Studie změn kyselosti mořské vody vlivem mražení

Bc. Radim Štůsek

Bachelor's thesis

Study of freezing-induced acidity change of seawater

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá změnami kyselosti vyvolanými mrazením vodných roztoků mořských solí – ve směsi nebo jednotlivě. Teoretický úvod vysvětluje důležité pojmy a koncepty pro pochopení změn kyselosti vyvolaných mražením a věnuje se bromové explozi, což je kysele katalyzovaný cyklus reakcí přirozeně probíhající v polárních oblastech a vedoucích k odbourávání troposférického ozonu. Nadto si dává za cíl vysvětlit pojmy dostatečně pro pochopení výsledků této práce, které budou dále diskutovány. Experimentální část obsahuje výsledky vzorků měřených pomocí UV-Vis spektroskopie s užitím acidobazických indikátorů. V této sekci jsou prezentována spektra a data vypočtená ze spekter fitováním spekter užitých indikátorů jejich čistými spektrálními formami za pomocí algoritmu nejmenších čtverců. Výsledky změn kyselosti po zamražení a následném chlazení na nižší teploty relevantní pro přírodní podmínky této práce představují možné vysvětlení vysoké kyselosti ledu, který představuje potenciální povrch, na němž se může výše zmíněny reakční cyklus bromové exploze uskutečnit. Z výsledků práce vychází jednoznačný závěr, sice že mořský led má dostatečně nízké pH na uskutečnění klíčového kroku této reakce.

Abstract:

This thesis details freezing-induced acidity change of seawater and constituting salts. In the introduction I discuss the important terms and concepts to enhance reader’s understanding of the discussed subject of freeze-induced acidification and bromine explosion, which constitutes natural cycle of reactions occurring in the po-lar regions that deplete tropospheric ozone. Furthermore, it provides the theoretical basis on which the results of the thesis are discussed. Experimental section contains results of samples measured by the means of UV-Vis spectroscopy of acid-base indicators. The section presents selected spectra and data extracted from the spectra by least squares fitting by the pure spectroscopic forms of the utilized indicators. Results of the measured values of freezing-induced acidity change and further acidity changes occurring upon cooling presented in this work promotes possible explanation of the acidic nature of ice, which constitutes one of the surfaces suitable for bromine explosion. Conclusions based on the results of this thesis show that the acidity of frozen seawater can support the bromine explosion reaction cycle.

Keywords

Seawater, Sea salts, Freezing-induced acidity change, Ice veins, Bromine explosion, Cresol Red, Hammett acidity, UV-Vis spectroscopy, Mořská voda, mořská sůl, změny kyselosti vyvolané mražením, žíly ledu, Kresolová červeň, Hammettova stupnice kyselosti, UV-Vis spektroskopie

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 6. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 27. 6. 2022
• Supervisor: doc. Mgr. Dominik Heger, Ph.D.
• Reader: Mgr. Kamila Imrichová

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Chemistry / Chemistry