Перегляд одного допису
Старий 28.12.2011, 14:06   #508
FISHERMEN555
Активний учасник
 
Аватар для FISHERMEN555
Ровенская обл.
 

Реєстрація: 22.12.2011
Дописи: 402
Подякував(ла): 797
Подякували 1.691 разів в 289 дописах
Репутація: 1602

Аквафото 

Восклицание Вода и аквариум. Реферат новичка.

ПРЕДИСЛОВИЕ.
-Химия воды, наука хотя и старая но достаточно сложная. Лично мне сложновато понимать даже элементарные, совершенно несложные для химика процессы, в виде формул и уравнений со всевозможными символами и условными обозначениями которые придумывали и определяли на протяжении веков и продолжают это делать непрерывно всевозможные ученые, академики, профессоры, - за что им низкий поклон и уважуха. И я бы рискнул утверждать что таких как я не мало,среди аквариумистов , особенно новичков. Мне очень хочется что бы мой аквариум был благополучным, и радовал меня и мою семью, но с другой стороны я понимаю, что без некоторых понятий в химии воды мне лично сложновато будет достичь желаемого результата. И что теперь, если я в этих химических иероглифах дуб,- я должен отказаться от аквариума?! Нет конечно!
Достаточно общих, но вместе с тем необходимых каждому аквариумисту, понятий касающихся химии воды.

-ВОДА.
Прозрачная, без запаха, без вкуса кажется на первый взгляд совершенно одинаковой, как будто в ней и нет ничего, ведь это не морская вода, а всего лишь пресная! Да чего там париться, залил воды в аквариум и все, никаких проблем ! Насажу растений каких захочу, рыбасов по больше, модных ламп наставлю, фильтров накуплю и удобрений, подам со2 и готово - никаких сложностей! Однако если Вы как и я хочу стать успешным аквариумистом, разобраться пусть и далеко не вовсех, но во многих тонкостях содержания растений и рыб, вырастить своих питомцев здоровыми, яркими,приносящими регулярное потомство, то Вам прийдется пересмотреть свои взгляды. Мы будем говорить о свойствах пресной воды, таких незаметных на первый взгляд,но реально существующих и оказывающих колоссальное влияние на ее обитателей. Как известно вода являетя одним из наиболее распространенных веществ на земле.
Вода универсальный растворитель, вымывший за миллионы лет из горных пород миллиарды тонн солей и вынесший их в океан. Испаряясь под воздействием солнечных лучей, вода поднимается в небо и превращается в облака из которых выпадают осадки питающие реки. В отличии от содержащей десятки различных элементов морской воды, пресная не менее интересна по составу. Прежде всего условимся, что пресной водой мы будем называть такую воду, которая содержит не более 1 г/л. солей. Однако даже этой, казалось бы незначительной концетрации достаточно что бы оказать влияния на живущие в ней организмы.
Что бы немного разобраться в свойствах воды, нам следует иметь представление по крайней мере о:
- ЖЕСТКОСТИ
- АКТИВНОЙ РЕАКЦИИ
- ОСОБЫХ СВОЙСТВАХ ВОДЫ В ПРИУТСТВИИ В НЕЙ УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ (СО2)
- БУФЕРНЫХ СВОЙСТВАХ ВОДЫ

Часть первая. - ЖЕСТКОСТЬ.

- Жесткостью называют совокупность свойств воды, обусловленых наличием в ней в первую очередь солей кальция и магния, а также солей других щелочнозамельных металлов таких как бериллий, стронций и барий. Чем выше их концетрация тем вода жестче, и на оборот: она считается мягкой , когда этих солей в ней мало. Жосткость воды может изменятся в результате выделения рыбами или поглощения растениями СО2, изменении значения рН, растворении извести грунта и т.д. Существует много разных едениц измерения жесткости. Аквариумисты любители в большинстве своем обычно используют немецкие градусы жесткости ( возьмем к примеру многие капельные тесты которые мы используем для из мерения этой величины). Один такой градус соответствует содержанию 10 мг окиси кальция (СаО) или 7,19 мг(МgО) в 1 литре воды. Один такой градус обозначается 1 dH или просто 1 если из текста ясно о чем идет речь.
Воду принято называть при жесткости:
- 0-4 очень мягкой
- 4-8 мягкой
- 8-12 средней жесткости
- 12-21 жесткой
- свыше21 очень жесткой.
Почему именно кальцию и магнию уделяется основное внимание? А как же берилий ,стронций и барий? А потому что кальций и магний - наиболее активные регуляторы химических процессов в природе, а жесткость является пожалуй самым важным показателем качества воды, с какой бы целью не применялась последняя - для питья, для отопления, ведения технологичесих процессов или содержания рыб.
Аквариумисты уделяют этому свойству особое внимание и различают общую, временную и постоянную жесткости. Как мы уже говорили , в воде растворены соли, образованные в результате взаимодействия кальция и магния с различными кислотами.
Поскольку углекислый газ содержащийся в воздухе в мизерном количестве (0,003%) хорошо растворим и образует слабую угольную кислоту, то, соответственно наиболее распространенными солями являются гидрокарбонаты кальция и магния. Однако это довольно не стойкие соединения : стоит вскипятить воду - и они разрушаются с выделением углекислого газа и карбонатов, растворимость которых хуже.
Именно карбонаты кальция и магния остаются в виде накипи на на стенках чайника или на тене стиральной машины.
На этой способности основан первый и самый простой способ умягчения воды - кипячение с последующим отстаиванием, что нередко позволяет значительно снизить жесткость водопроводной воды.

Есть например случай когда временную, (карбонатную или устранимую) жесткость, кипячением понизить не получится. Дело в том, что карбонатная жесткость, как правило, меньше чем общая жесткость. Правда на ряду со щелочноземельными карбонатами существуют и такие карбонатные соединения, как например, карбонат натрия или карбонат калия. Эти соли учитываются при замерах карбонатной жесткости, однако не входят в общую жесткость, ведь в ней учитываются только щелочноземельные ионы.
Если такого рода соеденения содержатся в большом количестве, то это приводит к пародоксальной ситуации, когда карбонатная жесткость оказывается значительно больше чем общая жесткость и более того в этом случае понизить карбонатную жесткость методом кипячения невозможно. В такой ситуации эффективен например обратный осмос и ионообменные смолы.
Часть жесткости которую можно устранить кипячением, мы называем
- временной ( карбонатной или устранимой) жесткостью; может обозначатся как dKH или кН.
Соответственно оставшася часть жесткости считается
- постоянной (не карбонатной или неустранимой) жесткостью;
может обозначается как dPH.
Ее составляющиe - соли, образованные в результате взаимодействия кальция и магния не с угольной кислотой как в случае с временной жесткостью, а с другими кислотами (соляной, азотной, серной, ортофосфорной, борной) образуя сульфаты, нитраты, хлориды, фосфаты , а также оставшиеся после кипячения в растворенном состоянии карбонаты. В отличии от случая с карбонатной жесткостью, постоянную жесткость нельзя устранить просто прокипятив и отстояв воду.
При необходимости снизить постоянную жесткость используют другие методы умягчения, например, разбавление дистиллированной водой, с помощью ионообменых смол или дистиллятора а также при помощи обратного осмоса.
- Временную (dKН) и постоянную(dPH) жесткости в сумме называют общей жесткостью (dGH);
dKH + dPH = dGH;
может обозначаться как dGH или gH.
Pазличают также две составляющие - кальциевую и магниевую. Эти элементы очень близки по свойствам хотя незначительно отличаются. Так растворимость магниевых солей обычно хуже, а их избыток придает воде горьковатый привкус.

вторая. - АКТИВНАЯ РЕАКЦИЯ.

Следующая важная характеристика воды - активная реакция.
Всем известно, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (Н2О).
Однако не все помнят что молукулы в растворе находятся не в целостном состоянии, а в виде ионов - положительно (+) и отрицательно(-) заряженых частиц.
Молекула воды разделены на ионы водорода Н+ и гидроксила ОН-, и так как заряды у них разные (+ и -), то следовательно могут вступать в реакцию между собой .
Это явление называется - дисоциацией.
А степень диссоциации (реакции) молекул воды называют - активной реакцией и измеряют величиной водородного показателя, равного степени концетрации ионов водорода Н+, взятой с обратным знком. Для чистой воды эта величина сосавляет 7 и обозначается рН7. Латинские буквы рН означают pondus hydrogenii - водородный показатель, а число после них характеризует активную реакцию воды.
Стоит в раствор, ( ведь аквариумная вода это слабый раствор потому что она содержит разнообразные вещества которые в ней растворены), добавить какое либо вещ-во и доля диссоциированых молекул, а значит и величина рН во многих случаях начинает меняться.
Например, если вы добавляете в воду кислоту то величина свободных ионов (Н+) водорода начинает возростать (молекулы кислоты, диссоциируя, охотно насыщают ими воду), а следовательно увеличивается их доля в объеме. Величина рН при этом уменьшается и считается - кислой.
А если вы добавите щелочь , доля диссоциированых ионов (Н+) водорода сокращается, а водородный показатель - растет и величина считается - щелочной.
Принято считать, что вода обладает нейтральными свойствами при рН 7 следовательно рН меньше 7 харектеризует кислую среду; больше 7 - характеризует щелочную среду.
Величина водородного показателя колеблется от 0 до 14.
Таким образом незначительое казалось бы отклонение значения рН на еденицу на самом деле означает изменение концетрации ионов (Н+) водорода в 10 раз ! Ведь в основе лежит десятичный антилогарифм и для живого существа бесследно не проходит. Причина этого опять кроется в биохимических процессах: организм живет, пока клетка способна поддерживать рН своей плазы в определенных пределах.
Вода в большинстве пресных водоемов имеет рН от 5 - 8.
Для многих живых существ величина рН, пригодного для жизни , ограничена половиной еденицы, но по логарифмической шкале это сответствует изменению концетрации кислоты или щелочи почти в 3 раза !
Значение рН в аквариуме подвержено колебаниям с изменением концетрации растворенного в воде уклекислого газа и временной жесткостью воды.
Так увиличение количества углекислого газа или снижение временной жесткости делают воду - кислой, а при увиличение временной жесткости или уменьшении количества углекислого газа - щелочной.
Поэтому при длительном ярком солнечном освещении аквариума с большим количеством растений, которые интенсивно поглащают углекислый газ значение рН может подняться даже до 9, ночью в связи с увиличением кол-ва углекислого газа, вызваного дыханием рыб и растений, может упасть до 6 и ниже, что не благоприятно для населения аквариума. Это является одной из причин использования искуственного освещения, при правильном выборе которого подобный риск сведен к минимуму.

часть третья.ОСОБЫЕ СВОЙСТВА ВОДЫ В ПРИУТСТВИИ В НЕЙ УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ И СО2..

Химически чистой воды в природе нет.
И даже если взять отстояную в течении суток дважды дистиллированую воду, в которой после перегонки неосталось солей, и измерить ее активную реакцию , то получим рН5.5. Какое же вещ-во успело попасть в рствор?
А дело в том, что происходило активное впитывание газов из атмосферы и несмотря на то что в воздухе содержится 78% - азота; 20% - кислорода и всего 0,03 % - углекислого газа, то насыщают они воду иначе. Углекислый газ в 50 раз лучше кислорода растворяется в воде, правда, ограничивается (выветривается) обменом с атмосферой и температурой ( мы все знаем что с повышением температуры воды растворимость газов в воде снижается, чем выше температура тем хуже происходит насыщение воды газами.)

Лишь небольшой процент со2 (всего 0,1-0,2%) превращается в углекислоту, которая крайне неустойчива и распадается, поэтому часть растворенного в воде со2 находится в свободном состоянии ( не вступает в реакции).
Растворенный в воде углекислый газ большей частью остается в виде свободного со2(99,3%) и в меньшей степени образует угольную кислоту. Угольная кислота (н2со3) - слабая кислота и в воде диссоциирует на ионы, в результате концетрация ионов водорода (Н+)повышается и вода подкисляется.
Таким образом повышая в воде содержание со2 мы уменьшаем значение рН.
Кроме атмосферного воздуха, источниками со2 являются животные, которые выдыхают со2 при дыхании, в процессе разложения микроорганизмами остатков растений, животных, несъеденого корма , а также экскрементов. В довершение ко всему не нужно забывать,что представители флоры также дышат, хотя и гораздо слабее чем животные, поэтому в темноте когда фотосинтез невозможен, они выделяют углекислый газ.
Принудительную подачу со2 мы не учитываем,так как в данном случае рассматриваем природную модель. Лишь растворенный в воде со2 подходит для снабжения растений углеродом без всяких осложнений, но некоторые из них при его нехватке приспособились использоваь гидрокарбонаты кальция и магния, которые влияют на временную жесткость воды (кН) и при распаде карбонатов происходит уменьшение ее значения и называется этот процесс , - биогенное умягчение.
Образуемые в такой реакции карбонаты выпадают в осадок что видно по белому налету на листьях некоторых растений. Эти виды растений обладают способностью покрывать свою потребность из имеющейся системы углерода. Если элодея канадская или эхинодорус амазонский еще в состоянии ассимилировать углерод из карбонатов, то например ключевой мох может использовать только свободный углекислый газ. Между этими видами распределены остальные растения.
Отсюда видно, что вокруг углекислого газа в аквариуме разгорается конкуренция среди растений, и растения переносящие более высокое значение рН имеют преимущество перед другими.
В аквариумах, сильно заросших растениями, при сильном освещении, со2 потребляемый растениями как правило быстро заканчивается.
В природе в большинстве случаев водная поверхность,заросшая растениями, занимает незначительную долю, в результате чего сохраняется блягоприятное отношение общей водной поверхности, которая может поглащать со2, к заросшей растениями поверхности, которая потребляет этот газ.
Таким образом , пресноводные аквариумы с густой растительностью могут нуждаться в дополнительной подаче со2, в значительно большем количестве нежели может быть поглощено поверхностью воды в аквариуме.
Растениям безразлично , из какого содержания со2 в воде - 5 или 20 мг/л. - они будут потреблять углекислый газ, важно лишь,что бы было постоянное и более или менее равномерное его поступление. Достаточное снабжение аквариумной воды имеет большое значение не только для питания растений , но и для рыб.
Недостаток со2 в аквариумной воде служит причиной для:
- Появление искалеченых и убогих растений в аквариуме.
- Неестественно сильного повышения рН.
Слишком высокое значение рН, вызваное недостатком со2 в свою очередь служит частой причиной для:
- Недостатка железа для питания растений.
- Наступления криптокориновой болезни.
- Прекращения роста растений, а значит и снижение или прекращение потребления макро и микроэлементов.
- Хронических и тяжелых грибковых заболеваний рыб.

часть четвертая. БУФЕРНОСТЬ.

Зная о жесткости и активной реакции воды, мы можем коротко поговорить об их влиянии друг на друга. Вообще ,все химические свойства воды очень тесно взаимосвязаны. Сложно изменить один из показатлей, будь то концетрация растворенного газа или соли, рН,так, чтобы другие параметры остались прежними. При их определенных значениях химическая реакция изменяется и сложившееся равновесие нарушается, вода приобретает другие свойства, оказывающая влияние на все живое обитающее в ней.
В литературе лишь последние годы стали обращать внимание на одно из важнейших свойств аквариумной воды - буферность.
Поскольку все живые организмы предпочитают существовать в постоянных условиях,а не испытыватьна себе колебания водородного показателя, то важно понимать, почему в одних аквариумах рН остается постоянным напротяжении очень длительного времени, а в других может колебаться ежечасно. Да что там,даже в благополучных аквариумах можно наделать немало бед, причем ничего не подливая в воду. Буферностью называют способность раствора (а аквариумная вода это слабый раствор) сохранять величину водородного показателя при добавлении кислоты или щелочи.
Буферность не измеряют ее характеризуют словами " слабая" или "сильная".
Бывают растворы со слабой буферностью, где каждая добавленая капля кислоты или щелочи изменяет рН. Бывают сильно буферные растворы, способные поддерживать постоянную величину рН, несмотря на существенные добавки химических вещ-в.
Конечно , в определенных условиях даже вода с сильной буферностью начинает изменять рН, однако важно ориентироваться в особенностях этого свойства и правильно его использовать там где необходимо.
Поскольку биохимические реакции происходят лишь в очень строгих пределах рН, то должны быть механизмы, поддерживающие это постоянство. Понятно что каждую клетку организма невозможно снабдить маленьким насосом и двумя резервуарами с кислотой и щелочью. Их роль как раз и выполняют буферные растворы, которые могут отличаться по составу. Нас ,в данном случае, интресует раствор слабой кислоты и ее соли. В аквариумной воде это угольная кислота, а ее соли , -соли карбонатной жесткости. В зависимости от пропорции этих веществ в воде устанавливается определенное значение рН, которое не так просто изменить, если вода обладает буферными свойствами.
Карбонатные соеденения имеющиеся в воде, находятся в тесной связи с содержанием углекислого газа, а значит и со значением рН. В мягкой воде из-за отсутствия карбонатного буфера значение рН может сильно понизится или повысится.

Используемая литература:

- Полонский В.Д. Научно-популярное издание " Современное аквариумное оборудование"
- Махлин М.Д. "Вода как среда обитания и практика аквариумной гидрохимии".
- Хомченко И.М. " Подготовка воды и изменение гидрохимических показателей воды"
- Шереметьев И.И. " Аквариум начинающим и нетолько"
__________________
FISHERMEN555 зараз поза форумом   Відповісти з цитуванням
7 користувачів подякували FISHERMEN555:
bakroma (07.04.2012), KRustik (06.01.2012), pozhar (28.12.2011), Roman71 (28.12.2011), stopsol (07.01.2012), xen_ta (28.12.2011), ВасилийМетролог (28.12.2011)
Реклама