На главную
ТОП Сайтов
Контакты
Наши друзья
Форум
Поиск
Обои / заставки
О рыбках
Болезни
Оборудование
Литература
Аквариумы
Своими руками
Вода
Корма
Улитки
Статьи из журналов

Атлас рыб
Атлас болезней

Каталог сайтов

Интересные статьи



d07bf4e4








Фасадные термопанели дока кров стоимость монтажа термопанелей "ROYAL FASADE".

Гидрохимия воды

Активная реакция воды рН, или водородный показатель
 
Молекулы воды имеют свойство диссоциировать (распадаться) на катионы водорода Н+ и анионы гидроксила ОН-. Причём, в 10 000 000 литрах воды всего-лишь 18 г ( 1 моль) воды распадается на катионы Н+ и анионы ОН-, тем не менее эти ионы (катионы и анионы) очень сильно влияют на активную реакцию воды. Ионы в воде являются носителями кислотных (Н+) или щелочных свойств (ОН-). Если щелочные и кислотные ионы содержатся в равных количествах, то вода реагирует «нейтрально».
 
Значение рН (pondushydrogenii - водородный показатель) характеризует концетрацию ионов Н+ и вычисляется по формуле: рН= -lg Н+.
 
Водородный показатель нейтральной воды обозначается как рН = 7. В кислой воде этот показатель ниже, чем 7; в щелочной выше, чем 7. Вода со значением рН= 6 содержит в 10 раз больше кислоты, чем вода с рН=7, а вода со значением рН= 5 содержит в 100 раз больше кислоты, чем вода с рН=7. Значение рН может быть изменено добавлением веществ изменяющих концетрацию ионов водорода. Например, все кислоты растворяются в воде обязательно с образованием иона Н+, уменьшая значение рН, т.е. подкисляя воду.
 
Вода в тропических реках слабокислая, рН = 5…6,8. Бывают исключения, например, в центральноафриканском озере Танганьика рН в среднем равен 9.
 
От величины pH сильно зависит развитие и жизнедеятельность водных растений. В аквариуме желательно иметь слабокислую воду с рН = 6,5...6,8. При потреблении CO2 растениями высвобождаются ионы ОН-, т.е. вода подщелачивается. Содержание ионов водорода в воде определяется в основном количественным соотношением концентраций угольной кислоты и ее ионов. Источником ионов водорода также являются также гумусовые кислоты.
 
 
рН
Свойства воды
3...5
кислая
5,1...6,9
слабокислая
7
нейтральная
7,1...9
слабощелочная
 
Жесткость воды
Понятие жёсткости воды появилось давно из-за важного значения для народного хозяйства. Жесткая вода образует накипь на стенках нагревательных котлов и труб, чем существенно ухудшает их теплотехнические характеристики. Жесткая вода мало пригодна для стирки, плохо мылится. Жесткость – это очень важный параметр для аквариумной воды.
 
Жесткость воды, указанная в аквариумной литературе -это GH ( от немецкого Gesamthaerte, или по английски - GeneralHardness). GH обусловленна присутствием в воде катионов щёлочноземельных металлов, в первую очередь - это катионы кальция (Ca2+) и магния (Mg2+). Катионы бериллия, стронция и бария незначительно влияют на жёсткость воды в силу их малого количества.
 
Капельный аквариумный тест на GH отражает общую жесткость, он обнаружит все ионы кальция и магния, вне зависимости от того, из каких растворенных солей эти ионы попали в воду. Тест на GH не обнаруживает бикарбонаты калия (КНСО3), натрия (NaHCO3) и также карбонаты калия (K2CO3), натрия (NаCO3) и т.п.
 
 
Жесткость GH
мг/л или ppm
Характеристика воды
0°… 4°dGH
0…70
очень мягкая
4°… 8°dGH
70…140
мягкая
8°… 12°dGH
140…210
средней жёсткости
12°… 18°dGH
210…320
довольно жёсткая
18°… 30°dGH
320…530
жёсткая
 
 
1 ppm ( part per million ) = 1 мг/кг = 1 мг/л
 
Различают постоянную, временную и общую жесткость.
 
Постоянную жесткость вода приобретает при растворении сульфатов, хлоридов и некоторых других солей кальция и магния. В этом случае в воде наряду с катионами Ca2+ и Mg2+ имеются анионы SO42-, Cl- и др. При кипячении воды эти катионы и анионы не реагируют друг с другом и остаются в воде (в осадок не выпадают), отсюда произошло название - постояная жесткость.
 
Временная жесткость связана с присутствием в воде катионов Ca2+, Mg2+, Fe2+ и гидрокарбонатных анионов HCO3-. Карбонатная жесткость обусловлена присутствием в воде в основном гидрокарбонатов кальция и магния, она почти полностью устраняется при кипячении воды. Гидрокарбонаты при этом распадаются в осадок при этом выпадают карбонат кальция и гидроксид магния. Временную жёсткость часто называют карбонатной жёсткостью.
При кипячении воды гидрокарбонатные анионы вступают в реакцию с катионами и образуют с ними малорастворимые карбонатные соли, которые выпадают в осадок (CaCO3 - известь, накипь), отсюда и название - "временная" жёсткость.
 
Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3 + H2O + CO2
 
Чем больше в воде железа, тем рыжее окраска у накипи, которая осаждается на стенках чайников при кипячении. Красно-бурый цвет накипи даёт выпадающий в осадок гидроксид железа - Fe(OH)3.
Иногда для смягчения воды аквариумисты кипятят воду. При этом в осадок (накипь) выпадают как карбонатные ионы кальция, магния, натрия калия, так и ионы кальция/магния, поэтому соответственно КН и GH снизятся.
 
Некарбонатная жесткость обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей серной, соляной, азотной кислот и при кипячении не устраняется.
 
Ионы Mn2+, Fe2+, Fe3+ в истинно растворенном состоянии находятся в очень небольших концентрациях. Большая часть железа и марганца в природных водах содержится в виде коллоидов и суспензий. В подземных водах преобладают соединения железа и марганца в виде гидрокарбонатов, сульфатов и хлоридов, в поверхностных – в виде органических комплексных соединений например, гуминовокислых) или в виде высокодисперсной взвеси. Общая жесткость
 
GH (или TH) - это сумма временной и постоянной жесткостей, т.е. суммарное количество разных солей кальция и магния.
 
Кроме понятия GH, широко применяется понятие минерализация воды, которая охватывает присутствие в воде всех солей. Разница между этими двумя понятиями существенная. К примеру, минерализацию можно поднять, растворив в воде любую соль. Аквариумисты с этой целью иногда используют поваренную соль (хлорид натрия – NaCl). Растворение в воде поваренной соли увеличивает минерализацию, но GH не поднимает (!), т.к. жесткость GH связана с растворенными в воде солями кальция и магния.
 
В СССР с 1952 года, жесткость воды для технических и гигиенических нужд выражается в мг-экв/л (до этого - в немецких градусах). Согласно ГОСТу, жесткость воды выражают в миллиграмм-эквивалентах кальция или магния на 1 л воды.
1 мг-экв/л жесткости соответствует содержанию 20,04 мг/л кальция (Ca2+) или 12,16 мг/л магния (Mg2+).
 
Выражение жесткости в миллиграмм-эквивалентах на литр воды удобнее, чем градусы. Тем не менее, в аквариумной литературе разных стран, жесткость до сих пор измеряют в устаревших градусах жёсткости, причем в каждой стране в свои градусы, отличных от всех остальных. Идентичны только русские и немецкие градусы жесткости, которые давно официально отменны в этих странах, но упорно существуют в аквариумных книгах. Можно смело сказать - в аквариумной литературе градусы жёсткости будут применять очень долго !
 
1°dGH общей жёсткости = 7,15 мг/л Ca2+ или 4,34 мг/л Mg2+
 
Немецкий градус (dGH): 1° = 10 мг оксида кальция - СаО в 1 л воды, или 7.194 мг оксида магния MgO в 1 л воды.
 
Американский градус (usH): 1° = 17.12 мг/л СаСО3.
 
dGH (dH) и dKH наиболее часто употребляется в аквариумистике как единицы измерения жесткости, причем обозначение dGH - относится к общей жесткости, dKH - к карбонатной.
 
1° немецкий градус (dGH) = 17.9 ppm = 17.9 мг/л
 
 
Это соотношение часто приводится в иностранной аквариумной литературе и это сбивает с толку, ведь выше было написано, что 1°dGH = 10 мг оксида кальция (СаО) в 1 л воды. Оказывается, что 17.9 мг/л соответствует такому количеству СаСО3, каторое содержит столько же кальция, сколько его содержится в 10 мг СаО. То есть соотношение выражает эквивалентное по кальцию количество СаСО3 !
 
Из этого следует, что жесткость в 1°dGH соответствует концентрации иона кальция равной 7,14 мг/л или концентрации иона магния равной 6 мг/л.
 
Японские аквариумисты часто применяют термин ТН (Total Hardness) - общая жёсткость. TH - это тоже самое, что GH (от немецкого Gesamthaerte). GH = TH, или 1°dGH = 1°GTH.
 
Японский аквадизайнер Амано Такаши нередко в своих аквариумах применяет очень мягкую воду с ТН = 20 мг/л. Переведём в немецкие градусы: ТН = 20/17,9 = 1,1° dGH.
 
Главный недостаток градусов, как единиц измерения жесткости, в том, что они показывают содержание кальция и магния в ПЕРЕСЧЕТЕ на окись или на карбонатную соль. Градусы - это УСЛОВНЫЕ единицы. На самом деле окись кальция (СаО) в воде существовать не может. CaCO3 (известь) - это малорастворимое в воде вещество: при температуре 25°С растворяется лишь 6,7 мг/л, что может поднять ее жесткость лишь до 0,24 мг-экв/л, или dGH=0,67°.
 
Если аквариумист сделает тест и хочет узнать, сколько же в воде присутствует ионов кальция и магния, то узнает он сколько там БЫЛО БЫ СаО или CaCO3, если бы массу действительно присутствующих в воде ионов кальция Ca2+и магния Mg2+ пересчитать на эквивалентное количество этих веществ, которых на самом деле в воде нет !
 
С градусами жесткости существует путаница в книгах по аквариумистике из разных стран из-за того, что авторы книг ссылаются друг на друга используя некорректные переводы...
 
 
KH и щелочность
KH (carbonate hardness)- это карбонатная жесткость, т.е. содержание растворенных в воде гидрокарбонатов (бикарбонатов): кальция, магния, калия (KHCO3), натрия (NaHCO3) и карбонатов: кальция (CaCO3), магния (MgCO3), калия (K2CO3), натрия (Na2CO3) и др. В аквариумной воде присутствуют бикарбонаты (HCO3), а карбонаты (CO3) присутствуют при рН более 9. КН часто называется временной жесткостью. Как часть общей жёсткости, КН, как правило, меньше GH.
 
Карбонатная жёсткость (буферность), определяется ионами гидрокарбоната НСО3-. Содержание НСО3- выраженное в мг-экв/л переводится в немецкие градусы карбонатной жесткости (dKH) - умножением на коэффициент 2.8 и обратно, соответственно, умножением на 0.36.
 
0,36 * 1°dКH = 1 мг-экв/л карбонатной жесткости
 
 
Если известны результаты анализа HCO3 в мг/л, то для пересчёта в градусы °dКH применяется следующая формула:
 
°dКH = [HCO3 в мг/л] / 22
 
 
Например, в бассейне Амазонки вода имеет 21 мг/л HCO3. Переведём в карбонатные градусы = 21 / 22 = 0,95°dКH, т.е. в Амазонке очень мягкая вода !
 
КН имеет очень большое значение при выращивании аквариумных растений, т.к. от КН сильно зависит рН воды и насыщаемость воды углекислом газом.
 
Применяемые в аквариумистике капельные тесты KH измеряют не KH (карбонатную жесткость), а щелочность.
 
Щелочность - alkalinity - это общее содержание анионов всех слабых кислот, а также гидроксильного иона OH-. В число слабых кислот включается угольная кислота (H2CO3), солями которой являются карбонаты и гидрокарбонаты. Гидрокарбонатные анионы кальция и магния дают вклад в щелочность воды. Но вклад в щелочность ещё дают прочие карбонаты и гидрокарбонаты, например - сода (NaHCO3), поташ (K2CO3), а также другие соли слабых кислот (ортофосфорная, кремниевая, гуминовые и т.п.).
 
КН входит в понятие буферности - это способность воды сопротивляться изменениям рН при добавлении кислот или щелочей. Все аквариумные тесты КН основаны на методе титрование воды кислотой: сколько потребуется добавить капель кислоты в 5 мл тестируемой воды, чтобы резко уронить рН, сломав сопротивление КН - буфера ? Таким образом - этот тест оценивает совокупную буферность воды. Бикарбонаты и карбонаты - это не единственные анионы, отвечающие за буферность. Фосфаты и бораты тоже увеличивают буферность раствора. Однако, их количества малы в пресноводных аквариумах, поэтому ими принебрегают.
 
КН лучше называть - КН буфером. Вода из крана чаще всего обладает высокой буферностью (КН = 7°...15°) и рН более 7,5, а мягкая вода обладает малой буферностью и слабокислой или нейтральной рН.
 
Откуда в природе вода получает растворенные вещества ? Дождевые капли проходя через атмосферу реагируют с атмосферным углекислым газом, в результате чего получается угольная кислота:
 
CO2 + H20 -> H2CO3.
 
Такая вода, протекая по известковым залежам набирает кальций/магний и карбонаты/бикарбонаты. В основном - это взаимодействие угольной кислоты с известняком (карбонатом кальция), в результате чего получается бикарбонат кальция: H2CO3 + CaCO3 -> Ca(HCO3)2. Такая же реакция происходит между угольной кислотой и карбонатом магния с образованием бикарбоната магния.
 
Если данная местность не имеет известковых залежей, то вода останется мягкой. Протекая через пласты гниющей листвы в тропиках, вода теряет GH и KH (в присутствии органических кислот) и становится кислой.
 
 
TDS - общее количество растворенных в воде солей
Рыбу, с точки зрения физиологии, "интересует" общее количество растворенных в воде солей. Этот параметр называется TDS - Total Dissolved Solids.
 
Точным способом определения TDS является выпаривание воды и взвешивание сухого остатка. Однако, такой способ сложен, требует точных весов. Поэтому применяется метод измерения проводимости воды. Основные неорганические ионы, составляющие TDS в обычной воде - это кальций, магний, натрий, железо, марганец, хлорид, бикарбонат, сульфат и нитрат. Любое растворенное в воде вещество влияет на электропроводность. Зная TDS, можно оценить, насколько вода в аквариуме далека от дистиллированной.
 
Для измерения TDS промышленность выпускает прибор типа conductivity meter. Эти приборы весьма точны и имеют температурную компенсацию. Западные аквариумисты всё активнее используют TDS тестеры и всё реже используют аквариумные капельные тесты на GH. Российские аквариумисты мало знают про электронный TDS тестер. Напрасно ! TDS тестер весьма полезен в аквариумном хозяйстве. Такой тестер обязательно нужен при использовании аквариумистом обессоленной с помощью RO фильтра (обратный осмоз) воды. Точности TDS тестера достаточно не только для аквариумистов, но и для специалистов по охране окружающей среды, биологов и технологов.
 
Минерализацию воды характеризует удельная электропроводность - EC (Electrical conductivity). ЕС измеряется в мкСм/см (микроСименсы на сантиметр).
 
Для приблизительной оценки минерализации (содержание солей в мг/л ) используют эмпирическое соотношение:
 
TDS = 0,64 · EC
 
В этой формуле EC измеряется в мкСм/cм.
 
Величина коэффициента (0,64) колеблется в зависимости от типа воды в диапазоне 0,55…0,75.
 
Удельная проводимость абсолютно чистой воды равна 0,05 мкСм/cм (теория), в реальности такой воды не существует.
 
В связи с новизной TDS тестеров аквариумисты часто путаются в терминологии. На форумах обычно пишут: "...я измерил свою воду, оказалось - TDS=400". Это ошибка, на самом деле надо было написать: удельная электропроводность ЕС=400 мкСм/см. Большинство марок тестеров измеряют именно ЕС ! Для вычисления TDS надо результат EC умножить на коэффициент 0,64.
 
TDS = 400 · 0,64 = 256 мг/л = 256 ppm.
 
Обычно аквариумисты не занимаются пересчётом в ppm, в этом нет особого смысла. Чаще используют показания удельной электропроводности в мкСм/cм.
 
Некоторые модели тестеров могут показывать результаты измерений не только мкСм/см, но и в ppm (мг/л).
 
 
Окислительный потенциал (redoxpotential, ORP, rH)
 
Этот параметр характеризует качество аквариумной среды, ее чистоту. Низкий ORP означает, что в воде много органики.
 
Существуют два вида реакций - окислительные и восстановительные.
 
Окислителями называются вещества, присоединяющие электроны. Во время реакции они восстанавливаются. Атомы кислорода или хлора, "нуждаются" в электронах и поэтому являются окислителями.
 
Пример - это нитратный цикл, в результате которого аммиак превращается в нитраты.
Восстановителями называются вещества, отдающие электроны. Во время реакции они окисляются.
 
Например, водород и железо, имеют "лишние" электроны - являются восстановителями.
 
Важнейшие восстановители:
тиосульфат (гипосульфит) натрия Na2S2O3;
Натрия гидросульфит Na2S2O4;
Сульфит натрия Na2SO3;
Спирт (водка);
Аскорбиновая кислота;
Глюкоза;
Сероводород H2S;
аммиак NH3;
Металлы;
водород;
уголь С;
оксид серы (IV) SO2;
сернистая кислота H2SO3 и ее соли.
Катионы металлов в низших степенях окисления: SnCl2, FeCl2, MnSO4, Cr2(SO4)3.
Азотистая кислота HNO2.
 
Важнейшие окислители:
Кислород и озон - сильнейшие окислители;
Галогены: фтор, хлор, йод;
Перманганат калия KMnO4;
манганат калия K2MnO4;
оксид марганца (IV) MnO2;
Азотная кислота HNO3;
Серная кислота H2SO4 конц.
Оксид меди (II) CuO;
оксид серебра Ag2O;
пероксид водорода H2O2;
Хлорид железа(III) FeCl3.
 
В водном растворе пероксид водорода проявляет и окислительные и восстановительные свойства. Окислительные свойства Н2О2 выражены сильнее, чем восстановительные свойства.
 
Поэтому, в аквариумизме пероксид водорода применяют как окислитель: например, он окисляет нитриты в нитраты. А как восстановитель, к сожалению, в аквариумной воде пероксид водорода не работает.
 
Разность зарядов окислителей и восстановителей в воде и называется окислительно-восстановительным потенциалом. Если окислителей в воде больше, то потенциал положителен и наоборот. ORP измеряется в милливольтах, оптимальное значение лежит между 250 и 400 mV. Измерять ORP сложно (значительно сложнее чем рН), даже при наличии дорогого измерителя ORP. Я не рекомендую аквариумистам покупать прибор для измерения ORP.
 
Разложение органики в воде является окислительной реакцией. Накопление органики в воде приводит к увеличению концентрации восстановителей и уменьшает значение ORP.
 
Чем выше значение ORP, тем больше окислителей (в основном кислорода) присутствует в воде, тем больше органики может быть разложено. Значение ORP зависит от многих факторов и может колeбaться. В аквариуме ORP уменьшается при повышении температуры, понижении pH и др.
 
Увеличить ORP можно регулярной сменой воды, чисткой аквариума, продувкой воздуха и использованием озона (озон применяется только для морских аквариумов).
 
Высокий ORP (избыток кислорода) вреден для растений, тормозит их рост и может разрушать живые клетки (некроз). По этой причине в "голландском" аквариуме берегут ил (восстановитель) и редко сифонят грунт. Я никогда не сифоню грунт в своих аквариумах !
 
В высокотехнологичных аквариумах (с сильном светом) часто возникает избыток кислорода и нехватка восстановителей. К сожалению, применение в качестве восстановителей: водки, аскорбиновой кислоты или глюкозы часто приводит к отрицательным ( и даже катастрофическим !) результатам из-за трудностей в подборе дозы этих восстановителей, т.к. эти восстановители имеют специфические недостатки. Мне пока не известны восстановители, которые не имеют побочных эффектов и хорошо подходят для аквариумистики.
 
Наибольшее значение на аквариумную среду оказывает "деятельность" биофильтра. Именно от работы биофильтра во многом зависит благополучие аквариума.
 


Просмотрено 2702 раз

Обсудить тему на форуме



   Читайте также

30.05.2012 Как избавиться от пленки на поверхности воды



Поиск по сайту


Последние темы форума
1. Белый налет в виде манки по всему телу
2. Поговорим о лягушках
3. Круглый аквариум - стоит ли покупать?
4. В новом аквариуме помутнела вода
5. Размножение анциструсов
Мы в рейтингах


Онлайн трансляции
Онлайн трансляции

Смотреть онлайн. Волейбол. Лига чемпионов. 1-й раунд. Франкфурт (Германия) - Шахтёр (Беларусь). Ответный матч

Смотреть онлайн. Баскетбол. Кубок Европы FIBA. Цмоки-Минск (Беларусь) - Бельфиус (Бельгия)

Смотреть онлайн. Теннис. Турнир WTA в Москве. Кубок Кремля

Смотреть онлайн. Снукер. Home Nations. Открытый чемпионат Англии в Кроули, Великобритания. День 3

Смотреть онлайн. Футбол. Лига Европы UEFA. 1-й тур. Копенгаген (Дания) - Зенит (Россия)

Смотреть онлайн. Футбол. Лига Европы UEFA. 1-й тур. МОЛ Види (Венгрия) - БАТЭ (Борисов)

Смотреть онлайн. Дзюдо. Чемпионат мира в Баку, Азербайджан. Женщины. 48 кг., Мужчины. 60 кг. Полуфиналы. Финалы

Смотреть онлайн. Теннис. Турнир WTA в Токио, Япония. Сеул. Гуанчжоу

Смотреть онлайн. Дзюдо. Чемпионат мира в Баку, Азербайджан. Женщины. 48 кг., Мужчины. 60 кг. Квалификация

Смотреть онлайн. Бейсбол. MLB. Нью-Йорк Янкиз - Бостон Ред Сокс

Смотреть онлайн. Бейсбол. MLB. Лос-Анджелес Доджерс - Колорадо Рокиз

Смотреть онлайн. Конный спорт. Всемирные конные игры в Трайоне, США. Конкур

Администрация сайта: aqua-plant@mail.ru