РД 52.10.243-92 Руководство по химическому анализу морских вод

ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ (рН)

Водородным показателем рН называют отрицательный логарифм концентрации ионов водорода [Н], содержащихся в водном растворе: . Экспериментально найдено, что в чистой воде [Н] = [ОН] и составляет 10 г-ион/л, т.е. в нейтральной среде рН=7,0, в кислой рН<7,0, а в щелочной рН>7,0. Важно, однако, помнить, что в действительности ионы водорода в водном растворе не находятся в свободном виде, так как в результате сильных водородных связей с нейтральными молекулами воды они очень легко образуют так называемые ионы оксония НO.

Значение рН морской воды зависит от ее солевого состава, содержания растворенных газов и органических соединений. Оно регулируется углекислотно-карбонатной системой, которая является наиболее сильным буфером морских вод и изменяется в открытом море в сравнительно узком диапазоне 7,7-8,6. Однако даже небольшие изменения рН имеют громадное значение для процессов, происходящих в толще морской воды.

Для определения рН применяют визуально-колориметрический и потенциометрический методы [1]-[3].

1. Колориметрический метод*

________________

* Методика колориметрического определения рН метрологически не аттестована.

1.1. Сущность метода анализа

Колориметрическое определение рН заключается в том, что окраску пробы морской воды с введенным в нее индикатором сравнивают с окраской буферных эталонов стандартной шкалы с тем же индикатором, точные значения рН которых установлены электрометрическим методом. Сравнение ведут визуально по интенсивности и оттенку основного цвета. Стандартные буферные растворы готовят из борной кислоты и буры в определенных концентрациях и запаивают их в ампулы из белого стекла, набор которых и составляет стандартную шкалу. Обычно применяют шкалу с интервалом значений рН=0,05...0,10.

В качестве индикаторов используют растворы крезолового красного, тимолового синего и бромтимолового синего, которые применяют в зависимости от диапазона рН. Первый индикатор наиболее пригоден в интервале 7,6-8,2; второй - 8,2-9,1; а третий применяют при рН<7,3.

Стандартные шкалы выпускают двух видов: для морских и пресных вод. Они отличаются тем, что буферные растворы для морских вод готовят с добавлением хлористого натрия, а для пресных - без него. Поэтому недопустимо использовать шкалу для пресных вод при определении рН морской воды и наоборот.

Нельзя работать со шкалой при ярком солнечном свете, так как индикаторы при этом выцветают. Ящик шкалы в нерабочем состоянии должен быть плотно закрыт, и его следует открывать только на время сравнения окрасок. При соблюдении всех предосторожностей шкалу можно использовать не более 6 месяцев, после чего ее следует заменить.

К недостаткам визуального колориметрического определения рН относятся субъективность цветового восприятия оператора и факторы, связанные с присутствием естественных примесей в пробе морской воды: окислителей, восстановителей, взвешенных и коллоидных частиц, а также наличие у морской воды собственной окраски.

1.2. Средства измерений, оборудование, материалы и реактивы

Для выполнения анализа применяются:

шкала рН ГМ-57. В комплект шкалы входят: набор стандартных буферных растворов, запаянных в ампулы; микропипетки для индикаторов; растворы индикаторов в двух склянках; ящик с гнездами для хранения пробирок с буферными растворами, пипеток, термометра и склянок с индикаторами. К комплекту в отдельной таре приложены запасные растворы индикаторов. Все принадлежности уложены в ящик с гнездами. На внутренней стороне крышки ящика находится паспорт шкалы с указанием диапазона буферных растворов и индикаторов, объема пробы и количеств добавляемого в пробу индикатора;

пробирки - по ГОСТ 10515 для отбора и обработки проб, равные по диаметру ампулам буферных растворов; они должны быть пронумерованы, иметь хорошо подогнанные пробки и кольцевую черту, соответствующую объему отбираемой пробы;

штатив для пробирок - по ТУ 64-1-2669;

компаратор для колориметрирования в темное время суток (рис.7);

термометр - по ГОСТ 215;

пластинка молочного стекла (или белый лист плотной бумаги) - для фона.

Рис.7. Размещение ампул в компараторе при определении рН окрашенных и мутных морских вод

1.3. Отбор проб