Гідрохімічний склад води. PH, KH, GH

[ysfox]

Вода из любого источника, будь то озеро или река, это своеобразный природный бульон, в котором намешано/растворено огромное количество элементов (различные соли, минералы, газы). Из уроков химии вспоминаем, что растворённое вещество не присутствует в воде в чистом виде. Например, если в воде размешать обычную поваренную соль — хлорид натрия (NaCl), то она диссоциирует, т. е. распадётся на ионы: катион Na+ и анион Cl-.



Подобным образом происходит с большинством веществ, именно количество этих положительно и отрицательно заряженных частиц определяют гидрохимический состав воды, напрямую влияющий на самочувствие ваших аквариумных питомцев.

Аквариумисту важно знать минимум о двух важных взаимосвязанных параметрах воды: жёсткость и водородный показатель (показатель pH). Они в обязательном порядке указываются в условиях содержания того или иного вида рыб.

Жёсткость воды, dGH (Немецкий градус жёсткости воды)
Жёсткость воды определяется количеством растворённых в ней минеральных солей кальция (катионов Са+) и магния (катионов Mg+). Если их растворено много, значит вода жёсткая, если мало — мягкая. Исторически сложилось, что в России жёсткость обозначают в немецких градусах dGH. В других странах используют свои обозначения, например, американские градусы (usH), единица жёсткости определяется в ppm (part per million — одна часть на миллион). Именно в ppm меряют большинство продаваемых у нас электронных измерителей жёсткости воды.

По уровню жёсткости воду определяют следующим образом:

- от 0 до 4 dGH — очень мягкая,
- от 5 до 10 dGH — мягкая,
- от 10 до 20 dGH — средней жесткости,
- от 20 до 30 dGH — жёсткая
- свыше 30 dGH — очень жесткая.

Оптимальный диапазон для большинства видов рыб располагается между 0.2 и 20 градусами dGH.

Не стоит путать Жёсткость с Минерализацией, в последнем случае в воде бывает растворено множество других солей, порой вовсе не содержащих кальций и магний. Так, растворив в воде всё ту же поваренную соль, мы увеличим её минерализацию, но при этом жёсткость останется на прежнем уровне.

Выделяют постоянную и временную (карбонатную) жёсткость, последняя удаляется простым кипячением, поэтому и временная. Сложение обоих даёт общую жёсткость dGH.

временная + постоянная = общая жёсткость

Постоянная жёсткость обусловлена растворением хлоридов, сульфатов и других солей, в результате вода насыщается ионами Mg+ и Ca+ и их напарниками SO4 и Cl. В быту постоянная жёсткость себя никак не проявляет в отличие от временной.



Временная жёсткость помимо знакомых ионов (Mg+,Ca+, SO4- , Cl-) имеет дополнительно гидрокарбонатные анионы — HCO3, которые при нагреве выпадают в осадок, известный как накипь, остающаяся на стенках чайников и прочей посуды при кипячении.



Водородный показатель (показатель pH)
Водородный показатель или показатель pH воды указывает на количество свободных ионов водорода (H+), а точнее на соотношение H+ и OH- (вместе как раз и дают знакомую формулу H2O). Вода сама по себе практически не диссоциирует на H+ и OH-, но поскольку в ней присутствует большое количество примесей, некоторые из них дают химическую реакцию, смещая водородный показатель в ту или иную сторону. Если ионов водорода в воде много, она кислая, если мало — щелочная.

Ионный состав нейтрального значения pH


Ионный состав кислого значения pH


Ионный состав щелочного значения pH


Показатель pH измеряется по шкале от 0 (очень кислая вода) до 14 (очень щелочная вода). В отличие от жёсткости воды обозначение водородного показателя одинакового во всех странах, поэтому путаницы не происходит. Рыбы могут жить в пределах от 5 до 9 pH. Середина шкалы под номером 7 (pH7) означает нейтральную воду — наиболее предпочтительная для большинства видов аквариумных рыб и растений.

Воду разделяют на следующие типы:

- pH <5 — сильно кислая,
- pH 5–6 — кислая,
- pH 6–6,8 слабо кислая,
- pH 6,8–7,2 — нейтральная,
- pH 7,2–8,0 слабо щелочная,
- pH 8,0–9,0 — щелочная,
- pH>9 — сильно щелочная.

В аквариуме показатель pH очень не стабилен, особенно в мягкой воде, и может изменяться в течение дня в ту или иную сторону, обычно колеблется в пределах 6,5–8,5. Наибольшее влияние на него оказывает углекислый газ, производимый рыбами и растениями (в ночное время), и различные органические отходы (экскременты, не съеденные остатки пищи), которые активно участвуют в окислении воды.

Существует взаимосвязь между жёсткостью воды и уровнем pH. Жёсткая вода, насыщенная минеральными веществами, как правило, щелочная, а мягкая вода — кислая. Растворённые минеральные вещества действуют как буфер, препятствуют окислению, поэтому в жёсткой воде показатель pH уравновешивается и не опускается ниже 7.0



Способы изменения жёсткости воды
Чтобы знать, в какую сторону производить изменения (повышать или уменьшать), определите жёсткость водопроводной воды и потребности ваших рыбок, может быть коррекции не потребуется вовсе.

Снижение общей жёсткости dGH
Способ № 1. Кипячение воды — поскольку в этом случае удаляется только карбонатная жёсткость, то общие значения изменяться не сильно. В зависимости от состава воды в вашем регионе колебания могут составить от пары процентов до 50% и более. Ориентируйтесь на потребности рыбок, возможно снижение жёсткости путём простого кипячения будет достаточно.
Способ № 2. Вымораживание — данный способ актуален в условиях России с её длительной зимой. Воду заливают в ёмкость и выставляют на холод (например, на лоджию). Вода замерзает, начиная от стенок. В образующемся льде практически нет растворённых солей, они концентрируются в оставшейся жидкой воде, поэтому, когда лёд займёт 2/3 всего объёма, оставшуюся воду сливают, а лёд растапливают. В результате жёсткость снижается до 1-30dGH.
Способ № 3. Пропустить воду через фильтр с обратным осмосом — вода после такой обработки очищается от всех примесей и становится практически дистиллированной. Перед применением в аквариуме полученную таким способом воду следует разбавить обычной водой.
Способ № 4. Пропустить воду через ионообменные колонки — специальные смолы реагируют с солями кальция и магния, тем самым делая воду мягкой.

Повышение общей жёсткости dGH
Жёсткость воды повышается довольно просто, например путём добавления кусочков известняка в аквариум или использования фильтров с мраморной крошкой в качестве фильтрующего материала, или применение химических реагентов:
— хлорид кальция (CaCl2), продаётся в аптеках без рецепта, является лекарственным средством, а также зарегистрирован как пищевая добавка Е509;
— сульфат магния (MgSO4), продаётся в аптеках без рецепта, является лекарственным средством.

Способы изменения/коррекции pH
Ввиду нестабильности pH предпочтительно задавать направление реакции — в кислую или щелочную сторону. Быстрые изменения с помощью реагентов дают короткие результаты, через некоторое время водородный показатель вернётся на прежний уровень, характерный сложившейся биосистеме.
Способ № 1. Поддержание pH возле отметки 7.0 и выше можно добиться использованием в оформлении известняка или мрамора, а также фильтра с мраморной крошкой в составе фильтрующего материала. Приводит к повышению жёсткости воды!
Способ № 2. Добавление пищевой соды — обеспечивает быстрое отклонение водородного показателя в щелочную сторону, эффект достаточно продолжителен.
Способ № 3. Уменьшение pH ниже отметки 7.0 обеспечивается установкой в аквариуме фильтра, где в качестве фильтрующего материала используется наполнитель на основе торфа.
Способ № 4. Использование специальных реактивов pH+ и pH-. Порой не самый лучший выход из ситуации.

Стаття скомпільована з дописів сайту: https://www.aqvium.ru

[ysfox]

Де були такі сайти коли я намагався у всьому розібратись)).

П.С.: Так як прилади в оновному вимірюють в ppm, то щоб отримати dKH чи dGH діліть ppm на 17,86.

[Bobus]

Допис від ysfox

Временная жёсткость помимо знакомых ионов (Mg+,Ca+, SO4- , Cl-)

я прозрів : сульфати і хлориди виявляється впливають на KH

Допис від ysfox

Не стоит путать Жёсткость с Минерализацией

і тут же плутають

Допис від ysfox

Именно в ppm меряют большинство продаваемых у нас электронных измерителей жёсткости воды.

Допис від ysfox

лёд растапливают. В результате жёсткость снижается до 1-30dGH.

до 30dGH ??? Щось тут не так ...
Читайте краще дописи Ірини (serpentarius) на укрфорумі.

Допис від ysfox

щоб отримати dKH чи dGH діліть ppm на 17,86

а можна пояснити чому так ?

[ysfox]

Допис від Bobus

я прозрів : сульфати і хлориди виявляється впливають на KH

Що ж тоді впливає на жорткість і що її формує?. Напишіть, будь ласка. Тільки не сприйміть написане вище за сарказм. Просто гарних і цілісних описів по цій тематиці мало. В основному кожен пише щось своє, або не пише .

Читав дописи пані serpentarius. Не знаю як правильно охариктеризвати цю людину, тому просто скажу що вона неймовірний акваріуміст . Але щось не памятаю у неї узагальненої статті по воді, ну і часом вона пише на вищому рівні ніж мої пізнання в акваріумістиці, і тому усвідомити напиане важко.

А щодо цієї статті, чисто моя думка така що - так тут багато неточностей, але в загальному досить непогано розжовано для такого пересічного акваріуміста як я .
Тема й створювалась для того, щоб її коментували і виправляли. Щоб можна було все узагальнити і розжувати.

[ysfox]

Допис від Bobus

а можна пояснити чому так ?

Це з статті: http://www.thekrib.com/Plants/CO2/ha...arryfrank.html
Хоча дуже багато де і в інших дописах зустрічав подібне перетворення. Виправте якщо воно не правильне.

[Bobus]

Ну я не буду винаходити велосипед, я просто скопіюю сюди допис Ірини:

Очень много всякого-разного написано на просторах инета. Начинающий начитается, накупит дорогущих тестов - и давай гробить свой аквариум, обливаясь крокодиловыми слезами под ворчание недовольных жены и тещи. Цель этой статьи - собрать воедино нужную информацию и на пальцах объяснить значение и взаимосвязи между основными параметрами воды, дабы уберечь новичков и незнаек от лишних материальных затрат, а аквариумных жителей не превратить в подопытных мышек и кроликов.

Вода, льющаяся из крана, как и та, что плещется в аквариуме, не является химически чистой. В ней растворено много разных соединений. По сути она представляет собой раствор. В каждом аквариуме, в каждом кране, и даже в разное время года и суток состав этого раствора будет различным. Это объективно. Колебания состава в допустимых пределах вреда не принесут. Главное - не выйти за эти пределы. А как их определить? Вот этим мы сейчас и займемся. Я не буду вдаваться в подробности - для начинающих достаточно будет понять основные моменты. А химики и профессионалы это и сами давно знают.
Итак, начнем.
1. рН. Ни в коем случае не РН, Рh, пых и пр. Вы купили тест или даже прибор рН-метр, что-то измерили, а что дальше делать - не знаете. рН - водородный показатель среды. Он показывает, на сколько реакция среды отклоняется от нейтральной в кислую (рН<7) или щелочную (рН>7) сторону. Величина безразмерная. Большинство распространенных гидробионтов успешно живут при рН от 6 до 8,5. Уменьшать или увеличивать это показатель без начальных знаний не рекомендуется - можно беды наделать.
2. Жесткость. Вот тут, чтобы избежать путаницы, для начала объясню различие в аквариумных и академических понятиях.
В любом учебнике по химии или спецлитературе написано (читаем внимательно): жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция и магния. Различают временную (карбонатную) - обусловленную карбонатами и гидрокарбонатами кальция и магния, и постоянную (некарбонатную) - обусловленную другими солями кальция и магния жесткости. Сумма постояной и временной жесткости дает нам общую жесткость. Вот тут кроется главный подвох. Дело в том, что все эти параметры можно измерить только в лаборатории. Единица измерения - мг-экв/дм3.Но не у каждого аквариумиста есть возможность каждый раз обращаться в лабораторию. Поэтому знающие люди нашли способы, как хотя бы приблизительно, косвенно оценить эти параметры и придумали тесты на GH и КН. Единица измерения - немецкий градус dGH. Хотя бывает много разных градусов. И с этого момента понятия карбонатная и некарбонатная жесткость прекращают свое существование, а появляются понятия общая жесткость - GH (суммарное содержание катионов кальция и магния) и щелочность - КН (суммарное содержание анионов слабых кислот - в основном, угольной НСО3- и СО3--). Этот тест видит все анионы, включая гуматы (это органические соединения), что искажает истинные значения карбонатной жесткости. Потому не надо пугаться и грешить на тесты (если они свежие), когда показания теста на КН выше показаний теста на GH.
3. Общее солесодержание. Если вам в магазине с умным видом показывают секретный прибор под названием ТДС-метр и рекомендуют с его помощью измерять жесткость - не верьте. Действие этого прибора основано на измерении удельной проводимости раствора, а его показания определяются наличием частиц, переносящих электрический заряд. Как известно, любой катион заряжен положительно, а анион - отрицательно. И прибор не различает эти катионы. Потому говорить об определении жесткости этим прибором - обманывать окружающих. Хотя в каждом конкретном аквариуме можно пристреляться к показаниям этого прибора и вывести приблизительный коэффициент для пересчета с общего солесодержания (ppm) на содержание солей жесткости. Т.е. определить, какую часть от общего содержания солей занимают соли жесткости. Для этого надо сделать несколько параллельных замеров этим прибором и другими методами - тестами на GH и трилонометрическим титрованием, затем сравнить и вывести коэффициент. Он может приблизительно находиться в пределах 0,53-0,65. Для каждой системы этот коэффициент будет разным. Прибор пригодится для определения срока службы мембраны в установке обратного осмоса (если она у вас есть) - как только показатель в очищенной воде резко возрастет - пора менять мембрану.
4. Окисляемость воды и грунта. Это способность некоторых соединений окисляться, присоединяя кислород, растворенный в воде, и который нужен рыбам для дыхания. Определяется этот показатель довольно просто. Надо порыться в старых аптечных запасах и найти марганцовку (перманганат калия). Сделать насыщенный раствор (смотря сколько марганцовки найдете) - это когда она уже перестанет растворяться (на неполную чайную ложку где-то 50 мл воды), перелить в бутылочку с плотной крышкой и поставить в темное место. Когда нужно будет проводить замеры, достаете бутылочку из загашника, набираете в разовый прозрачный стаканчик 20-30 мл водички из аквариума, во второй - столько же чистой воды (для контрольного сравнения), капаете в каждый стаканчик по капельке приготовленного раствора и на 30-40 минут забываете об этом. Но тут главное - вовремя вспомнить и сравнить цвет воды в стаканчиках. Если он не изменился или изменился незначительно, имея розовую или желтовато-розовую окраску - в аквариуме все хорошо. Но если становится желтым или коричневым - катастрофа. Но вы и так это увидите по обитателям. В такой воде рыба плохо себя чувствует,неважно выглядит и развивается. Тест на окисляемость важнее делать с вытяжкой из грунта - набрать в шприц без иглы воду из толщи грунта и проделать те же операции, не обращая внимание на осадок. Даже если окисляемость воды будет в норме, а грунтовая проба будет вызывать опасения - вот тут пришла пора сифонить грунт. Это говорит о том, что в грунте образовалось очень много соединений, способных забирать кислород из воды. И если ничего не предпринять, скоро могут начаться проблемы.
Я умышленно не рассказываю о других, не менее важных параметрах воды, об определении примерного содержания СО2 в зависимости от рН и КН. Считаю, что новичкам надо сначала разобраться с основами благополучного содержания аквариума без подачи СО2, удобрений, реминерализации обессоленной воды. Это будет следующая ступень.

[Bobus]

Допис від ysfox

ак як прилади в оновному вимірюють в ppm, то щоб отримати dKH чи dGH діліть ppm на 17,86

Якщо ви маєте значення жорcткості в ppm? тоді це вірно.
Річ у тім, що ми то значення не можемо поміряти, бо TDS метр міряє мінералізацію. а не жорсткість.
Тому той коефіцієнт чисто теоретичний, коли у воді розчинена лише сіль кальцію.

[ysfox]

Читав цю статтю, правда дуже давно. Начисто забув за неї . Але статя наштовхнула мене на одну думку про некарбонатну жорсткість. Може це буде відповіддю на Ваш подив на рахунок "сульфати і хлориди виявляється впливають на KH".
От слова з вікіпедії:
"Различают временную (карбонатную) жёсткость, обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2, и постоянную (некарбонатную) жёсткость, вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2)."
Я не придираюсь, просто як і Ви шукаю відповіді на запитання, яких у мене дуже багато .

Допис від Bobus

Якщо ви маєте значення жорcткості в ppm? тоді це вірно.

Так, повністю згідний з Вами. Я цим хотів лише сказати, що так хоч приблизно можна наблизитиь і перевірити свої показники. Щоб хоч приблизно бачити підійдуть певні рослини/риби/і.т.д для твоїх умов. Бо ніхто ж не має біля себе лаболаторії для точних замірів і всі ми розуміємо що це ве лиш відноні показники.

[ysfox]

Я думаю що вони просто погано написали в статті фразу: "Временная жёсткость помимо знакомых ионов (Mg+,Ca+, SO4- , Cl-) имеет дополнительно гидрокарбонатные анионы — HCO3".
Думаю тут малось на увазі те що написано постом вище, а в реченні звучить ніби - тимчасова жорсткість це постійна жорсткість + HCO3 .

От чому я писав про обговорення і підправлення/доповнення описаного . Дякую що звернули увагу на такі помилки.

[ysfox]

Допис від ysfox

Думаю тут малось на увазі те що написано постом вище, а в реченні звучить ніби - тимчасова жорсткість це постійна жорсткість + HCO3 .

Хоча перечитуючи пост пані Ірини, вроді все правильно написано - "И с этого момента понятия карбонатная и некарбонатная жесткость прекращают свое существование, а появляются понятия общая жесткость - GH (суммарное содержание катионов кальция и магния) и щелочность - КН (суммарное содержание анионов слабых кислот - в основном, угольной НСО3- и СО3--)." Щось я розгубився.