 4

360 0 400 0 200' 100°

Carbonate de chaux employé (mgr.) 1407 1478 1325 1532

- retrouvé 1405 1474 1322 1520,5

Perte en carbone 0,5 1 0,8 3

Sucre employé (mgi.) 309 292 305 315

Carbone calculé 130 123 127,5 131,5

- retrouvé 128 (1 ) 126 129 137

(1) Le carbonate de chaux au fond de la nacelle présentait encore une légère

teinte grise provenant du carbone non brûlé.

L'examen de ces résultats montre que l'élévation de la tem- pérature réduit la durée de la combustion, mais qu'au delà d'une certaine limite (essai n ° 4, 510') le dispositif employé devient impuissant à limiter la dissociation de COICa. La com- paraison des' essais 2 et 3 montre l'avantage qu'il y a à laisser refroidir la nacelle avant de commencer le balayage des gaz.

Nous joignons à titre d'exemple quelques analyses de terres contenant des quantités croissantes de carbonate de chaux;

elles ont été effectuées dans notre laboratoire par M. P. Anne.

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CO'Ca %

Matières organiques par cal- cination, Ço

Carbone trouvé, % - • ..•

Rapport C/N

Matières organiques : CX ..

0,2 3,65 2,17 10,4

1,68 1,10 8,41 4,79 10,42 1,75

3,47 5,79 3,50 12,50 1,65

29,0 23,30 12,42 13,05 1,87

65,9 4,16 2,20 10,0

-1,89 84,0

3,64 1,82 9,4 2,00

Conclusion

La méthode de Dennstedt permet, si elle est employée dans les limites de température convenables, entre 400 et 450', de brûler le carbone organique des sols en laissant pratiquement inaltéré le carbonate de chaux qu'ils contiennent.