Hidrológiai Közlöny 1956 (36. évfolyam)
5-6. szám - Czike Kálmán–Fodorné Csányi Piroska: Deutérium-tartalom meghatározása
Czike K—Fodorné: Deutérium-tartalom meghatározása Hidrológiai Közlöny 36. évf. 1956. 5. sz. 393 A másik vízmintára : , . C <h — «o = í 2 vagyis a két vízminta sűrűségkülönbségére : "'-"= = c(t7-V) < a meghatározott két jel közötti esési idő. Sajnos C nem teljesen független a vízminta deutérium tartalmától. Ez abból látható, hogy ha (di—d 2)-t (1/íi — 1 jt 2) függvényében ábrázoljuk, nem kapunk egyenest. A sűrűség különbségeket átszámítva deutérium tartalomra, a következő összefüggést kapjuk : ]) 20 * % - D 2O «% = Ha a standard víz deutérium tartalma A, a képlet a következőképpen alkui : D 20 5 % m i„ t» = A + K — y-) « >12/ Deutériumoxid sűrűségének a meghatározására brómbenzol és xilol elegyét, vagy o-fluortoluolt használnak. Brómbenzol és xilol esetén, mert a két komponens gőznyomása különbözik, az elegy fajsúlya változhatik. Az o-fluortoluol széles határon belül használható, mert a víz és az o-fluortoluol hőkiterjedése különböző. A módszer pontossága I—2-10 6 sűrűség egység. Előnye a kis anyagszükséglete, a gyorsasága, a kényelmes volta és a nagy pontossága. Hátránya, hogy ismert duetériumoxid tartalmú vízzel kell kalibrálni, és a kalibrációt időnként meg kell ismételni az ejtő közeg elszennyeződése miatt. Tekintettel arra, hogy a mérés pontossága az esési idők hosszúságától is függ, nagyobb deutériumoxid koncentrációk esetén a közeget cserélni kell. Hátránya továbbá, hogy bár kis mennyiségű víz szükséges csak a méréshez, az anyag elvész. Kísérleteinkben o-fluortoluolt használt unk ejtő közegként. Azt tapasztaltuk, hogy bármennyire tisztítottuk is az o-fluortoluolt, fajsúlya mindig nagyobb volt, mint a desztillált vízé. Ezért csak kb. 1% fölötti deutériumoxid koncentráció meghatározására tudtuk használni. Minthogy a (' tényező nem független a koncentrációtól, kalibráló sorozatot kellett volna készíteni. Minthogy nem rendelkeztünk ismert töménységű koncentrált nehézvízzel, amelyből hígítással kalibráló sorozatot készíthettünk volna, más elemzési módszerhez kellett folyamodnunk, a tömény deutériumoxid koncentráció meghatározására. Hőmérséklet-úszős módszer A hőmérséklet-úszós módszer azon az elven alapszik [8], hogy üvegből, vagy kvarcból készült úszó (3. ábra) sűrűségét a hőmérséklet változtatásával egyenlővé tesszük a standard víz, majd az ismeretlen deutériumoxid tartalmú víz sűrűségével. Ennél a módszernél tehát azt a hőmérsékletet kell megállapítani, amelynél az úszó a standard vízben és a mintában lebeg, azaz se nem emelkedik, se nem süllyed. Ehhez a két hőmérséklethez tartozó sűrűség értéket hasonlítjuk össze. Úszó Az úszó anyaga igen fontos. Legjobb a kvarc úszó, mert kicsi a hőkiterjedési együtthatója, teljesen oldhatatlan és mechanikailag igen ellenálló. Az úszó alakja is befolyásolja a mérés pontosságát. Az általunk használt úszó lényegesen kisebb volt, mint az irodalomban ismertetett úszók, hogy igen kis anyagmennyiségeket is elemezni tudjunk vele. (Az irodalomban leírt úszók 75 mm-től 50 mm hosszúak 4 mm átmérővel.) Az úszó üvegből készült, és sűrűsége nagyobb volt, mint a desztillált víz (standard-víz) sűrűsége azon a hőfokon, amelyen mérni akartunk. A pontos sűrűség beállítása csiszolópapír segítségével történt. A méréseket 22,4 C°-on végeztük. A mérőedény kettős falu üvegcső volt, amelyben a Höpler-féle ultratermosztát vize áramlott. A hőmérséklet leolvasása Beckmann hőmérő segítségével történt. A méréshez kb. 10 ml minta szükséges. 0,005 C° pontosságú hőmérséklet leolvasás esetén a mérés pontossága 1-10 6 sűrűség egység. Nagyobb pontosságú méréseket is végeztünk az úszós módszer segítségével. Ha azt a hőmérsékletet, amelyen az úszó lebeg, grafikusan állapítjuk meg, a mérés pontossága ±0,4-10 6 sűrűség egység, ilyenkor beosztott mérőedény segítségével mérjük az egyenlő jelek közötti esési időket stopperóra segítségével. Az esési idők függvényében ábrázolva a hőmérsékletet, 0 sebességre extrapolálva a lebegési hőméséklet meghatározható [9]. Ez a módszer igen pontos, mert a lebegési hőmérséklet közelében az esési sebesség lineárisan változik a hőmérséklettel. A lebegési hőmérséklet megállapítása azonban igen fáradságos, ezért csak akkor érdemes használni, ha az egyéb kísérleti hibák nem haladják meg a sűrűség mérés pontosságát (4. ábra). Az úszós módszer 8—10% deutériumoxid tartalomig jól használható. Ez kb. 50 0° hőmérséklet emelkedésnek megfelelő sűrűség növekedés. Ennél nagyobb hőmérséklet emelkedést mérni az elgőzölgés miatt nem lehet. Nagy hőmérsékleten az úszóra tapadó légbuborékok a mérést lehetetlenné teszik. Kis hőmérsékleten is fennáll az a -m 0,04 0,670 0,880 0,890 0,900 Hőmérséklet [C°] 4. ábra Que. 1. Fig. 4.
