ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 183
Скачиваний: 0
серебро, придающее воде красновато-оранжевую окрас ку (реакция окончена!):
К2Сг0 4 + 2 Ag NOs * 2KN03 + Ag2C r04. (3.29)
Задача по определению солености сводится к сле дующему:
—точно определить концентрацию раствора азотно кислого серебра;
—точно отмерить объемы исследуемой воды и за траченного раствора азотнокислого серебра.
Для отмеривания объема воды служат специальные пипетки с автоматической установкой уровня на нужной отметке (обычно 15 см3).
Для измерения объема затраченного раствора азот нокислого серебра служат бюретки, обязательными де талями которых являются трубки с делениями и двумя кранами. Установка уровня в трубке на нулевое деле ние производится либо вручную, либо автоматически.
Концентрация раствора азотнокислого серебра под бирается таким образом, чтобы израсходованное его количество, выраженное в делениях бюретки, было рав но содержанию хлора в пробе воды, выраженному в промилле. Такая концентрация получится, если в 1 л дистиллированной воды растворить 36,9 г химически чи стого азотнокислого серебра. Однако, учитывая некото рое загрязнение азотнокислого серебра, берут его не сколько большее количество (37,1 г на 1 л воды). Фак тически же получившаяся концентрация раствора азот нокислого серебра определяется путем титрования этим раствором так называемой «нормальной» воды, содер жание солей в которой искусственно доведено до стан дарта (S = 35°/oo; Cl = 19,38%о). Соленость морской воды титрованием на хлор определяется в такой последова тельности.
1. Титрованием «нормальной» воды определяют а — показатель концентрации (титра) раствора азотно кислого серебра:
a ^ N — Ä, |
(3.30) |
где УѴ=19,38%о — содержание хлора в «нормальной» воде;
А — израсходованное количество раствора азотно кислого серебра (отсчет бюретки).
91
2. Титрованием исследуемой воды определяют израс ходованное количество раствора азотнокислого серебра (отсчет бюретки а).
3.Выбирают по а и а из таблицы 146 Океанологиче ских таблиц Н. Н. Зубова поправку титрования К.
4.Вычисляют содержание хлора в исследуемой воде
С1%о = а + К. |
(3.31). |
5. Определяют, используя соотношение (3.26), соле ность морской воды (с помощью таблицы 7 [24]).
Главными достоинствами аргентометрического мето да являются простота установки, независимость от тем пературы, возможность объективного контроля (титро ванием «нормальной» воды) и, наконец, высокая точ ность определений (со средней квадратической ошибкой, равной ±0,02% о, признанной в океанографии совершен но необходимой). Однако существенные недостатки, и прежде всего невозможность автоматизации процесса измерения,, затруднительность анализа при качке, зави симость результатов определений от субъективных фак торов и относительно высокая стоимость определений, связанная с расходованием около 1,5 г азотнокислого серебра на каждую пробу воды, превращают этот су губо лабораторный метод в контрольный, предназначен ный в основном для тарирования и проверки аппара туры, основанной на физических методах определения солености.
Ф и з и ч е с к и е м е т о д ы о п р е д е л е н и я с о л е но с т и. Непосредственное определение солености, на пример, выпариванием проб воды с последующим взве шиванием сухого остатка практически невыполнимо, так как при этом улетучиваются не поддающиеся учету ко личества двуокиси углерода и паров хлористого водо рода.
Однако известно и другое: все .физические свойства морской воды могут быть представлены как функции ее температуры, солености и давления. По этому принципу соленость можно определить косвенно, вычислением ее на основании функциональных зависимостей по извест ной температуре морской воды и одной из других ха рактеристик ее физического состояния (электропровод ности, коэффициенту преломления света, скорости зву ка или удельному весу). Результаты определения этих
92
косвенных показателей коррелируются затем с величи ной солености морской воды. Если при применении хи мических методов соленость определяется по хлорности, то при применении физических методов хлорность определяется после солености.
Трудность чисто физических методов заключается прежде всего в их высокой чувствительности к измене ниям температуры. Если в качестве критерия точности определения солености принять величину ±0,02 % о, то при физических методах определений должны выдержи ваться следующие точности измерения температуры: ±0,025°— по электропроводности, ±0,035° — по коэф фициенту преломления света, ±0,060° — по удельному весу и ±0,008° — по скорости звука.
Э л е к т р о с о л е м е р ы . Среди всех чисто физиче ских методов определения солености морской воды наи более перспективным оказался метод измерения удель ной электропроводности с помощью электросолемеров. Морская вода, являясь почти полностью диссоциирован ным электролитом, хорошо проводит электрический ток, что обусловлено перемещением ионов под влиянием электрического поля: под действием приложенного по стоянного электрического напряжения, которое по своей величине превышает напряжение распада электролита, между электродами, погруженными в морскую воду,
возникает электрический ток. Удельная |
электрическая |
||
проводимость Y электролита определяется по закону |
|||
Ома для тока в жидкостях из выражения |
|
||
|
Т= Ліа (и+ + к_). |
(3.32) |
|
где |
/ — коэффициент, |
учитывающий |
электростати |
|
ческие силы междуионного притяжения; |
||
|
у;— концентрация |
электролита; |
|
а— коэффициент диссоциации, равный отноше нию числа молекул, диссоциированных на ионы, к общему числу молекул растворен
ного вещества; и+, и~ — подвижности ионов, т. е. средние скорости
движения положительных и отрицательных ионов под действием электрического поля, напряженность которого равна единице.
Следовательно, по величине электропроводности элек тролита можно судить о его концентрации. В основу
93
конструкции всех солемеров и положено измерение электропроводности, как меры концентрации ионов в морской воде, с помощью электролитических преобразо вателей. Отличительной особенностью измерения соле ности этим методом является большой диапазон изме нения удельной электропроводности от 0 до 64 мСм/см при изменении солености от 0 до 39%0 и температуры от 0 до +30°.
Вопрос влияния давленияна электропроводность морской воды изучен еще недостаточно подробно; от дельные исследования показывают, что заметное влия ние ощутимо лишь на значительных океанских глуби нах, поэтому в дальнейшем оно приниматься в расчет не будет. Однако сильная зависимость электропроводно сти от температуры электролита должна быть всегда учтена.
Можно выделить два типа конструкции электросо лемеров: портативные лабораторные установки для определения солености добытых проб воды и телеметри ческие (дистанционные) приборы для измерения соле ности непосредственно за бортом на различных глу бинах.
По принципу измерения солемеры могут быть индук тивные и кондуктометрические.
И н д у к т и в н ы й м е т о д измерения электропро водности морской воды применен в лабораторном соле мере СОЛ-65, основанном на принципе измерения э. д. с.
взаимоиндукции, возникающей в обмотке |
одного из |
двух тороидальных трансформаторов. |
Индуктивная |
связь между трансформаторами осуществляется иссле дуемой водой, образующей виток связи. Величина связи зависит от электропроводности исследуемой воды. На пряжение, подаваемое на одну из катушек тороидаль ного трансформатора, индуктирует через виток связи (воду) э. д. с. в другой катушке трансформатора. При введении поправок на температуру солемеры индуктив ного типа обеспечивают высокую точность измерений со
средней квадратической |
ошибкой ± 0,01 %о- К тому же |
прибор является практически безынерционным. |
|
Электросолемеры |
к о н д у к т о м е т р и ч е с к о г о |
т и п а основаны на измерении сопротивления раствора в сосуде с платиновыми электродами. Измерительная схе ма таких солемеров представляет собой уравновешен
94
ный измерительный мост, для питания которого приме няют переменный ток, чтобы избежать электролиза рас твора.
Мост регулируется таким образом, чтобы он был уравновешен, когда исследуемая вода имеет соленость, равную эталону (3 5 % о ). Если соленость не равна 3 5 % 0, мост разбалансируется, в измерительной диагонали по является ток разбаланса.
Электросолемер кондуктометрического типа исполь зован в блоке солености (рис. 15) для дистанционного измерения и регистрации солености на различных глу бинах (УТСГ-1).
Датчик солености этой установки является одновре менно чувствительным элементом (преобразователем) и частью схемы измерительного моста. Он представляет собой трехэлектродную электролитическую ячейку (жид костный резистивиметр), заполняющуюся при погруже нии морской водой,— измеряется электропроводность столба воды постоянных геометрических размеров. Тер мокомпенсация достигается автоматическим введением поправок на температуру от блока температуры с по мощью специального потенциометра. Солемеры этого типа обеспечивают точность измерений со средней ква дратической ошибкой ± 0 , 1 — 0,2°/оо. Они к-тому же не стабильны в работе из-за разрушения, поляризации и биологического обрастания электродов.
О п р е д е л е н и е с о л е н о с т и м о р с к о й в о д ы по п р е л о м л е н и ю с вета . Пробы морской воды раз ной солености при одной и той же температуре имеют различные коэффициенты преломления света. В интер ферометре— приборе, где использован этот принцип, параллельный пучок лучей пропускается частично через трубку с «нормальной» водой, частично через трубку с исследуемой водой. Если исследуемая вода имеет соле
ность, отличающуюся от «нормальной» (3 5 % о ), |
то воз |
||||
никает разность |
хода |
лучей |
|
|
|
|
Ь = 1(п0— п ) , |
|
|
(3 .3 3 ) |
|
где I — длина |
трубки; |
света |
для |
«нор |
|
п0 — коэффициент |
преломления |
||||
мальной» воды; |
света |
для |
иссле |
||
п — коэффициент |
преломления |
||||
дуемой |
воды. |
|
|
|
|
95
Рис. 15. Принципиальная электрическая схема блока солено сти установки УТСГ-1:
о — датчик солености |
(трехэлектродная электролитическая ячейка); |
о — вторичный |
прибор (измерительный мост типа МС-1) |
Если пучок лучей пропустить через узкую щель, то вследствие разности хода образовавшиеся интерферен ционные полосы оказываются сдвинутыми. Величина
сдвига коррелируется затем с величиной разности соле ностей.
О п р е д е л е н и е с о л е н о с т и м о р с к о й в о д ы по ее у д е л ь н о м у весу. Удельный вес морской воды может быть определен с помощью ареометров по
стоянного |
веса, а |
соленость вычислена по удельному |
весу на |
основании |
эмпирических зависимостей (3 26) |
и (3.40). |
|
|
При производстве измерений в береговой лабора тории можно определить соленость пробы с точностью ±0,04 0,08 % о. Зависимость результатов ареометриро-
вания от качки делает прибор малопригодным для ра боты в судовых условиях.
Растворенные газы. Растворенные газы являются не отъемлемой частью состава вод океана. Из них наи
большее |
значение имеют |
атмосферные газы: кисло |
||
род 0 |
2, |
азот N2 и двуокись |
углерода С 02, в |
некоторых |
морях |
встречаются сероводород H2S и метан |
СН4. При |
сутствие газов в морской воде объясняется поступле нием их молекул из атмосферы через границу раздела воздух вода, а также в результате химических и био
логических процессов, протекающих как в самой толще воды, так и на дне Мирового океана.
Процесс растворения газов в воде является обрати мым. Он характеризуется притоком газов из атмосферы в океан и одновременной отдачей океаном излишков газов в атмосферу в соответствии со степенью насыще ния воды отдельными газами. При равной скорости про текания этих процессов наступает подвижное равнове сие между концентрациями газа в воде и в атмосфере (равновесие, но не равенство концентраций). Величина концентрации газа в морской воде при наступлении равновесия характеризует величину растворимости дан ного газа. Растворимость газов в морской воде прямо пропорциональна парциальному (частичному) давле нию данного газа над поверхностью океана и обратно пропорциональна температуре и солености морской воды. Концентрацию растворенных в морской воде га зов''- обычно выражают в абсолютной форме через ко
97