Химический состав морской воды реферат
Обновлено: 05.07.2024
С точки зрения химика молекула воды представляет собой соединение одного атома кислорода с двумя атомами водорода.
В повседневной жизни мы обычно имеем дело с пресной водой, в которой почти нет посторонних примесей.
Та жидкость, которая заполняет океан, строго говоря, представляет собой не воду, а довольно крепкий рассол.
В каждом килограмме морской воды содержится в среднем 35 граммов различных солей.
По данным академика А. Виноградова, в водах Мирового океана обнаружены все известные химические элементы. Конечно, в морской воде растворены не сами элементы, а их химические соединения, диссоциированные на анионы и катионы.
В литре воды больше всего обыкновенной поваренной соли (27,2 грамма). Отсюда понятно, почему вода в море такая соленая. Хлористый магний (3,8 грамма) и сернокислый магний (1,7 грамма) придают морской воде горький вкус. Довольно много в ней содержится сернокислого калия (1,3 грамма) и сернокислого кальция (несколько менее грамма). В своей совокупности эти соли составляют 99,5 процента растворенных в морской воде веществ. Таким образом, на долю всех остальных элементов приходится всего 0,5 процента.
Несмотря на сравнительно небольшую концентрацию, общее количество солей в водах Мирового океана исчисляется поистине астрономической величиной 4,8 × 1016 тонн, поэтому извлечение их для бытовых и промышленных нужд не влияет на состав морской воды, и можно сказать, что в этом отношении океан неисчерпаем.
Издавна человек путем выпаривания получал из морской воды пищевую соль. Особенно развиты морские соляные промыслы в тропических странах, где соль получают, отгораживая дамбами мелководные участки вблизи берега. Так как концентрация поваренной соли выше, чем остальных солей, она первая выпадает в осадок при выпаривании. Осевшие на дне кристаллы извлекают из так называемого маточного раствора и промывают пресной водой для удаления остатков солей магния, придающих продукту горький вкус. Этим же методом извлекают из моря различные соли для химической промышленности.
Сейчас в море добывается примерно четвертая часть необходимой человечеству поваренной соли, остальные три четверти получают из соляных копей. В большинстве случаев эта каменная соль обязана своим происхождением прибрежным отложениям древних морей.
Можно с уверенностью сказать, что в, дальнейшем добыча поваренной соли из моря возрастет, так как залежи каменной соли, как и любых других полезных ископаемых, обречены на более или менее быстрое истощение. Используется поваренная соль как непосредственно, так и для получения из нее натрия и хлора.
Мир редких насекомых России
На втором месте в списке веществ, растворенных в морской воде, стоят соли магния. Этот металл находит широкое применение в легких и прочных сплавах. Он пользуется всевозрастающим спросом, в первую очередь в самолетостроении.
Магний входит в состав целого ряда минералов (например, доломитов), и потому его добыча была налажена в горнорудной промышленности. В настоящее время благодаря развитию техники морскую воду следует считать самым лучшим источником для получения магния, так как в каждом ее кубическом метре содержится 1,3 килограмма этого металла.
Первая, а затем вторая мировые войны заставили Англию и США искать новые источники для получения магния в связи с тем, что главнейшие рудные районы находились в руках враждебной Германии. Тогда-то и началось промышленное получение этого ценного стратегического сырья непосредственно из моря.
Достигнутые успехи позволили настолько снизить себестоимость магния, извлекаемого из морской воды, что в настоящее время он стоит значительно дешевле металла, получаемого из руд. В 1914 году на нью-йоркском рынке 1 килограмм магния стоил 10 долларов, а в 1943 году – всего 26 центов, хотя потребность в нем не упала, а возросла. Технология извлечения магния из морской воды основана на переводе его растворимых солей в нерастворимые соединения путем осаждения известью.
Морская вода содержит даже золото, правда в ничтожном количестве – всего 0,00001 грамма на кубический метр. Блеск этого металла всегда притягивал к себе взоры различного рода авантюристов.
Еще до второй мировой войны на морское золото позарилась Германия. Немецкие химики подсчитали, что в Мировом океане растворено в виде солей около 10 миллионов тонн золота, причем самый его источник находится буквально под боком – в Северном, или Немецком море.
Еще до второй мировой войны на морское золото позарилась Германия. Немецкие химики подсчитали, что в Мировом океане растворено в виде солей около 10 миллионов тонн золота, причем самый его источник находится буквально под боком – в Северном, или Немецком море.
Хотя попытка получить из моря золото, и закончилась на первых порах неудачно, ученые не теряют надежды подойти к решению этой проблемы с другой стороны, применив не химические, а биологические способы.
Дело в том, что многие морские организмы обладают способностью накапливать в своем теле различные вещества, извлечение которых из морской воды пока еще совершенно недоступно человеку. Так, в крови рыб процентное содержание железа в тысячи раз превышает его содержание в морской воде. Некоторые моллюски накапливают в своем теле медь, асцидии – ванадий, радиолярии – стронций, медузы – цинк, олово и свинец, губки и водоросли йод.
Извлекать йод непосредственно из моря – дело совершенно нерентабельное, но получать этот галоген из высушенных бурых водорослей не только возможно, но и очень выгодно.
Биологи Плимутской морской биологической станции (Англия), изучая один из видов асцидий (низших хордовых животных), обнаружили в их теле крайне редкий элемент – ниобий. Только позднее было установлено, что следы ниобия имеются и в воде Плимутского залива.
Собирая или искусственно разводя животных накопителей, можно наладить получение таких веществ, которые в самой морской воде содержатся в ничтожных концентрациях.
Говоря о химическом составе морской воды, необходимо остановиться на соединениях углерода, азота и фосфора. В каждой тонне морской воды содержится этих веществ совсем немного – 30, 17 и 0,1 грамма соответственно. Однако они играют весьма важную роль, так как входят в качестве обязательных компонентов в состав всех клеток и тканей растений и животных.
Если морские организмы обычно не испытывают недостатка в углероде, то очень часто их размножение и рост лимитируются нехваткой солей азота и фосфора.
Бурная весенняя вспышка развития растительного планктона дает пищу целой цепи существ от мельчайших рачков до китов. Но вот проходит некоторое время, и размножение одноклеточных водорослей прекращается.
Еще не все пространство океана заполнено ими, еще солнце дает вполне достаточно тепла и света, но иссякли запасы солей азота и фосфора, и жизнь начала замирать.
Проведенные опыты показывают, что стоит добавить в морскую воду эти биогенные (то есть дающие жизнь) соли, как фитопланктон снова начинает размножаться.
Процентное соотношение солей в морской воде повсюду и всегда одинаково. Исключение составляют только эти биогенные соли – они то исчезают почти полностью, входя в состав тела различных морских организмов, то (после их гибели и разложения) снова поступают в морскую воду, и на их основе развивается следующее поколение.
Конечно, получать пресную воду из морской можно методом выпаривания, но такие установки крайне громоздки и требуют большого количества топлива. Выгоднее и проще было запасать ее и возить с собой. Однако в середине XX века положение изменилось.
Резкое увеличение потребления пресной воды развивающейся промышленностью и растущим народонаселением привело к сокращению ее запасов, и взоры людей обратились к океану с его необъятными водными ресурсами.
На морских побережьях, где нет своих источников пресной воды, ее также извлекают из океана. Такой водой пользуются, например, жители острова Кюрасао находящегося в Карибском море. Эта же вода идет здесь и на промышленные предприятия, ею же снабжают заходящие корабли, не имеющие своих опреснителей.
Уникальная атомная установка по опреснению морской воды работает и у нас на Мангышлаке. Можно не сомневаться, что в будущем основным источником пресной воды будут не реки и озера, а океан.
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
Химический состав морской воды
С точки зрения химика молекула воды представляет собой соединение одного атома кислорода с двумя атомами водорода.
В повседневной жизни мы обычно имеем дело с пресной водой, в которой почти нет посторонних примесей.
Та жидкость, которая заполняет океан, строго говоря, представляет собой не воду, а довольно крепкий рассол.
В каждом килограмме морской воды содержится в среднем 35 граммов различных солей.
По данным академика А. Виноградова, в водах Мирового океана обнаружены все известные химические элементы. Конечно, в морской воде растворены не сами элементы, а их химические соединения, диссоциированные на анионы и катионы.
В литре воды больше всего обыкновенной поваренной соли (27,2 грамма). Отсюда понятно, почему вода в море такая соленая. Хлористый магний (3,8 грамма) и сернокислый магний (1,7 грамма) придают морской воде горький вкус. Довольно много в ней содержится сернокислого калия (1,3 грамма) и сернокислого кальция (несколько менее грамма). В своей совокупности эти соли составляют 99,5 процента растворенных в морской воде веществ. Таким образом, на долю всех остальных элементов приходится всего 0,5 процента.
Несмотря на сравнительно небольшую концентрацию, общее количество солей в водах Мирового океана исчисляется поистине астрономической величиной 4,8 × 1016 тонн, поэтому извлечение их для бытовых и промышленных нужд не влияет на состав морской воды, и можно сказать, что в этом отношении океан неисчерпаем.
Издавна человек путем выпаривания получал из морской воды пищевую соль. Особенно развиты морские соляные промыслы в тропических странах, где соль получают, отгораживая дамбами мелководные участки вблизи берега. Так как концентрация поваренной соли выше, чем остальных солей, она первая выпадает в осадок при выпаривании. Осевшие на дне кристаллы извлекают из так называемого маточного раствора и промывают пресной водой для удаления остатков солей магния, придающих продукту горький вкус. Этим же методом извлекают из моря различные соли для химической промышленности.
Сейчас в море добывается примерно четвертая часть необходимой человечеству поваренной соли, остальные три четверти получают из соляных копей. В большинстве случаев эта каменная соль обязана своим происхождением прибрежным отложениям древних морей.
Можно с уверенностью сказать, что в, дальнейшем добыча поваренной соли из моря возрастет, так как залежи каменной соли, как и любых других полезных ископаемых, обречены на более или менее быстрое истощение. Используется поваренная соль как непосредственно, так и для получения из нее натрия и хлора.
Мир редких насекомых России
На втором месте в списке веществ, растворенных в морской воде, стоят соли магния. Этот металл находит широкое применение в легких и прочных сплавах. Он пользуется всевозрастающим спросом, в первую очередь в самолетостроении.
Магний входит в состав целого ряда минералов (например, доломитов), и потому его добыча была налажена в горнорудной промышленности. В настоящее время благодаря развитию техники морскую воду следует считать самым лучшим источником для получения магния, так как в каждом ее кубическом метре содержится 1,3 килограмма этого металла.
Лекции
Лабораторные
Справочники
Эссе
Вопросы
Стандарты
Программы
Дипломные
Курсовые
Помогалки
Графические
Доступные файлы (1):
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля
Особенности морской воды
Коваленко О.Ю.
3. Химические состав морской воды
5. Отличие морской воды от пресной
7. Список литературы
Вода в чисто химическом виде в природе не встречается, даже наиболее чистые воды, дождевые или снеговые , всегда содержат некоторые примеси, поглощенные ими из воздуха. Текучая вода всегда имеет в растворе некоторое количество какого- либо вещества.
Вода – это наиболее распространенное вещество на Земле, она встречается как в свободном состоянии в верхних слоях, и в связанном – с виде составной части различных горных пород. Огромное выделение водяных паров при вулканических извержениях заставляет предполагать, сто и на значительной глубине в земной коре имеется вода в каком-либо состоянии.
Так как на земном шаре вода в жидком состоянии ( океаны, моря ) занимает значительные территории, кроме того, существуют водные массы на суше в виде озер, рек.
Морская среда занимает более 70% поверхности земного шара. Количество воды в океане не строго постоянно. Известно, что уровень океана неоднократно падал на 120-150 м ниже современного. Масса океана достигает приблизительно равна 1,37*10 21 кг, а его глубина океана может достигать 10911—10924 м .
Благодаря постоянно действующим ветрам — пассатам, в океанах и морях происходит постоянная циркуляция воды за счет мощных течений (Гольфстрим — теплое, Калифорнийское — холодное, и др.), что исключает дефицит кислорода в глубинах океана.
Наиболее продуктивны в Мировом океане области апвеллинга. Апвеллинг— это процесс подъема холодных вод с глубины океана там, где ветры постоянно перемещают воду прочь от крутого материкового склона, взамен которой поднимается из глубины вода, обогащенная биогенами. Там, где нет этого подъема, биогенные элементы из погрузившихся органических остатков на длительное время теряются в донных отложениях. Высокопродуктивны и богаты биогенами, за счет привноса их с суши. Ю. Одум (1975) называет это явление аутвеллингом.
Океан находится почти в полном химическом равновесии с атмосферой Земли и ее корой. Морская вода в силу своих абсорбционных свойств поглощает и выделяет газы, обмениваясь ими с атмосферой. Испарение воды из океанов и морей превышает поступление ее с атмосферными осадками. Поэтому они приводят в действие гидрологический цикл – круговорот воды в природе, - от которого полностью зависит вся наземная жизнь.
^ Морская вода
Морская вода на вкус горьковато-солёная, неприятная для питья. Соленый вкус придаёт входящая в её состав поваренная соль (хлористый натрий). Она составляет 78 % всех веществ, растворенных в водах океанов.
Горьковатый неприятный вкус морской воды объясняется присутствием в ней так называемых солей магния. Обычно на 1 кг океанской воды приходится 35 г растворенных веществ – различных солей. Соленость принято считать в промиллях, т.е в тысячных долях.
Состав морской воды может быть определен только после её изучения с помощью химического анализа качественного и количественного. Такое исследование большого количества образцов, взятых из разных мест на поверхности океанов, впервые было сделано датским химиком Форшхаммером в 60-х годах . столетиях.
Затем подобную же работу, но в большем размере и более современными приемами выполнил в 1878 – 1882 гг. английский химик Дитмар, обработавший 76 образцов морской воды, собранной в разных океанах и с различных глубин. Все эти исследования привели к следующему основному выводу: вдали от берегов везде в Мировом океане состав воды одинаков. В разных местах океанов изменяется общее количество веществ, находящихся в растворе в морской воде, но состав их остается неизменным, т.е. при изменении общего содержания солей в морской воде это происходит не за счет тех или других составных частей, а пропорционально уменьшаются или увеличиваются все соли, входящие в раствор. Вблизи берегов или в морях состав воды может быть несколько иным, вследствие влияния местных причин. Такое однообразие состава морской воды показывает, сто естественное перемешивание воды в океане происходит совершенным образом.
^ Химические состав морской воды
Океан – насыщенный раствор атмосферных газов. Но растворимость их в воде невелики. При 15 0 С доля азота по массе равна 1,3*10 -5 , кислорода – 7,9*10 -6 . Более заметна - и очень существенна для органической жизни в океане – концентрация углекислоты, она при этой температуре может достигать 5,5*10 -4 от массы морской воды.
Исследования показали, что из числа всех химических элементов 32 встречаются в морской воде. В основном, это соли, а в воде они диссоциируют на ионы.
Состав океанской соли
Сравнительная характеристика воды океанов и морей
Плотность соленой воды больше плотности пресной. При температуре 0 0 С океанская вода средней солености имеет плотность 1,028 г/см 3 , при 15 0 С – 1,026 г/см 3 . При повышении давления плотность воды растет незначительно. Даже на глубине5 км, где давление в 500 раз превосходит атмосферное, плотность морской воды при 0 0 С равна 1,051 г/см 3 . Очевидно, что чем глубже, тем плотность океанической воды должна быть выше. Если этло соотношение нарушается, возникает течение. Так происходдиь там, где горячие сухие ветры при безоблачном небе вызывают интенсивное испарение и осолонение поверхностных вод. Ослоненная тяжелая вода опускается на дно, согревая придонные воды. При таянии ледников, айсбергов и морского льда океанская вода становится менее плотной, несмотря на то, что она при этом охлаждается: опреснение сильнее уменьшает плотность, чем охлаждение увеличивает ее.
^ Соленость морской воды
Соленость в океанографии является одной из основных характеристик водных масс, распределения морских организмов, элементов морских течений и т. д. Особую роль она играет в формировании биологической продуктивности морей и океанов, так как многие организмы очень восприимчивы к незначительным ее изменениям.
Соленостью морской воды (S‰) называют выраженную в граммах суммарную массу всех твердых растворенных веществ, содержащихся в 1 кг морской воды, при условии, что все твердые вещества высушены до постоянной массы при 480 °С, органические соединения полностью минерализованы, бромиды и иодиды заменены эквивалентной массой хлоридов, а карбонаты превращены в окислы.
Неоднородность солености в океане объясняется наличием ряда процессов, уменьшающих или увеличивающих ее. К числу факторов, понижающих соленость относятся: 1) выпадение атмосферных осадков на поверхность океана; 2) материковый сток; 3) вода, образующаяся при таянии льдов; 4) выпадение солей в осадок. К процессам, повышающим величину солености относятся: 1) испарение с водной поверхности океана; 2) ледообразование.
Главную роль в изменении солености океанской воды играют испарение и выпадение осадков. Оба эти фактора взаимно компенсируют друг друга, но интенсивность их в отдельных районах и в разные сезоны неодинакова, что и создает изменения солености. Эти процессы действуют только в поверхностном слое океана, поэтому соленость на поверхности океана и отдельных его частей зависит от климатических условий, связанных с широтой.
В поверхностном слое открытого океана соленость изменяется в пределах 32-37,5 ‰, если не считать арктического бассейна и приустьевых районов. Средняя соленость на поверхности Мирового океана 34,7 ‰. Моря имеют более широкие колебания солености примерно от 8 до 42 ‰, если не считать сильно опресненных заливов. Соленость поверхностной воды внутренних морей из-за влияния материкового стока обычно ниже океанской.
Плотность воды зависит от солености и температуры. Следовательно, могут существовать воды с одинаковой плотностью, но с различными значениями температуры и солености. Изменение солености по глубинам в соответствии с изменениями температуры и плотности может иметь различный характер. При опреснении поверхностного слоя соленость обычно возрастает с глубиной
(катахалинность). Возрастание солености под влиянием испарения при сильном прогреве компенсируется уменьшением плотности за счет повышения температуры; в таком случае соленость с глубиной понижается (анахалинность). Соленость основной глубинной части океана отличается сравнительным постоянством во времени; колебания ее составляют 0,02-0,04 ‰
^ Отличия морской воды от пресной
Литр чистой пресной воды весит 1 кг, а воды, взятой из Атлантического океана,— на 35 г больше. Следовательно, в ней растворено 35 г солей. Содержание солей в воде различных морей неодинаково. В литре балтийской воды, например, содержится только 10—15 г солей, а в воде из Красного моря —40 г
Содержание солей устанавливают при помощи ареометра. При этом измеряют плотность жидкости и по специальной таблице узнают соответствующее содержание солей. Многие морские животные довольно легко переносят колебания концентрации солей, поэтому надо следить только за тем, чтобы показатель плотности находился между 1,022 и 1,028.
Содержащиеся в морской воде соли могут вступать в реакцию с различными веществами. Так, при соприкосновении морской воды с металлами образуются соли металлов, которые постепенно делают воду ядовитой для животных.
Преобладание испарения над выпадением осадков приводит к тому, что соленость поверхностной воды Мирового океана в субтропиках выше средней: в Северном полушарии 38 промилле, а в Южном — 37. Таким образом, на поверхности Мирового океана наблюдается пониженная соленость в экваториальной зоне и повышенная — к северу и к югу от нее — в субтропических зонах. По направлению к полюсам соленость постепенно понижается, становясь в умеренных широтах нормальной.
Морская вода, в отличие от пресной, не имеет определенной точки замерзания, но она всегда ниже 0°С. Температура замерзания морской воды зависит от ее солености: чем больше соленость, тем ниже температура замерзания. Так, при средней для океана солености 35 % вода замерзает при -1,9°С, а при солености 40% - при -2,2°С. В Черном море, например, где соленость от 15 до 20%, лед появляется при охлаждении воды от -0,8 до -1,1°С.
Когда морская вода охладится до температуры замерзания соответственно своей солености, начинается образование кристаллов льда (замерзание). При замерзании содержащиеся в морской воде соли не входят в состав кристаллов образовавшегося льда, так как температура замерзания солевого раствора значительно ниже (например, температура замерзания попаренной соли -21°С). Поэтому большая часть солей выпадает в незамерзающую подледную воду, а некоторое се количество вмерзает в лед в виде мелких капель крепкого раствора солей, существенно влияющих на физико-химические и механические свойства морского льда.
Температура наибольшей относительной плотности и температура замерзания морской воды с увеличением солености понижаются. При солености 24,7% обе температуры становятся одинаковыми: -1,33°С. Воды, соленость которых меньше 24,7 %, называются солоноватыми, температура их наибольшей плотности выше температуры замерзания.
Пресная вода имеет наибольшую плотность при +4°С и начинает замерзать при 0°С. В пресноводном бассейне после охлаждения воды до +4°С дальнейшее охлаждение поверхностного ее слоя происходит очень быстро. Вода здесь становится легче нижележащих вод, что исключает перемешивание, следовательно, и поднятие на поверхность более теплых водных масс из глубины.
Мировой океан является одним из звеньев гидрологического цикла. Реки вносят в море в больших количествах растворенные карбонатные и другие соединения. Обратно из океана реки получают влагу в виде дождя, т.е. чистой воды, содержащей в себе только газы и частицы пыли, захваченные капельками воды из воздуха. Следовательно, в течение миллионов лет растворённые водами рек вещества уносятся в моря и океаны. В океанской воде, несмотря на долголетние наблюдения, никакого изменения солевого состава не наблюдается. Очевидно, солёность вод мирового океана не зависит от вод суши.
Одной из причин неизменности солевого состава океанской воды является то, что живущие в морях и океанах несметные массы животных потребляют для постройки своих раковин и скелета карбонаты и другие соли, приносимые водами рек. Солёность морских вод исключительно древнего происхождения.
Соли попали в воду океана одновременно с возникновением самих океанов. В связи с соленостью температура замерзания выше, чем у пресной воды. Заметны также различия в ионном составе, в морской воде преобладают ионы хлора.
Но, несмотря на все различия, воды Мирового океана играют значительную роль в жизни всего живого.
Каждое лето мы отдыхаем на море. В каждой стране оно разное. То бирюзовое, как Эгейское, то синее, как Средиземное. То очень соленое, как Мертвое, то не очень, как Черное. И каждый раз в качестве сувенира мы и наши друзья привозим домой бутылку морской воды. В настоящее время, таких образцов уже десять. Причем одна из бутылок не подписана. Поэтому в своем проекте мы решили определить физические свойства и химические свойства привезенных образцов морской воды, а также определить, откуда прибыл неизвестный образец.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| sravnenie_fizicheskikh_svoystv_i_khimicheskogo_sostava_morskoy_vody.docx | 835.27 КБ |
Предварительный просмотр:
СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЕ ОКРУЖНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЯЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 1413
127543, г. Москва, ул. Белозерская, д. 7
тел. (499) 206-64-77
факс: (499) 206-45-50
Сравнение физических свойств и химического состава морской воды
Ученики 6 класса
Ширяева Маргарита Юрьевна,
Довгопол Наталья Борисовна,
Каждое лето мы отдыхаем на море. В каждой стране оно разное. То бирюзовое, как Эгейское, то синее, как Средиземное. То очень соленое, как Мертвое, то не очень, как Черное. И каждый раз в качестве сувенира мы и наши друзья привозим домой бутылку морской воды. В настоящее время, таких образцов уже десять. Причем одна из бутылок не подписана. Поэтому в своем проекте мы решили определить физические свойства и химические свойства привезенных образцов морской воды, а также определить, откуда прибыл неизвестный образец.
Цель проекта : изучить свойства и химический состав воды морей Атлантического бассейна и Мёртвого моря.
Задачи: 1.Изучение литературных и интернет-источников по данной теме.
2. Освоение методик ведения физических и химических исследований по изучению свойств и химического состава морской воды.
3. Определение физических свойств морской воды: плотности, мутности, электропроводности.
4. Определение химических компонентов воды: гидрокарбонат -ионов, сульфат- ионов, нитрат- ионов, хлорид ионов, бромид-ионов, уровень рН.
5. Определение солености морской воды.
Объект исследования : образцы морской воды морей Атлантического бассейна и Мертвого моря
Эгейское море (о. Сими)
Эгейское море (о.Тилос)
Средиземное море (о. Родос)
Адриатическое море (Хорватия, полуостров Истрия)
Предмет исследования : физические свойства и химический состав морской воды.
Методы исследования : проведение гидрофизических и гидрохимических анализов, сравнение полученных результатов с данными литературных источников.
Значение результатов исследования : использование результатов исследования для оптимального выбора места отдыха в целях улучшения состояния здоровья.
1.2.Химический состав морской воды
1.3.Физические свойства морской воды
2.1.Изучение физических свойств
2.2.Определение химического состава морской воды.
Научное обоснование появлению солёной воды в море было положено работами Эдмунда Галлея в 1715 году . Он предположил, что соль и другие минералы вымывались из почвы и доставлялись в море реками. Достигнув океана, соли оставались и постепенно концентрировались. Галлей заметил, что большинство озёр, не имеющих водной связи с океанами, имеют солёную воду.
Теория Галлея отчасти верна. Вдобавок к ней следует упомянуть, что соединения натрия вымывались из дна океанов на ранних этапах их формирования. Присутствие другого элемента соли, хлора, объясняется его высвобождением (в виде соляной кислоты ) из недр Земли при извержениях вулканов . Ионы натрия и хлора постепенно стали основными составляющими солевого состава морской воды.
1.2.Химический состав морской воды
Мировой океан представляет собой единое целостное природное тело, которое занимает 2/3 всей площади земного шара. Морская вода,из которой он состоит - самое распространенное вещество на поверхности Земли.Она отличается от пресной воды горько-соленым вкусом, удельным весом,прозрачностью и цветом, более агрессивным воздействием на строительные материалы и другими свойствами. Это объясняется содержанием в морской воде более 50 различных компонентов.
Суммарное содержание твердых растворенных веществ в 1кг морской воды и выраженное в десятых долях процента (промилле ‰) - называется соленостью. Средняя соленость морской воды на поверхности океана колеблется от32 до 37‰, в природных слоях от 34 до 35‰. В некоторых морях отмечается значительное отклонение от этих средних величин. Так, соленость Черного моря17-18‰, Каспия 12-13‰, а Красного моря - до 40‰. Теоретически в морской воде находятся все известные химические элементы, но весовое содержание их различно.
Содержание некоторых элементов в морской воде
Солевой состав морской воды резко отличается от солевого состава речной воды, но близок к водам, выделяющимся при вулканических извержениях, или горячих источников, получающих питание из глубоких недр Земли.В речной воде также содержатся растворенные вещества, количество которых очень сильно зависит от физико-географических условий.
Чем больше величина испарения, тем больше соленость морской воды, поскольку при испарении остаются соли. На изменение солености большое влияние оказывают океанические и прибрежные течения, вынос пресных вод крупными реками, перемешивание вод океанов и морей. По глубине колебания солености происходят лишь до 1500 м, ниже соленость меняется незначительно.
Общий молярный состав морской воды
Горьковато-соленый вкус океанской и морской воды обусловлен как раз ее составом.
По определению, соленость морской воды - это общее количество твердых веществ в граммах, растворенное в 1 кг морской воды.
Средняя соленость вод мирового океана составляет 35%.Это означает, что в 1 кг морской воды содержится 35 г солей.
Соленость Балтийского моря 2-5
Черное море 17-18
Наименее солёной является вода Финского залива и северной части Ботнического залива , входящих в акваторию Балтийского моря . Наиболее солёной является вода Красного моря и восточная часть Средиземного моря . Солёные озёра, такие как Мёртвое море , могут иметь значительно больший уровень содержания солей.
Таблица солености морей и океанов *
Сравнение данных табл. 1 показывает, что соленость
Мертвого моря в 8 раз превышает соленость Атлантического
океана, в 7 раз - Средиземного моря и Красного моря,
в 14,5 раз - Черного и в 40 раз - Балтийского.
Соленость вод океана не везде одинакова. На величину солености влияют следующие процессы:
4.Сток речных вод
При этом, испарение и льдообразование, способствуют повышению солености, а выпадение осадков, сток речных вод, таяние льдов понижают её.
Вода, находящаяся в океанах и морях, содержит в растворе всегда некоторое количество веществ, и, несмотря на то, что этих тел немного сравнительно с массой воды, они тем не менее изменяют се химические и физические свойства настолько, что она перестает, в сущности, быть водой, а становится водным раствором различных солей, который мы и называем, в отличие or пресной воды, морской водой.
Состав морской воды может быть определен только после ее изучения с помощью химического анализа качественного и количественного. Такое исследование большого количества образцов, взятых из разных мест на поверхности океанов, впервые было сделано датским химиком Форшхаммером в 60-х годах XIX столетия.
Затем подобную же работу, но в большем размере и более современными приемами выполнил в 1878–1882 гг. английский химик Д и т м а р. обработавший 76 образцов морской воды, собранной на Challenger в разных океанах и с различных глубин. Оба эти исследования, а также и другие подобные работы привели к следующему основному выводу, а именно: вдали от берегов везде в Мировом океане состав воды одинаков. В разных местах океанов изменяется общее количество веществ, находящихся в растворе в морской воде, но состав их остается неизменным, т. е. при изменении общего содержания солей в морской воде это происходит не за счет тех или других составных частей, а пропорционально уменьшаются или увеличиваются все соли, входящие в раствор. Вблизи берегов или в морях состав воды может быть несколько иным, вследствие влияния местных причин. Такое однообразие состава морской воды показывает, что естественное перемешивание воды в океане происходит весьма совершенным образом. Это явление имеет полную аналогию с однообразием состава атмосферы, наблюдаемым в ее нижних слоях, и вследствие столь же хорошего перемешивания ее ветрами.
Исследования показали, что из числа всех химических элементов 32 встречаются в морской воде. Конечно, многие из них в весьма малых количествах. Вот главнейшие составные части морской воды, согласно-определению Дитмара на основании анализов образцов воды трех океанов, собранных экспедицией на Challenger.
Из таблицы видно, какое большое количество хлористых соединений находится в морской воде; сульфатов уже немного, а карбонатов еще-меньше. Многие вещества, входящие в состав воды океанов, заключаются там в таких малых количествах, что даже и не включены в таблицу. Наконец, есть вещества, находимые только косвенным путем, например, йод – в водорослях, медь , серебро – в коралловых известняках , фосфор – в губках и т. п.
Мировой океан постоянно принимает большое количество пресной воды, стекающей в него береговыми потоками и реками. Приблизительно от 30 ООО до 40 ООО км3 пресной воды таким путем доставляется ежегодно в океан; предварительно протекая по суше, вся эта масса пресной воды растворяет понемногу в себе многие вещества, выщелачивая поверхность, по которой она течет. Поэтому пресные воды всегда содержат тоже некоторое количество веществ в растворе; если сравнить состав воды океанов и пресной воды, несомой реками, то получится следующая таблица:
Вода океанов Речная вода
Хлориды. 88,7°/о 5,2%
Сульфаты. 10,8 9,9
Карбонаты. 0,3 60,1
Прочие вещества . . . 0,2 24,8
Хлористые соединения, преобладающие в воде океанов, встречаются в очень малом количестве в речной воде, в которой обычно преобладают карбонаты, почти отсутствующие в морской воде. Отсюда видно, что соли, преобладающие в воде океанов, не вносятся в нее реками, а, очевидно, иного происхождения.
Большое количество карбонатов, вносимых речными водами в океан, не накопляется там, так как, по-видимому, расходуется морскими организмами, которые используют их на созидание скелетов, раковин, покровов и неподвижных построек (коралловые рифы, острова, берега). По отмирании организмов, как видно было из разбора отложений грунта дна океанов, эти карбонаты образуют там новые пласгы отложений.
Анализы состава океанической воды, собранной из разных мест, были повторены в последние годы в Международной лаборатории по изучению моря в Копенгагене М. Кнудсеном; они подтвердили высказанное выше положение о постоянстве и одинаковости состава морской воды в пределах точности определения и, вместе с тем, ясно показали существование правильной зависимости между содержанием в морской воде хлора, ее удельным весом и ее соленостью.
Химический анализ какого-либо вещества требует тщательного взвешивания и других тонких наблюдений, которые невозможно производить на корабле, хотя бы и немного, но постоянно дрожащем, и где трудно держать какое-либо помещение при постоянной температуре. Поэтому определение состава морской воды приходится производить всегда на берегу, в лабораториях, и для этого привозить образцы воды из плавания.
1.3.Физические свойства морской воды
Морская вода слабо -щелочная, pH варьирует в пределах от 7,5 до 8,4.
Плотность морской воды колеблется в пределах от 1020 до 1030 кг/м³ и зависит от температуры и солености. При солености, превышающей 24‰, температура максимальной плотности становится ниже температуры замерзания — при охлаждении морская вода всегда сжимается, и плотность ее растет.
Скорость звука в морской воде — около 1500 м/с.
Свойства морской воды с солёностью 35 ‰:
Плотность при 25 °C, г/см: 3
Вязкость при 25 ° миллипуаз :
Давление пара при 20 °C, мм. рт. ст.:
Температура максимальной плотности, °C:
Точка замерзания, °C:
Поверхностное натяжение при 25 °C, дин/см:
Скорость звука при 0 °C, м/с:
Удельная теплоёмкость при 7,5 °C, Дж/(г·°C):
Самое соленое море мирового океана - Красное. В 1литре его воды содержится 41 г солей. В среднем за год над морем выпадает не более 100 мм атмосферных осадков, тогда как величина испарения с его поверхности достигает 2000 мм в год. При полном отсутствии речного стока это создает постоянный дефицит водного баланса моря, для восполнения которого существует только один источник - поступление воды из Аденского залива. В течение года через Баб-эль-Мандебский пролив в море вносится примерно на 1000куб. км воды больше, чем выносится из него. При этом, согласно расчетам, для полного обмена вод Красного моря необходимо всего 15 лет.
Отсутствие берегового стока (а проще говоря рек и дождевых потоков), а значит и грязи с суши, обеспечивает сказочную прозрачность воды. Температура воды стабильна круглый год - 20-25°C. Все эти факторы обусловили богатство и уникальность морской жизни в Красном море.
Мертвое море расположено в Западной Азии на территории Израиля и Иордании. Оно находится в тектонической впадине, образовавшейся вследствие так называемого афро-азиатского разлома, который произошел в эпоху где-то между концом третичного и началом четвертичного периода, то есть более2-х миллионов лет назад.
Площадь Мертвого моря 1050 кв. м, глубина 350-400метров. В него впадает единственная река Иордан, но питание происходит также за счет многочисленных минеральных источников. Выхода море не имеет, является бессточным, потому более правильно называть его озером.
Поверхность Мертвого моря находится на 400 метров ниже уровня Мирового океана (самая низкая точка Земного шара). В своих теперешних очертаниях Мертвое море существует более 5000 лет, за это время на его дне скопился осадочный иловый слой толщиной более 100 метров.
В течение многих лет под жаркими лучами солнца вода Мертвого моря испарялась, а минералы накапливались, увеличивая соленость моря. Эти условия во многом и определяют уникальность состава воды и грязей Мертвого моря.
По составу солей Мертвое море резко отличается от всех других морей планеты. Соленость Мертвого моря в 8 раз превышает соленость Атлантического океана и 40 раз Балтийского моря. В то время как в водах других морей содержание хлорида натрия составляет 77% от всего солевого состава, в водах Мертвого моря его доля составляет 25-30%, а на долю солей магния приходится до 50%, содержание брома рекордно: в 80 раз выше, чем в Атлантическом океане.
Высокая соленость воды Мертвого моря объясняет ее большую плотность, которая составляет 1.3-1.4 г/см3. Увеличение плотности воды с глубиной, по-видимому, и создает эффект выталкивания при погружении в воду. В воде Мертвого моря высокое содержание микроэлементов таких как: медь, цинк, кобальт и другие. К особенностям воды Мертвого моря следует отнести и высокое значение рН, равное 9.
Воды Мертвого моря — настоящая кладовая минеральных веществ. Мертвое море, в переводе с иврита - Соленое море. Своим названием оно обязано необычайно высокому содержанию солей и минералов. В Мертвом море с его небольшим водным объемом, соли значительно больше, чем в любом другом море Земли. Соленость Мертвого моря в 8 раз превышает соленость Атлантического океана, в 7 раз - Средиземного моря и Красного моря, в 14,5 раз - Черного моря и в 40 раз - Балтийского моря. Соленость воды в граммах содержащихся в 1 литре воды выражают в промиллях.
Средиземное море — средиземное, межматериковое море Атлантического океана, соединяющееся с ним на западе Гибралтарским проливом.
В Средиземном море выделяют моря: Альборан, Балеарское, Лигурийское, Тирренское, Адриатическое, Ионическое, Критское, Эгейское. В бассейн Средиземного моря включают Мраморное море, Чёрное море, Азовское море.
Скорости установившихся течений в открытой части моря 0,5—1,0 км/ч, в некоторых проливах — 2—4 км/ч. Средняя температура воды на поверхности в феврале понижается с С. на Ю. от 8—12 до 17 °С в вост. и центр. частях и от 11 до 15 °С на 3. В августе средняя температура воды изменяется от 19 до 25°С. — на крайнем В. она повышается до 27—30 °С. Большое испарение ведёт к сильному повышению солёности. Её значения увеличиваются с 3. на В. от 36 до — 39,5 . Плотность воды на поверхности изменяется от 1,023—1,027 г/см³ летом — до 1,027—1,029 г/см³ зимой. В период зимнего охлаждения в р-нах с повышенной плотностью развивается интенсивное конвективное перемешивание, к-рое приводит к формированию высокосолёных и тёплых промежуточных вод в Вост. бассейне и глубинных вод на С. западного бассейна, в Адриатическом и Эгейском морях. По придонным температуре и солёности Средиземное море является одним из самых тёплых и соленых морей Мирового ок. (12,6—13,4 °С и 38,4—38,7 соответственно). Относит. прозрачность воды до 50—60 м, цвет — интенсивно синий.
2.1.Изучение физических свойств
1.УИОД(устройство измерения и обработки данных)
3.Датчик мутности воды
4.Датчик электрической проводимости
1.Налили воду в цилиндр;
2.Опустили ареометр в воду;
3.Определили плотность воды. Повторили еще 9 раз, промывая каждый раз ареометр и цилиндр;
4.Подключили датчик мутности к УИОД;
5.Налили воду в контейнер, и поставили его в гнездо на датчике, закрыли крышку;
6. Записали показания датчика. Повторили еще 9 раз;
7. Подключили датчик электрической проводимости к УИОД;
8. Опустили электрод во все образцы, каждый раз промывая электрод дистиллированной водой;
9.Записали показания датчика.
Вывод: Наибольшую плотность воды имеет образец № 10 (Мертвое море), наименьшую образцы №1 и 7(Черное море и неизвестный образец)
Вывод: Наибольшую мутность воды имеет образец № 1 (Черное море), наименьшую образцы №7 и 10 (Мертвое море и неизвестный образец)
2.1.3.Определение электрической проводимости
Вывод: Наибольшую электропроводимость воды имеет образец № 10(Мертвое море), наименьшую образцы №1 и 7 (Черное море, (г. Судак), и неизвестный образец)
2.2.Определение химического состава морской воды
2.2.1.Определение нитрат-ионов и жесткости воды
Ход эксперимента : Погрузили тестовую полоску в воду и провели ею 2-3 раза из стороны в сторону. Стряхнули лишнюю жидкость и сравнили тестовое поле с цветной шкалой
Выводы:1.Нитрат-ионы обнаружены в образцах №1,2,3,4,10
2.Пониженная жесткость воды в образце №1.
2.2.2.Определение хлорид и бромид-ионов
Ход эксперимента : к образцам добавили раствор нитрата серебра.
В образцах №1-9 выпал осадок белого цвета. В образце №10 выпал осадок желтоватого цвета.
Вывод: в Мертвом море обнаружены бромид- или иодид- ионы.
2.2.3.Определение рН воды
1. Подключили датчик рН к УИОД;
2. Опустили электрод во все образцы, каждый раз промывая электрод дистиллированной водой;
3.Записали показания датчика.
Вывод: в образце №10 (Мертвое море)- слабокислотная среда, в образцах №4,5 – слабо-щелочная среда
Читайте также: