E17 – Bestemmelse af saltindholdet i havvand

Modificeret udgave fra vejledning af Lars Bjørn, Vejle Gymnasium, lars.bjoern.person.emu.dk/havvand.htm.

Formål

At bestemme masseprocenten af salt i havvand ved fire forskellige metoder. En eller flere af metoderne kan evt. udelades. 

Saltindholdet

Saltindholdet angives i masseprocent (masse%), dvs. massen af opløst salt i procent af havvandets samlede masse.
Massen af et stof betegnes med bogstavet m, mens den procentvise masse betegnes masse%.

Ved de følgende forsøg skal I bestemme masseprocenten i havvand ved tre forskellige metoder:
1. Inddampning
2. Densitetsbestemmelse
3. Fældningstitrering

Vi udfører målingerne på vand fra Vesterhavet og Østersøen.

Standarderne (0,5%, 1%, 2%, 3% og 4% salt) er lavet ved at opløse ren natriumchlorid i demineraliseret vand.

1. Bestemmelse af saltindholdet i havvand ved inddampning

Metode

Vandprøven inddampes, og det inddampede salt vejes.

Apparatur

Vægt, 250 mL koniske kolber, 25 mL fuldpipette, bunsenbrænder, stativ, kogering og trådnet.
Opløsninger: Vandprøver af havvand, saltopløsninger med 0,5 %, 1%, 2%, 3 % og 4 % salt. 

Fremgangsmåde

Mærk for hver prøve en ren og tør konisk kolbe og vej den præcist (med to decimaler). Indfør kolbens masse i nedenstående skema. Overfør ved hjælp af pipetten 25 mL saltopløsning/havvand til kolben. Vej kolben med indhold og indfør massen af kolbe med indhold i skemaet.
Brug briller hele tiden! Anbring kolben på en trefod med keramiktrådnet og opvarm med bunsenbrænder til kogning. Inddamp derefter forsigtigt, – sprøjt af salt kan forekomme. Sluk for gassen lidt før den sidste rest af vand er kogt væk, og lad kolben stå til afkøling. Pas på – kolbe og stativ er meget varme.
Lad kolben køle af til stuetemperatur. Vej derefter den afkølede kolbe med salt, og indfør resultatet i måleskemaet.

Resultater  

Behandling af resultaterne

Tegn en graf der viser m_salt fra de kendte opløsninger som funktion af saltindholdet (bedste rette linie) og find saltindholdet i havvandet ud fra massen af den inddampede rest fra havvandet.
Hvor meget er gået tabt i procent fra de enkelte kendte opløsninger?
Hvilke fejlkilder er der ved metode 1?

2. Bestemmelse af saltindholdet i havvand ved densitetsbestemmelse

Metode

Havvandets densitet sammenlignes med densiteten af saltopløs­ninger med kendt saltindhold.
Teori

Densiteten af et stof angiver forholdet mellem stoffets masse m og dets volumen V.

Eksempel

25 mL saltvand har massen 27,3 g. Densiteten ρ er da:

Metode 2 bygger på, at densiteten af saltvand afhænger af saltindholdet. Jo større saltindholdet er, desto større er densiteten. Med andre ord, jo mere saltholdigt, jo tungere er vandet. I de indre danske farvande (Kattegat, Bælthavet, Øresund og vestlige Østersø) vil det mest saltholdige vand lægge sig ved havbunden, mens det mere ferske vand er tættest på overfladen.

Apparatur

Vægt, 100 mL målekolber. Opløsninger. Vandprøver af havvand, saltopløsninger med 0,5%, 1%, 2%, 3% og 4% salt.

Fremgangsmåde

1. Vej en ren og tør målekolbe. Indfør resultatet i nedenstående måleskema.
2. Fyld målekolben til stregen med demineraliseret vand og vej igen. Indfør resultatet i skemaet.
3. Erstat det rene vand med saltopløsning/havvand, vej atter og indfør resultatet. 

Resultater

Behandling af resultater

Tegn en graf, der viser densiteten som funktion af saltprocenten. Aflæs på grafen havvandets saltprocent ved at se, hvilken saltprocent der svarer til den fundne densitet. Er der nogle fejlkilder ved metode 2?

3. Bestemmelse af saltindholdet i havvand ved fældningstitrering

Metode

Titrering

En portion havvand tilsættes en sølvnitratopløsning fra en burette. De tilsatte sølvioner reagerer med chlorid-ionerne. Ved hjælp af en passende indikator kan man se, når alle chloridionerne i saltopløsningen har reageret med sølvionerne. Man aflæser det tilsatte volumen sølvnitrat på buretten.

Teori

Når man tilsætter sølvnitrat til saltvand, dannes det tungtopløselige sølvchlorid:

Natriumchloridopløsningen er tilsat en indikator, der indeholder de gule chromationer CrO_4^2– (aq).
Når der ikke er flere chloridioner i opløsningen, reagerer sølvionerne med chromationerne under dannelse af rødt bundfald:

2Ag⁺ (aq)  +  CrO_4^2–(aq)  →  Ag₂CrO₄ (s)

Når man kan se en svag blivende rødfarvning ved tilsætning af én dråbe, stoppes titreringen, og volumen af forbrugt sølvnitrat aflæses på buretten.

Apparatur

5 mL fuldpipette, burette, stativ med klemme, 250 mL konisk kolbe.

Opløsninger: 0,05 M sølvnitrat, 10% kaliumchromatopløsning (indikator), vandprøver af havvand, saltopløsninger med 0,5 %, 1%, 2%, 3 % og 4 % salt.

Fremgangsmåde

Afpipettér præcis 5 mL saltopløsning/havvand i en 100 mL bægerglas under magnetomrøring.
Tilsæt 20 mL demineraliseret vand samt 10 dråber kaliumchromatopløsning.
Hæld forsigtigt sølvnitratopløsning i buretten (sølvnitrat er ætsende og misfarver tøj og hud) og aflæs buretten (med 0,05 mL nøjagtighed).
Stil den koniske kolbe under buretten på et stykke hvidt papir, så det er lettere at se farveomslag til rødt. Tilsæt sølvnitratopløsning fra buretten under stadig omrystning. Når der kommer et blivende farveomslag til rødt ved tilsætning af blot 1 dråbe sølvnitrat er titreringen færdig.
Det tilsatte volumen sølvnitrat aflæses på buretten (og noteres i nedenstående skema under betegnelsen Vsølvnitrat.
Titreringen gentages så du laver dobbeltbestemmelse.

Resultater

Behandling af måleresultater

Tegn i et koordinatsystem voluminet af tilsat sølvnitrat (begge målinger) som funktion af saltpro­centen og tegn den bedste rette linie gennem punkterne.

Find ved hjælp af grafen saltprocenten i havvandet.

Er der nogle fejlkilder ved metode 3?

Sammenligning af de forskellige metoder

Indfør resultatet af hvert forsøg (den fundne masse%) i følgende skema

Diskutér på baggrund af de endelige forsøgsresultater fordele og ulemper ved de forskellige metoder.