Текущее время: Пт, 17 сен 2021, 21:42


Что такое pH и kH

Описание: Основы аквариумной химии

Автор: Sheer
Дата: Пн, 23 фев 2009, 19:23
Просмотры: 10591
Комментарии: 1
Категория: Аквариумная техника

Ссылка на статью (bb-код [URL]): Скопировать

[url=https://aquaforum.lv/knowledgebase/article?k=8]Что такое pH и kH[/url]

Прямая ссылка: Скопировать

https://aquaforum.lv/knowledgebase/article?k=8


pH — активная реакция воды или кислотность
Как известно, химическая формула воды H2O или, если угодно HOH. Структурно это выглядит так: H = O = H

Молекулы воды диссоциируют на ионы: положительный H+ и отрицательный OH.
В химически чистой воде количество положительно заряженных и отрицательно заряженных ионов одинаково, и их концентрация в одном литре равна 10—7 моль/литр или 0,0000001 г/литр. Чтобы не писать числа с показателем степени, эту характеристику часто выражают через отрицательный логарифм концентрации ионов водорода, называя эту величину "водородным ателем" или кислотностью и обозначая ее рН:
pН = — lg[Н+]
Если в воду добавить кислоту, например соляную HCl, то ее молекулы в растворе тоже будут диссоциировать на ионы: положительный H+ и отрицательный Cl.

Концентрация положительных ионов возрастет, одновременно уменьшится концентрация отрицательных ионов OH, так как эти величины взаимосвязаны: чем больше одна, тем меньше другая, и наоборот. В результате кислотность раствора увеличится и pH упадет ниже 7. Если добавить щелочь, то процесс пойдет в обратную сторону, и pH будет увеличиваться.
Изменение значения рН на 1 соответствует изменению концентрации ионов в 10 раз, а на 2 — в 100 раз! При рН 6 количество ионов Н+ в 10 раз больше, чем при рН 7.

Помните об этом, когда изменяете кислотность воды. Небольшие изменения в рН резко изменяют химию воды.

Пример: Предположим ваш аквариум имеет объем 100 литров. Показатель pH равен 7.0, концентрация ионов H+ 0.0000001 г/литр и вы хотите подменить в нем 30 литров воды.

pH подмениваемой воды равен 6.0, концентрация ионов в 10 раз больше, 0.0000001 г/литр.

Чтобы узнать pH воды после подмены, нужно определить количество ионов H+ в вашем аквариуме: в 100 литрах содержится 0.00001 г ионов H+ (100*0.0000001 = 0.00001 граммов). Сливаем 30 литров, получаем 0.000007 г ионов (0.0000001*70).

В в 30 литрах свежей воды содержится 0.000001*30 = 0.00003 г ионов H+. Смешиваем, получаем 0.00003+0.000007 = 0.000037 граммов ионов, их концентрация равна 0.00000037 г/литр, а итоговый pH = -lg(0.00000037) = 6.43
Помните, что эта зависимость не прямопропорциональная, а логарифмическая!
Например, если pH подмениваемой воды равен 8, то в итоге вы получите
pH = -lg(((100*0.0000001-30*0.0000001)+(0.00000001*30))/100) = 7.13

Если вы смените половину воды, получите
pH = -lg(((100*0.0000001-50*0.0000001)+(0.00000001*50))/100) = 7.26

Если вода в вашем аквариуме имеет pH=6, и вы подмените половину воды c pH=8, то в результате получите не среднеарифметический pH = (6+8)/2 = 7, а
pH = -lg(((100*0.000001-50*0.000001)+(0.000000001*50))/100) = 6.3
Все эти расчеты вы можете сделать, скачав математический калькулятор, перейдя по этой ссылке.

Введите выражение -lg(((100*0.0000001-30*0.0000001)+(0.00000001*30))/100) в поле enter expression и нажмите кнопку Start.

Меняя объемы и концентрации, вы легко сможете определить pH воды в вашем аквариуме после подмены.

При растворении в воде углекислого газ CO2 образуется слабая угольная кислота H2CO3, которая сначала диссоциирует на ионы HCO3 и Н+, а затем происходит вторичная диссоциация иона HCO3 на ионы HCO32— и еще один Н+, что значительно снижает кислотность.

kH — карбонатный буфер или временная жесткость воды
Жесткость воды определяется наличием растворенных в ней минералов и во многом определяет остальные свойства воды. Несмотря на огромное количество всяких растворенных в воде минералов, только некоторые определяют ее жесткость.

Жесткость воды делится на две части: постоянную — gH и временную или переменную (карбонатную) — kH. Карбонатная жесткость обусловлена присутствием в воде солей угольной кислоты кальция Ca(HCO3)2 и магния Mg(HCO3), а точнее концентрацией ионов карбонатов CO3 и бикарбонатов HCO3. Временной жесткость называется потому, что при кипячении гидрокарбонаты разлагаются, и образующиеся карбонаты кальция и магния в значительном количестве выпадают в осадок, а углекислый газ испаряется:
Ca(HCO3)2= CaCO3 + CO2 + H2O
Mg(HCO3)2 = MgCO3 + CO2 + H2O

Выпадающий осадок образует так называемую накипь на стенках посуды, в которой кипятится вода. За счет кипячения и удаления гидрокарбонатов из воды она умягчается.

Карбонатная жесткость характеризует буферную способность воды противостоять изменению рН. Это происходит потому что ионы HCO3 связывают свободные ионы H+, происходит так называемая нейтрализация:

H+ + HCO3 = H2O + CO2

Когда количество свободных ионов H+ превысит количество ионов HCO3 , буфер заполнится и pH начнет снижаться. То есть этот процесс и происходит при добавлении в воду углекислого газа: сначала образуется угольная кислота, ионы H+ связываются буфером kH и pH при этом какое-то время остается постоянным. Потом количество свободных ионов H+ увеличивается и pH падает.

Почему при добавлении углекислого газа изменяется kH?
Это происходит потому, что, как уже было сказано, при подаче CO2 в воде образуется небольшое количество угольной кислоты (0.1-0.2%), она диссоциирует на ион H+ и бикарбонат HCO3 (основа KH), концентрации этих ионов увеличивается, что приводит к понижению рН и увеличению kH. Взаимосвязь {pH <-> KH <-> растворенный CO2} является жесткой. В связи с тем, что pH в основном определяется наличием карбонатного буфера kH, количество подаваемого CO2 зависит от того, какой нам нужен уровень pH.
Другими словами, значение kH — это количество бикарбонатов HCO3 в воде, которые нейтрализуют действие постоянно образующихся в аквариуме кислот, например нитратов, понижающих pH, удерживая тем самым pH от понижения. Соответственно чем больше бикарбонатов HCO3 в воде (путем подачи CO2), тем ниже уровень pH и выше уровень kH.
 

Комментарии
jakovru, Добавлено: Сб, 18 фев 2012, 22:35   Заголовок сообщения: Re: [ Библиотека ] Что такое pH и kH
В теории оно вроде как понятно. :idea:
А вот что происходит в такой-же ситуации если грунт фонит?
У меня ситуация такая; банка 180л, свет 168 Watt, фильтрация внешняя 6-7 объёмов в час, ЦО2, Растения много, рыб мало до среднего.
Грунт фонит но не жестоко, при подмене использую осмос с реминерализацией, после подмены вода имеет GH8, KH4, PH6,8.
ЦО2 подаётся постоянно через маленький внутренник и импеллером разбивается в мельчайшую пыль и мониторится контроллером. Независимо от количества подаваемого газа в секунду (до 5 пузырей) PH не удаётся понизить ниже 6,7, а вот к вечеру KH взлетает до 10-12, PH до 7,4 притом GH остаётся неизменным.
При всём этом, растения растут более-менее удовлетворительно, но от водорослей как-то не удаётся избавиться.
Интересно что-же происходит с грунтом при этих условиях.

Комментарии: 1 [Оставить комментарий]