Kære Oleg Mosin! Jeg læser din artikel "Vand uden luft (gasser)" på www.o8ode.ru/article/answer/voda_bez_vozduha_gazov.htm. Lad mig stille dig et spørgsmål i person. Jeg er biolog med nogle grundlæggende kemi viden. Spørgsmålet vedrører opløseligheden af ​​kuldioxid i vand. Kernen i denne proces. En del af den opløste gas vekselvirker med vand til dannelse af kulsyre, som dissocieres i bicarbonat og hydrogenioner. At kende dissociationskonstanten, indholdet af opløst kuldioxid, kan vi beregne surhedsindekset og indholdet af kulsyre selv - det er ubetydeligt.

Spørgsmålet er: Hvad holder resten af ​​kuldioxid i vand, fordi den ikke er i gasfasen, ellers ville det straks være fordampet? Ingen steder kan jeg finde et svar på dette spørgsmål: Hvad indeholder dioxidet i vand? Kan det danne hydrogenbindinger med vandmolekyler? Da hydrogenbindinger kan dannes mellem et hydrogenatom forbundet til et elektronegativt atom og et elektronegativt element med et frit par elektroner (O, F, N)?

Og endnu et spørgsmål. Ved pH = 3 nedbrydes dissociationsreaktionen til venstre, dekomponerer carbonsyre i carbondioxid og vand. Og opløst dioxid? Alle disse problemer er relateret til respirationsprocessen i insekter og eksplosiv frigivelse af carbondioxid fra tracheolvæske. Virkningen af ​​carbonanhydrase katalyserer processen med at binde dioxidet med vand og dannelsen af ​​bicarbonat er direkte relateret til disse spørgsmål. Men jeg ved ikke, at en af ​​de mange isoformer af carbonanhydrase katalyserer den omvendte proces. I tilfælde af carbohemoglobin er alt klart - Bohr-effekten. Men bicarbonat trænger ind i alveolerne fra blodplasma, hvilket inducerer processen med binding til en proton? Hvad er kinetikken i denne proces?

Jeg ville være meget taknemmelig, hvis du præciserer disse spørgsmål eller præciserer retningen for søgen efter svar.

Med venlig hilsen Vladimir.

Generelt er opløseligheden af ​​kuldioxid i vand i almindelighed højere for alle gasser, den er ca. 70 gange højere end opløseligheden af ​​oxygen og 150 gange højere end opløseligheden af ​​nitrogen med en carbondioxidadsorptionskoefficient på 12,8, hvilket svarer til en opløselighed på 87 ml gas i 100 mg vand. Selvfølgelig vil man for eksempel antage, at CO₂ på en eller anden måde indlejret i lukkede vandklynger og holdt i dem, sådan som det er tilfældet i... Men denne proces er usandsynligt, at der finder sted. Opløseligheden af ​​gasser i vand er forskellig og afhænger både af eksterne faktorer - temperatur og tryk og selve selve gassen og dets evne til at reagere kemisk med vand (som det er tilfældet med kuldioxid, som opløses i vand på grund af kemisk reaktion med dannelsen af ​​kulsyre i sin tur dissocierer i ioner H + og HCO - ₃). Men på den anden side kun 1% med₂, til stede i vandig opløsning, er til stede i den i form af H₂CO₃. Denne manglende sammenhæng blev bemærket af mange forskere. Derfor er det for nemheds skyld af beregninger af kemiske ligninger, pK_og og pH anses for at være hele CO₂ reagerer med vand.

Ud fra kinetisk synspunkt er processen med at opløse kuldioxid i vand ret kompliceret. Når CO₂ opløst i vand etableres ligevægt mellem kulsyre H₂CO₃, bicarbonat moms₃ - og carbonat CO₃ -.

Beregningen af ​​ioniseringskonstanten i dette tilfælde udføres ifølge følgende skema:

Konstanten i det første trin af ioniseringen er lig med pK_{a1 =} 4,4 x 10 -7,

Den anden fase ioniseringskonstant er pK_{A2 =} 5,6 x 10-11,

Da begge ioniseringsstrin er i ligevægt i en opløsning af kulsyre, kan de første og andre ioniseringskonstanter pK kombineres._a1 og pK_a2, multiplicere dem:

pK_a1 x pK_a2 = 4,4 x 10 -7 x 5,6 x 10 -11 = 2,46 x 10-17

Balancen mellem carbondioxid, bicarbonat og carbonat afhænger af pH: her princippet om Le Chatelier - tilstedeværelsen af ​​hydrogenioner i opløsning forskyder alkalisk reaktionsmedium og den sure side (pH 5,5). Omvendt fjerner protonerne fra systemet forskydningsbalancen til venstre, når carbondioxid genopfyldes fra carbonat og bicarbonat. Således dominerer kuldioxid i systemet ved lav pH, og i virkeligheden dannes hverken bicarbonat eller carbonat, mens bikarbonat ved neutralt pH dominerer over CO.₂ og H₂CO₃. Og kun ved høj pH råder carbonat.

Carbonanhydrase katalyserer processen med CO-hydrering₂ og CO dehydrering₂ (ca. 100 gange).

Hvad angår Bohr-effekten, vil der, hvis jeg ikke tager fejl, medfører en anden mekanisme - et fald i pH-værdien et fald i bindingen af ​​oxygen til hæmoglobin som et resultat af hvilket ilt frigives. Som jeg husker fra institutets kursus i biokemi, forklares Bohr-effekten af, at der er protonbindende steder i hæmoglobinmolekylet i form af histidinrester og asparaginsyre. Hvordan det hele sker der, kan jeg ikke sige sikkert, men hovedkernen ligger i evnen af ​​disse aminosyrerester til at interagere med hinanden i form af deoxyhydroxy. I deoxyformen er en asparaginsyrerest i stand til at danne en binding mellem den protonerede histidinrest. Denne histidinrest har en høj pK-værdi._en, da forbindelsen af ​​histidin med asparaginsyreresten holder protonen fra dissociation. Men i form af en hydroxyform er dannelsen af ​​en sådan binding umulig og derfor værdien af ​​pK_en for histidinhydroxyformen vender tilbage til normal pK_en. Derfor findes histidin ved en blod-pH på 7,4 i oxyhemoglobin i en uprotoniseret form. Høje protonkoncentrationer bidrager til dannelsen af ​​histidin-deoxyformen og som følge heraf frigivelsen af ​​oxygen. CO release₂ i sin tur reducerer hæmoglobins affinitet med oxygen på to måder. For det første nogle CO₂ bliver til bicarbonat og frigør protonerne, der er ansvarlige for Bohr-effekten. En anden del af dette bicarbonat frigives af erythrocytter, mens den resterende del af bicarbonat interagerer direkte med hæmoglobin, bindende til N-gruppen af ​​aminosyreresten og danner den ustabile carbaminsyreesterurethan. I denne proces frigives protoner igen, hvilket igen fører til frigivelsen af ​​O₂ og CO-binding₂. Således foregår vejrtrækningen.

http://www.o8ode.ru/article/learn/ugaz.htm

Vand plus kuldioxid

Kuldioxid og den aktive reaktion af vand. Eller hvordan man laver stalagmitter ikke vokse på akvarieplanterne

Om hvorfor og hvordan man styrer indholdet af kuldioxid i akvariet.
Det er kendt, at kuldioxid er afgørende for planter. Assimileret under fotosynteseprocessen er CO2 det vigtigste byggemateriale til syntese af organiske molekyler. Og akvarieplanter er ingen undtagelse. Med et underskud på kuldioxid vil de simpelthen ikke have noget at bygge deres stoffer på, hvilket vil bremse eller helt stoppe deres vækst. På den anden side begynder fisken at kvæle med et overskud af kuldioxid i akvariet, selv når iltindholdet i det er højt (Ruth Effect). Derfor skal en akvarist, hvis han ønsker at nyde levende ting, ikke plastplanter og fisk, være i stand til at bevare koncentrationen af ​​kuldioxid i vandet i det optimale område.

Med tilstrækkelig nøjagtighed kan en akvarist bestemme indholdet af kuldioxid i akvarievand ved beregning, hvis han kender vandets pH-værdi og karbonathårdhed, som vil blive diskuteret i denne artikel. Men først skal du svare på dette spørgsmål: er det nødvendigt for akvaristen at måle noget overhovedet og derefter tælle noget? Er det virkelig nødvendigt at "tjekke harmoni med algebra"? Når alt kommer til alt er alt i naturen i stand til selvregulering. Et akvarium er også i det væsentlige et lille "stykke" af naturen og det udgør ikke en undtagelse fra denne regel. I akvariet af normale (klassiske) * proportioner med tilstrækkeligt, men ikke et stort antal fisk, er de nødvendige vandparametre normalt indstillet af sig selv. Således at de i fremtiden ikke afviger fra normen, er det nødvendigt ikke at overfeede fisken regelmæssigt og mindst en gang hver anden uge, erstatte ca. en fjerdedel eller en tredjedel af vandmængden. Og det vil virkelig være nok. I løbet af deres liv udsender fisken en tilstrækkelig mængde kuldioxid, nitrater og fosfater, så planterne ikke lever i elendighed. Til gengæld giver planterne fisken med nok ilt. Siden sidste kvartal af XIX århundrede (siden NF Zolotnitsky) og i det meste af det 20. århundrede har næsten alle akvarister gjort det. Alt var godt for dem, men mange af dem vidste ikke, hvad akvarietesterne er...

Moderne akvarier uden brug af midler til bestemmelse af parametre for akvariumvand er simpelthen utænkelig. Hvad har ændret sig?

Tekniske evner! Ved hjælp af specialudstyr begyndte vi at bedrage naturen. I en lille glaskasse, som i virkeligheden er en typisk indendørs akvarium (og endda betydelig plads til et reservoir volumen på 200-300 liter i forhold til den naturlige dam er meget lille), mulighed for at indeholde en mængde af levende organismer, som på ingen måde står mål med de naturlige ressourcer deri tilgængelig. For eksempel i et fuldstændigt immobilt og ublandet vand i et akvarium ved dens meget overflade i en dybde på 0,5-1 mm, kan mængden af ​​ilt være dobbelt så stor som i en dybde på kun få centimeter. Overførslen af ​​ilt fra luft til vand i sig selv er meget langsom. Ifølge beregningerne fra nogle forskere kan iltmolekylet alene i kraft af diffusion dybere med højst 2 cm! Derfor er det simpelthen umuligt for en akvarist at udfylde et akvarium med "ekstra" fisk uden tekniske midler at blande eller beluft vandet. Moderne akvarium udstyr gør det muligt at sætte i tanken, og i et stykke tid med held holde det utænkeligt på samme tid, antallet af fisk, og lysene meget tæt plantet akvarieplanter og endda dække bunden med et tykt lag richii!

Dette er et fragment af bunden af ​​akvariet. Det er tæt plantet med jorddæksplanter: glossist (Glossostigma elatinoides), Javanese mos (Vesicularia dubyana) og Riccia (Riccia fluitans). Sidstnævnte flyder normalt nær overfladen, men det kan opnås, så det vokser på bunden. Til dette skal akvariet være stærkt oplyst og kuldioxid fodres ind i vandet.
Amans rejer ramte ikke ved et uheld rammen;
Men vi må ikke glemme, at den bedragte natur fra det øjeblik, da vi overfyldte tættet akvariet med levende organismer, ikke længere er ansvarlig for noget andet! Den vedvarende levedygtighed af et sådant system er på ingen måde garanteret. For det økologiske kaos, som akvaristen har arrangeret i hans akvarium, vil han og han alene være svaret. Selv en mindre fejl i hans vilje fører til en økologisk katastrofe. Og for ikke at lave fejl, skal du vide, hvordan og hvorfor i det mindste de grundlæggende parametre for vand ændres. Ved at kontrollere dem i tide kan du hurtigt gribe ind i arbejdet i det overbefolkede og derfor ustabile system, forsyne det med de manglende ressourcer og fjerne overskydende affald, som akvariet "biokenose" selv ikke kan udnytte. En af de nødvendige for et levende akvarium er kuldioxid.

Billedet blev taget på et seminar, der blev afholdt af Takashi Amano i Moskva i 2003. Dette er akvariet bagfra. Der er ingen kunstig baggrund her. Det vil skabe planter, ekstremt tæt plantet langs bagvæggen. For at de kunne vokse uden at "kvæle" hinanden, blev der brugt flere tricks baseret på akvariumhøje teknologier på en gang. Dette er en speciel flerlags ikke-sur primer, der er rig på mineraler til rådighed for planter, en meget lys lyskilde med et specielt udvalgt spektrum, og selvfølgelig en enhed, der beriger vand med CO2 (alle lavet af ADA)

En del af et system, der beriger akvariet vand med kuldioxid nærbillede. Udenfor er en enhed fastgjort, der giver dig mulighed for visuelt at kontrollere strømmen af ​​gasbobler ind i akvariet. Inde er en diffuser. Af klarhedshensyn startede seminarets arrangører gas meget stærkt og en hel kolonne bobler stiger fra diffusoren. Så meget kuldioxid akvarie planter behøver ikke. Ved normal drift, når gassen er meget mindre, bør bobler næsten ikke være synlige, da kuldioxid hurtigt opløses i vand. Således vokser den frodige vegetation i Takashi Amano "naturlige" akvarium ikke alene - det kræver specielt udstyr. Så det er ikke sådan et naturligt akvarium, det er ret menneskeskabt!

Der er meget lidt CO2 i jordens atmosfære - kun 0,03%. I tør luft i atmosfæren med et standard barometrisk tryk (760 mm Hg. Art.) Er dets partielle tryk kun 0,2 mm. Hg. Art. (0,03% af 760). Men denne meget lille mængde er ret nok til at betegne sin tilstedeværelse på en meningsfuld måde for en akvarist. For eksempel vil destilleret eller vel afsaltet vand, der står i en åben beholder i tilstrækkelig tid til at ækvilibrere med atmosfærisk luft **, blive lidt sur. Dette vil ske, fordi kuldioxid er opløst i den.

Med det ovennævnte partialtryk af carbondioxid kan dens koncentration i vand nå 0,6 mg pr. Liter, hvilket vil føre til en dråbe i pH til værdier tæt på 5,6. Hvorfor? Faktum er, at nogle kuldioxidmolekyler (ikke mere end 0,6%) interagerer med vandmolekyler til dannelse af kulsyre:
CO2 + H20H2C03
Carbonsyre dissocieres i en hydrogenion og en carbonhydridion: H2CO3H + + HCO3-
Dette er tilstrækkeligt til forsurende destilleret vand. Husk at pH (aktiv reaktion af vand) kun afspejler indholdet af hydrogenioner i vand. Dette er den negative logaritme af deres koncentration.

I naturen er også regn dråber surt. Selv i økologisk rene områder, hvor der ikke er svovlsyre og salpetersyre i regnvand, er det derfor stadig lidt surt. Derefter passerer jorden, hvor indholdet af kuldioxid er mange gange højere end i atmosfæren, er vandet endnu mere mættet med kuldioxid.

Interagerer derefter med klipper, der indeholder kalksten, omdanner sådant vand karbonater til stærkt opløselige bicarbonater:

CaCO3 + H20 + C02 Ca (HCO3) 2

Denne reaktion er reversibel. Det kan forskydes til højre eller venstre afhængigt af koncentrationen af ​​kuldioxid. Hvis CO2-indholdet forbliver stabilt i ganske lang tid, etableres kulsyre-kalkbalance i sådant vand: Der udvikles ikke nye carbonhydridioner. Hvis man på en eller anden måde fjerner CO2 fra ligevægtssystemet, vil den skifte til venstre, og praktisk talt uopløseligt calciumcarbonat falder ud af opløsningen indeholdende bicarbonater. Dette sker f.eks. Ved kogning af vand (dette er en kendt metode til reduktion af karbonathårdhed, dvs. koncentrationen i vand er Ca (HCO3) 2 og Mg (HCO3) 2). Den samme proces ses også ved den enkle afvikling af artesisk vand, som var under jorden ved forhøjet tryk og meget kuldioxid opløst der. En gang på overfladen, hvor CO2-partialtrykket er lavt, frigiver dette vand overskydende carbondioxid til atmosfæren, indtil den når ligevægt med den. Samtidig vises en hvidlig sky, der består af kalkstenpartikler. Præcis ifølge samme princip dannes stalaktitter og stalagmitter: vandet, som strømmer fra underjordiske formationer, frigøres fra overskydende carbondioxid og samtidig fra calcium- og magnesiumcarbonater. Og i virkeligheden sker den samme reaktion på blade af mange akvarieplanter, når de aktivt fotosyntetiserer i stærkt lys og kuldioxid i akvarieendets lukkede rum. Her begynder deres blade at "blive grå", da de bliver dækket af en skorpe af calciumcarbonat. Men når først alle fri kulsyre er ekstraheret fra vandet, vokser pH også utilsigtet. Planter kan normalt øge akvarievandets pH til 8,3-8,5. Med en sådan indikator for den aktive reaktion af vand er der overhovedet ingen kuldioxidmolekyler, og planter (de arter, der kan gøre dette, men mange kan gøre) beskæftiger sig med udvinding af kuldioxid fra bicarbonater.

Ca (HCO3) 2 -> CO2 (absorberet af planten) + CaCO3 + H2O

Som regel kan de ikke hæve pH-værdien endnu højere, da dens yderligere vækst forringer selve plantens funktionstilstand: fotosyntese, og derfor fjerner CO2 fra systemet bremset, og kuldioxid i luften stabiliserer pH. Akvarieplanter kan derfor bogstaveligt talt stryge hinanden. De arter, der vinder bedre, fjerner kuldioxid fra carbonhydrider, og de, der ikke kan gøre det, lider for eksempel rotter og aponogonetoner i Madagaskar-gruppen. Sådanne planter anses for at være de mest milde blandt akvarister.

Vandplanter i dette akvarium er ikke i bedste stand. I lang tid eksisterede det under forhold med akut kuldioxidmangel, og dens forsyning blev organiseret. Resultaterne er indlysende. Friske grønne toppe taler for sig selv. Særlig stærk virkning af kuldioxid er mærkbar på rotationssystemet (Rotala macrandra). De døde næsten, som det fremgår af stængernes nedre dele, næsten helt blottet for blade, men de kom til liv og gav smukke rødlige blade, der voksede meget hurtigt allerede under gasforsyningen

De planter, der kan bryde ned bicarbonat mere vedholdende. Disse omfatter Rdesta, Vallisneria, Echinodorus. Imidlertid er tætte tæpper elodey i stand til at kvæle dem. Elodea kan mere effektivt udvinde kuldioxid bundet i carbonhydrider:
Ca (HCO3) 2 -> 2CO2 (absorberet af planten) + Ca (OH) 2
Hvis vandets karbonathårdhed er stor nok, kan denne proces føre til en farlig stigning ikke kun for andre planter, men også for langt størstedelen af ​​akvariefisk, pH-værdien af ​​akvariumvand op til 10. Det er umuligt at dyrke en hel række akvariumvand med høje pH-værdier Meget mange arter af akvariefisk synes slet ikke om alkalisk vand.

Er det muligt at rette op på situationen ved at øge akvariumets beluftning i håbet om, at akvariet vand vil berige CO2 på grund af den store opløselighed af kuldioxid? Ved normalt atmosfæretryk og en temperatur på 20 ° C kunne 1,7 g kuldioxid opløses i en liter vand. Men det ville kun ske, hvis den gasfase, som dette vand kom i kontakt med, ville bestå af CO2. Og i kontakt med atmosfærisk luft, som kun indeholder 0,03% CO2 i 1 liter vand, kan kun 0,6 mg passere fra denne luft - det er ligevægtskoncentrationen svarende til partialtrykket af kuldioxid i atmosfæren på havniveau. Hvis indholdet af kuldioxid i akvarievand er lavere, vil beluftningen rent faktisk øge det til en koncentration på 0,6 mg / l og ikke mere! Men normalt er indholdet af kuldioxid i akvariet vand stadig over den angivne værdi, og luftning vil kun føre til tab af CO2.

Problemet kan løses ved kunstigt fodring af kuldioxid i akvariet, især da det slet ikke er svært. I dette tilfælde kan du endda gøre uden mærkeudstyr, men brug simpelthen processerne for alkoholholdig gæring i sukkeropløsning med gær og nogle andre meget enkle enheder, som vi snart vil fortælle.

Her må man imidlertid være opmærksom på, at vi ved det igen narrer naturen igen. Tankeløs mætning af akvariumvand med kuldioxid vil ikke føre til noget godt. Så du kan hurtigt dræbe fiskene og derefter planterne. Kuldioxidforsyningsprocessen skal kontrolleres strengt. Det er fastslået, at for fisk bør koncentrationen af ​​CO2 i akvariet vand ikke overstige 30 mg / l. Og i en række tilfælde skal denne værdi være mindst en tredjedel mindre. Husk, at de stærke udsving i pH for fisk også er skadelige, og den ekstra forsyning af kuldioxid syrer hurtigt vandet.

Hvordan estimerer CO2-indholdet og for at sikre, at når vand er mættet med denne gas, svinger pH-værdierne lidt og forbliver i det acceptable område for fisk? Her vil vi ikke kunne klare sig uden formler og matematiske beregninger: Akvarievandets hydrokemi er desværre et temmelig "tørt" emne.

Forholdet mellem koncentrationerne i vandet i et ferskvandsakvarium af kuldioxid, hydrogenioner og carbonhydridioner afspejler Henderson-Hasselbach-ligningen, som i vores tilfælde vil ligne:
[H +] [HCO3 -] / [H2CO3 + CO2] = K1
hvor K1 er den tilsyneladende dissociationskonstant af kulsyre i det første trin under hensyntagen til ækvibibrium af ioner med hele mængden af ​​carbondioxid i vand - den samlede analytisk bestemte carbonsyre (dvs. både opløste CO2 molekyler og hydrerede molekyler i form af kulsyre - H2CO3). For en temperatur på 25 ° C er denne konstant lig med 4,5 * 10-7. Firkantede parenteser angiver molære koncentrationer.

Konverteringen af ​​formlen giver:

PH- og [HCO3-] -værdierne kan bestemmes ved anvendelse af standard akvarietester. Det skal bemærkes, at KH-testen præcist bestemmer indholdet af bicarbonationer i vand (og ikke calciumioner) og er egnet til vores formål. Den eneste ulempe ved dens brug er forbundet med behovet for at genberegne grader i M, hvilket dog slet ikke er vanskeligt. For dette er carbonathårdhedsværdien opnået efter udførelse af testproceduren i grader tilstrækkelig til at opdele med 2.804. Koncentrationen af ​​hydrogenioner udtrykt i pH skal også omdannes til M, for dette er det nødvendigt at hæve 10 til en effekt svarende til pH-værdien med et negativt tegn:

For at konvertere værdien [H2CO3 + СО2] beregnet ved formel (2) fra M til mg / l CO2, skal den multipliceres med 44000.

Ved anvendelse af Henderson-Hasselbach-ligningen er det muligt at beregne koncentrationen af ​​total analytisk bestemt carbondioxid i et akvarium, hvis akvaristen ikke brugte specielle reagenser, og indholdet af humic og andre organiske syrer i hans akvarium er moderat for at stabilisere pH-værdien (du kan dømme ifølge akvariumvandets farve: hvis det ikke ligner Amazonia 's svarte farvande, er det farveløst eller farvet kun lidt - det betyder, at der ikke er mange af dem der).

De, der er på en kort fod med en computer, især med Excel-regneark, kan, ud fra ovenstående formel og K1-værdier, udarbejde detaljerede tabeller, der afspejler carbondioxidindholdet afhængigt af karbonathårdhed og pH. Vi vil give her en forkortet, men vi håber, nyttigt for amatør akvarister variant af en sådan tabel, som giver dig mulighed for automatisk at beregne indholdet af kuldioxid i vandet:
Vandets minimale pH i akvariet for en given karbonathårdhed, hvor kuldioxidindholdet stadig ikke er farligt for fisk (røde tal i kolonnerne) og de maksimalt tilladte pH-værdier, hvor planter ikke kan udtrække kuldioxid fra bicarbonater stadig fotosyntetiseres. For 25 ° C.

Hvis du beslutter dig for at levere kuldioxid til et akvarium, skal du justere dens forsyning, så pH-værdierne for den tilsvarende carbonathårdhed falder mellem de røde og grønne tal. I løbet af dagslyset vil den aktive reaktion af vandet ændre sig (normalt stiger pH-værdien), og dette skal tages i betragtning ved opsætningen af ​​udstyret. Prøv at tune midt i intervallet, så pH-værdien sandsynligvis ikke hopper ud af grænserne. Hvis CO2-tilførslen reguleres af en pH-regulator, afbryder gasforsyningen, når pH-værdien reduceres til et forudbestemt niveau, bør dette niveau ikke være lavere end det minimum, der er tilladt for fisk. Brug af en pH-controller er mest effektiv og sikker, men det er relativt dyrt.

I forgrunden af ​​dette billede er en anden Rotala (Rotala wallichii). Til venstre - fyrtårnet (Mayaca fluviatilis). Hun er også en elsker af gratis kuldioxid i vand. Med passende belysning og kuldioxidindhold i akvariet i størrelsesordenen 15-20 mg / l er disse vandplanter dækket af oxygenbobler, fotosyntese er så effektiv

Derudover kan CO2-planter fodres ved hjælp af specielle tabletter placeret i et akvarium i en speciel enhed. De frigiver gradvist carbondioxid i vandet. Med det samme formål er det i begyndelsen af ​​dagslyset muligt at tilsætte lavt mineraliseret kulsyreholdigt vand til akvariet (naturligvis uden tilsætningsstoffer til fødevarer!). Tabellen og regnemaskinen i denne artikel vil hjælpe med at vurdere, hvor effektive disse foranstaltninger er.

Tabellen angiver også de pH-værdier, der med en bestemt karbonathårdhed erhverves af velluftet vand i et rumakvarium, hvis det er moderat befolket med fisk, og hvis vandet ikke er oxiderbart i det. Med andre ord, hvis forsyningen af ​​kuldioxid til akvariet pludselig ophører, kan vi forvente, at vandets pH vil stige til omkring disse værdier inden for få timer. Tallene i den sidste række af denne tabel er vandets pH med en given karbonathårdhed i ligevægt med atmosfæren. Det er tydeligt, at de er endnu højere. I naturlige reservoirer, i strømmen af ​​rene floder, hvor vand koger og frigiver alt overskud (ikke-ligevægt) carbondioxid ind i atmosfæren, finder sådanne pH-værdier faktisk sted. I rum er partialtrykket af kuldioxid i luften højere end i fri luft, og processerne i jorden og akvariumets filter fører til dannelse af kuldioxid og hydrogenioner. Alt dette giver mere end under naturlige forhold indholdet af kuldioxid i akvariernes vand, og vandet i dem med samme carbonathårdhed er mere surt.

Vær nu opmærksom på denne kendsgerning. Carbonsyre, som dannes ved at opløse atmosfærisk carbondioxid i vand, reducerer pH-værdien af ​​destilleret vand til 5,6, og vand med carbonathårdhed, f.eks. Lig med 5 kH, er i ligevægt med atmosfæriske gasser, har en aktiv reaktion på 8,4. Det er let at spore et sådant mønster: jo højere carbonatets hårdhed er vandet, jo mere alkaliske er det. Faktisk er denne regel kendt for mange, men ikke alle akvarister er opmærksomme på, at vi taler om karbonathårdhed. Faktisk, hvis vi kun beskæftiger os med naturligt ferskvand, hvor karbonathårdhed som hovedregel udgør et meget vigtigt bidrag til totalen, kan man jo ikke engang tænke over det, men i kunstigt forberedt vand kan alting være anderledes. For eksempel vil tilsætning af calciumchlorid hæve vandets hårdhed, men ikke pH. Den kendsgerning, at naturlige vand normalt har en svag alkalisk aktiv reaktion, er netop forbundet med tilstedeværelsen af ​​carbonhydridioner i dem. Sammen med kuldioxid opløst i vand danner de et kuldioxid-bicarbonatbuffersystem, der stabiliserer vandets pH stærkere i området med alkaliske værdier, desto højere er koncentrationen af ​​bicarbonat (karbonathårdhed). For at forstå, hvorfor dette sker og vælge optimale karbonatstivhedsværdier for et akvarium, skal du igen henvise til Henderson-Hasselbach-formlen.

* De klassiske proportioner af et akvarium er som følger: Bredden er lig med eller ikke mere end en fjerdedel mindre end højden. Højden overstiger ikke 50 cm. Det er dog i princippet ikke begrænset i længden. Et eksempel er et akvarium 1 m langt, 40 cm bredt og 50 cm højt. Biologisk ligevægt i et sådant rums vandreservoir etableres relativt let.

** Ved ligevægt med atmosfærisk luft forstår vi tilstanden af ​​vand, når koncentrationerne (spændinger) af gasser opløst i den svarer til partialtryk af disse gasser i atmosfæren. Hvis trykket af en gas falder, vil gasens molekyler begynde at forlade vandet, indtil ligevægtskoncentrationen igen nås. Omvendt, hvis partialtrykket af gas over vandet stiger, vil en større mængde af denne gas opløses i vand.

http://ru-aqua.ru/index.php?pid=16

Fysisk-kemiske egenskaber af kuldioxid

Formel - CO₂. Mol masse - 44 g / mol.

Kemiske egenskaber af carbondioxid

Kuldioxid tilhører klassen af ​​syreoxider, dvs. når det interagerer med vand, danner det en syre, der kaldes kul. Kulsyre er kemisk ustabil, og på tidspunktet for dannelsen dekomponerer den øjeblikkeligt i dets komponenter, dvs. Reaktionen af ​​interaktionen mellem kuldioxid og vand er reversibel:

Ved opvarmning nedbrydes kuldioxid i carbonmonoxid og ilt:

Som med alle syreoxider er kuldioxid karakteriseret ved reaktioner af interaktion med basiske oxider (kun dannet af aktive metaller) og baser:

Kuldioxid opretholder ikke forbrænding, kun aktive metaller brænder i det:

CO₂ + 2Mg = C + 2MgO (t);

CO₂ + 2Ca = C + 2CaO (t).

Kuldioxid reagerer med enkle stoffer som hydrogen og kulstof:

Når kuldioxid interagerer med peroxiderne af de aktive metaller, dannes carbonater og oxygen frigives:

En kvalitativ reaktion på carbondioxid er reaktionen af ​​dets interaktion med kalkvand (mælk), dvs. med calciumhydroxid, hvor der dannes et hvidt bundfald - calciumcarbonat:

Fysiske egenskaber ved kuldioxid

Kuldioxid er et gasformigt stof uden farve eller lugt. Tungere end luft. Termisk resistent. Når komprimeret og afkølet går det let i flydende og fast tilstand. Kuldioxid i en solid tilstand af aggregering hedder "tøris" og er let sublimeret ved stuetemperatur. Kuldioxid er dårligt opløselige i vand, reagerer delvist med det. Tæthed - 1.977 g / l.

Produktion og anvendelse af kuldioxid

Der er industrielle og laboratoriemetoder til fremstilling af kuldioxid. Så i industrien opnås det ved brændende kalksten (1) og i laboratoriet ved virkningen af ​​stærke syrer på karbonatsalte (2):

Kuldioxid anvendes i fødevarer (limonadecarbonering), kemisk (temperaturregulering ved fremstilling af syntetiske fibre), metallurgisk (miljøbeskyttelse, for eksempel brun gasudfældning) og andre industrier.

Eksempler på problemløsning

Vi skriver ligningen for opløsning af kalksten i salpetersyre:

Indhold af ren (uden urenhed) calciumcarbonat i kalksten:

ω (CaCO₃)_cl = 100% - ω_blanding = 100% - 8% = 92% = 0,92.

Så massen af ​​rent calciumcarbonat:

Mængden af ​​calciumcarbonat er:

n (CaCO₃) = 82,8 / 100 = 0,83 mol.

Massen af ​​salpetersyre i opløsningen vil være lig med:

m (hno₃) = 200 x 10/100% = 20 g.

Mængden af ​​calcium salpetersyre er:

n (hno₃) = 20/63 = 0,32 mol.

Ved at sammenligne antallet af stoffer, der kom ind i reaktionen, bestemmer vi, at salpetersyre er mangelfuld, derfor foretager vi yderligere beregninger af salpetersyre. Ifølge reaktionsligningen n (HNO₃): n (CO₂) = 2: 1, derfor er n (CO₂) = 1/2 × n (HNO₃) = 0,16 mol. Derefter vil volumenet af kuldioxid være lig med:

http://ru.solverbook.com/spravochnik/svojstva-po-ximii/fizicheskie-i-ximicheskie-svojstva-uglekislogo-gaza/

Hvad er CO2?

Hvad er kuldioxid?

Kuldioxid er hovedsagelig kendt i dens gasformige tilstand, dvs. som kuldioxid med en simpel kemisk formel CO2. I denne form eksisterer den under normale forhold - ved atmosfærisk tryk og "normale" temperaturer. Men med øget tryk, over 5.850 kPa (som for eksempel trykket på havdybde på ca. 600 m) bliver denne gas til en væske. Og med stærk afkøling (minus 78,5 ° C) krystalliserer den og bliver den såkaldte tøris, som i vid udstrækning anvendes i handel til opbevaring af frosne fødevarer i køleskabe.

Flydende carbondioxid og tøris opnås og anvendes til menneskelig aktivitet, men disse former er ustabile og kan let nedbrydes.

Men kuldioxidgas fordeles overalt: Den frigives under dyr og planters åndedræt og er en vigtig del af atmosfærens og havets kemiske sammensætning.

Carbon Dioxide Properties

CO2-kuldioxid er farveløs og lugtfri. Under normale forhold har den ingen smag. Men når du indånder høje koncentrationer af kuldioxid, kan du mærke en sur smag i munden, forårsaget af, at kuldioxid opløses på slimhinder og i spyt og danner en svag opløsning af kulsyre.

Forresten er kuldioxidets evne til at opløse i vand brugt til at fremstille karboniseret vand. Lemonadebobler er de samme kuldioxid. Det første apparat til mætning af CO2 blev opfundet tilbage i 1770, og allerede i 1783 begyndte den initiativrige schweizeren Jacob Schwepp industriel produktion af sodavand (varemærket Schweppes eksisterer stadig).

Kuldioxid er 1,5 gange tungere end luft, så det har tendens til at "sætte sig" i dens nederste lag, hvis rummet er dårligt ventileret. Doghule-effekten er kendt, hvor CO2 udledes direkte fra jorden og akkumuleres i en højde på ca. en halv meter. En voksen, der kommer ind i en sådan hule, på højden af ​​sin vækst, føler sig ikke for meget af kuldioxid, men hundene finder sig direkte i et tykt lag af kuldioxid og forgiftes.

CO2 opretholder ikke forbrænding, så det bruges i ildslukkere og brandslukningsanlæg. Fokus med slukning af et brændende lys med indholdet af et angiveligt tomt glas (og faktisk kuldioxid) er netop baseret på denne egenskab af kuldioxid.

Kuldioxid i naturen: naturlige kilder

Kuldioxid i naturen er dannet af forskellige kilder:

• Dyr og planters ånde.
  Hver elev ved, at planter absorberer CO2 fra luften og bruger det i fotosyntese. Nogle husmødre forsøger med en overflod af indendørs planter at sone for manglerne ved ventilation. Planter absorberer ikke kun, men udsender også kuldioxid i fravær af lys - dette er en del af vejrtrækningen. Derfor er junglen i et dårligt ventileret soveværelse ikke en god idé: om natten vil CO2-niveauet stige endnu mere.
• Vulkanaktivitet.
  Kuldioxid er en bestanddel af vulkanske gasser. I områder med høj vulkansk aktivitet kan CO2 udledes direkte fra jorden - fra revner og fejl kaldet mofetes. Koncentrationen af ​​kuldioxid i dalerne med mofetas er så høj, at mange små dyr dør der.
• Nedbrydning af organisk stof.
  Kuldioxid dannes under forbrænding og forfald af organisk materiale. Volumetriske naturlige udledninger af kuldioxid ledsager skovbrande.

Kuldioxid er "opbevaret" i naturen i form af carbonforbindelser i mineraler: kul, olie, tørv, kalksten. Kæmpe reserver af CO2 findes i opløst form i verdens oceaner.

Frigivelsen af ​​kuldioxid fra et åbent reservoir kan føre til en limnologisk katastrofe, som det skete for eksempel i 1984 og 1986. i søerne Manoun og Nyos i Kamerun. Begge søer dannede sig på stedet for vulkanske kratere - de er nu uddødt, men dybt i vulkansk magma udsender stadig kuldioxid, der stiger til søernes farvande og opløses i dem. Som et resultat af en række klimatiske og geologiske processer oversteg koncentrationen af ​​kuldioxid i farvandet den kritiske værdi. En stor mængde kuldioxid blev udsendt i atmosfæren, som som en lavine gik ned ad bjergskråningerne. Omkring 1.800 mennesker blev ofre for limnologiske katastrofer på de camerounske søer.

Kunstige kuldioxidkilder

De vigtigste menneskeskabte kilder til kuldioxid er:

• industrielle emissioner i forbindelse med forbrændingsprocesser
• vejtransport.

På trods af at andelen af ​​miljøvenlig transport i verden vokser, vil langt størstedelen af ​​verdens befolkning ikke snart have mulighed for at skifte til nye biler.

Aktiv afskovning til industrielle formål fører også til en stigning i CO2-koncentrationen af ​​CO2 i luften.

Kuldioxid i menneskekroppen

CO2 er et af slutprodukterne af metabolisme (nedbrydning af glucose og fedt). Det udskilles i vævet og transporteres af hæmoglobin til lungerne, hvorigennem det udåndes. Ca. 4,5% kuldioxid (45.000 ppm) i luften, der udåndes af en person, er 60-110 gange mere end i den indåndede.

Kuldioxid spiller en stor rolle i reguleringen af ​​blodforsyning og respiration. En stigning i niveauet af CO2 i blodet fører til det faktum, at kapillærerne udvides, lades i mere blod, hvilket leverer ilt til væv og fjerner kuldioxid.

Åndedrætssystemet stimuleres også af en forøgelse af indholdet af carbondioxid, og ikke ved mangel på ilt, som det kan synes. Faktisk er manglen på ilt ikke følt i lang tid af kroppen, og det er helt muligt, at en person vil miste bevidstheden i sjældne luft, før han føler manglen på luft. Den stimulerende egenskab af CO2 anvendes i kunstige åndedrætsværn: kuldioxid blandes med ilt der for at "aktivere" åndedrætssystemet.

Kuldioxid og vi: Hvad er farligt med CO2

Kuldioxid er nødvendig for både menneskekroppen og ilt. Men ligesom med ilt, øger et overskud af kuldioxid vores velfærd.

En høj koncentration af CO2 i luften fører til forgiftning af kroppen og forårsager en tilstand af hyperkapnia. Med hyperkapnia har en person svært ved at trække vejret, kvalme, hovedpine og måske endda miste bevidstheden. Hvis indholdet af carbondioxid ikke er reduceret, så drejning af hypoxi - ilt sult. Faktum er, at både kuldioxid og ilt flytter rundt om kroppen på samme "transport" - hæmoglobin. Normalt "rejser de" sammen, der knytter sig til forskellige steder i hæmoglobinmolekylet. En øget koncentration af carbondioxid i blodet mindsker iltens evne til at binde til hæmoglobin. Mængden af ​​ilt i blodet falder og hypoxi opstår.

Sådanne usunde virkninger på kroppen kommer fra indånding af luft med et CO2-indhold på mere end 5.000 ppm (det kan f.eks. Være luft i miner). I retfærdighed, i det almindelige liv, støder vi næsten aldrig på sådan luft. En meget lavere koncentration af carbondioxid påvirker dog ikke sundhed bedre.

Ifølge resultaterne fra nogle undersøgelser forårsager allerede 1000 ppm CO2 udmattelse og hovedpine hos halvdelen af ​​forsøgspersonerne. Mange mennesker begynder at føle sløvhed og ubehag endnu tidligere. Med en yderligere stigning i kuldioxidkoncentrationen til 1 500 - 2 500 ppm reduceres effektiviteten kritisk, hjernen er "doven" for at tage initiativet, behandle information og træffe beslutninger.

Og hvis niveauet på 5.000 ppm er næsten umuligt i hverdagen, så kan 1000 og endog 2.500 ppm nemt være en del af den moderne menneskes virkelighed. Vores eksperiment i skole viste, at CO2-niveauet i sjældent ventilerede skoleklasser over en væsentlig del af tiden forbliver over 1.500 ppm, og nogle gange hopper over 2000 ppm. Der er al mulig grund til at antage, at situationen i mange kontorer og lejligheder er ens.

Fysiologer anser 800 ppm tryghed for menneskers velbefindende som kuldioxid niveauer.

En anden undersøgelse fandt et sammenhæng mellem CO2-niveauer og oxidativ stress: jo højere niveauet af kuldioxid er, desto mere lider vi af oxidativt stress, som ødelægger cellerne i vores krop.

http://tion.ru/blog/dioksid-ugleroda-co2/

Gør kuldioxid og vand en blanding i en sodavand?

Hvordan kan så meget gas placeres i en væske, og hvorfor begynder den at gå ud, når låget åbnes?

Kuldioxid, pumpet eller anbragt på en anden måde i et fartøj med normalt vand under tryk, udgør ikke en "blanding", men en klar opløsning. I denne opløsning er kuldioxid hovedsagelig i form af CO2-molekyler, og dels også i form af produkter af kemisk interaktion mellem kuldioxid og vand - positivt ladede hydrogenkationer H + og negativt ladede carbonhydridioner НСО3- og et lille antal carbonsyremolekyler Н2СО3. Mængden af ​​opløst gas adlyder Henry's lov - jo højere gas er partialtrykket (det vil sige trykket uden at tage hensyn til andre gasser, herunder luft) over opløsningen, jo mere gas opløses. Henry's konstant for kuldioxid og vand er velkendt. Hvis f.eks. Kuldioxid frigives fra en stålbeholder i en liter sifon med 0,9 liter vand (den indeholder 8,8 g, som er let at bestemme ved vejning, er gassen i den under tryk i flydende tilstand) beregning ved Henry's lov, vil overføre ca. 85% af gassen, og resten vil forblive over opløsningen i form af komprimeret gas. Dens delvise tryk vil være omkring 5,5 atm (og en anden 1 atm - luft, der blev siphoned med vand før indtagelse af kuldioxid). Hvis du fylder sifonen til toppen, vil trykket over vandet stige lidt. Forresten er surheden af ​​en vandig opløsning af CO2 (pH fra 3,3 til 3,7 afhængigt af tryk) meget mindre end surhedsgraden af ​​mavesaft. Derfor kan selv en koncentreret vandig opløsning af kulsyre være fuld af frygt. Hvis der åbnes en sifon eller en flaske kulsyreholdigt vand, falder trykket over opløsningen skarpt og bliver lig med atmosfærisk. Samtidig falder gasens opløselighed kraftigt i overensstemmelse med samme lov i Henry. Det begynder at skille sig ud i form af bobler i en væske, som vil flyde op og ud i luften. I dette tilfælde kombineres H + og HCO3- ionerne til dannelse af kulsyre H2CO3, som nedbrydes ved frigivelse af CO2 (dvs. processerne er "i modsat retning"). Og igen: den konstante Henry er stærkt afhængig af temperatur. I varmt vand er opløseligheden af ​​kuldioxid meget mindre, og i isvand - mere. Hvis du opvarmer en ubehandlet flaske med sodavand, vil gastrykket i det øges betydeligt.

http://www.bolshoyvopros.ru/questions/2215674-uglekislyj-gaz-i-voda-sozdajut-smes-v-butylke-s-gazirovkoj.html

Tilføj nr

Alt om E-kosttilskud og mad

E290 - Carbon dioxide

Oprindelse:

Tilsætningskategori:

fare:

kuldioxid, E290, kuldioxid, kuldioxid, kuldioxid, kuldioxid.

Kosttilskud E290 (carbondioxid) anvendes i fødevareindustrien som konserveringsmiddel, surhedsregulator og antioxidant. I dagligdagen er additivet E290 bedre kendt som kuldioxid.

Ifølge dens fysiske egenskaber er kuldioxid en farveløs gas, lugtfri og med en lidt sur smag. Additiv E290 kan opløses i vand for at danne svag carbonsyre. Kemisk formel for kuldioxid: CO₂.

I industriel skala produceres kuldioxid fra røggasser ved at absorbere det med kaliumcarbonat eller monoethanolamin. Til dette ledes en blanding af industrielle gasser gennem en opløsning af kaliumcarbonat. Kuldioxid absorberes af denne opløsning og danner et carbonhydrid. Derefter opvarmes bicarbonatopløsningen eller udsættes for reduceret tryk, hvilket resulterer i, at ren carbonsyre frigives fra den.

Derudover kan kuldioxid fremstilles ved særlige faciliteter til luft adskillelse som et biprodukt i udvinding af rent oxygen, argon og nitrogen.

I laboratoriemængder fremstilles carbondioxid i små mængder ved at omsætte carbonater med syrer. For eksempel sker der under reaktionen af ​​kridt med saltsyre dannelsen af ​​ustabil kulsyre med dens efterfølgende dekomponering i kuldioxid og vand:

Kuldioxid er en del af atmosfæren og mange levende celler i vores krop. Af denne grund kan tilsætningsstoffet E290 klassificeres som et relativt uskadeligt fødevaretilsætningsstof.

Det skal dog huskes, at kuldioxid bidrager til den accelererede absorption af forskellige stoffer i maveslimhinden. Denne virkning manifesteres i den hurtige forgiftning som følge af anvendelsen af ​​kulsyreholdige alkoholholdige drikkevarer.

Derudover er kulsyreholdige drikkevarer ikke mere end en svag kulsyre. Derfor er overdreven forbrug af E290 supplerede drikkevarer kontraindiceret til personer med sygdomme i mave og mave-tarmkanalen (sår, gastritis).

Der er mere harmløse "bivirkninger" af kuldioxidvirkninger på kroppen. Så, når man drikker kulsyreholdige drikkevarer, har de fleste bøjninger og "oppustethed".

Der er en anden udtalelse om skaderne af fødevaretilsætningsstoffet E290. Stærkt kulsyreholdige drikkevarer kan fremme "udvaskning" af calcium fra kroppens knogler.

I fødevareindustrien anvendes kuldioxid som konserveringsmiddel E290 til fremstilling af alkoholiske og ikke-alkoholholdige drikkevarer. Kulsyre dannet ved reaktionen af ​​kuldioxid med vand har en desinficerende og antimikrobielle virkning.

Ved bagning kan tilsætningsstoffet E290 bruges som bagepulver, hvilket giver pomp til bageriprodukter.

Kuldioxid anvendes i vid udstrækning til fremstilling af vinprodukter. Ved at justere mængden af ​​carbondioxid i vinmosen, kan fermenteringen styres.

Kulmonoxid kan også anvendes som beskyttelsesgas under opbevaring og transport af forskellige fødevareprodukter.

Andre anvendelser af kuldioxid:

• i svejseproduktion som en beskyttende atmosfære;
• i køling i form af "tøris"
• i brandslukningssystemer
• i gasflasker pneumatik

Tilsætningsstof E290 er tilladt til brug i fødevareindustrien i næsten alle lande i verden, herunder Ukraine og Den Russiske Føderation.

http://dobavkam.net/additives/e290

Carbon Dioxide og Carbonate Vand System

Mange akvarister er opmærksomme på anbefalingerne til brug af vand, der er blødere og surere end for akvariumvand til avlsfisk. Det er hensigtsmæssigt at anvende destilleret vand til dette formål, blødt og svagt surt, bland det med vand fra akvariet. Men det viser sig, at i dette tilfælde reduceres kildevandets hårdhed i forhold til fortyndingen, og pH forbliver næsten uændret. Ejendommen til at opretholde værdien af ​​pH, uanset graden af ​​fortynding, kaldes buffering. I denne artikel vil vi introducere de vigtigste komponenter i akvarium vandbuffersystemer: Vandsyre - pH, Kuldioxidindhold - CO₂, carbonat "hårdhed" - dKN (denne værdi angiver indholdet af carbonhydridioner HCO i vand₃ - ; I fiskerihydrokemi kaldes denne parameter alkalinitet), total hårdhed - dGH (for enkelhed antages det, at det kun er calciumioner - Ca ++). Lad os diskutere deres indflydelse på den kemiske sammensætning af naturligt og akvariumvand, de faktiske bufferegenskaber samt mekanismen for effekten af ​​de parametre, der er under overvejelse om fiskorganismen. De fleste af de nedenfor omtalte kemiske reaktioner er reversible, så det er vigtigt først at gøre sig bekendt med de kemiske egenskaber ved reversible reaktioner; Det er praktisk at gøre dette på eksemplet med vand og pH.

• 6. CO₂ og fysiologi af respiration af akvariefisk
• 7. Mini-workshop
• 8. Referencer

1. Om kemiske ligevægte, måleenheder og pH

Selv om vandet er svagt, er det stadig en elektrolyt, dvs. det er i stand til dissociation, beskrevet ved ligningen

Denne proces er reversibel, dvs.

Fra et kemisk synspunkt er hydrogenionen H + altid en syre. De ioner, der er i stand til at binde, neutraliserende syre (H +) er baser. I vores eksempel er disse hydroxylioner (OH -), men i akvariepraksis, som det vil blive vist nedenfor, er den dominerende base hydrocarbonat ion HCO₃ -, carbonat ion "stivhed". Begge reaktioner fortsætter med temmelig målbare hastigheder bestemt ved koncentration: satser for kemiske reaktioner er proportional med produktet af koncentrationerne af de reaktionsstoffer. Så for den omvendte reaktion af vanddissociationen H + + OH -> H₂Om hendes hastighed vil blive udtrykt som følger:

K - proportionalitetskoefficient, kaldet reaktionshastighedskonstanten.
[] - firkantede parenteser angiver den molære koncentration af et stof, dvs. Antallet af mol stof i 1 liter opløsning. En mol kan defineres som vægten i gram (eller volumen i liter for gasser) på 6 × 10 23 partikler (molekyler, ioner) af et stof - Avogadro-nummeret. Et tal, der angiver vægten på 6 × 10 23 partikler i gram, er lig med tallet, der angiver vægten af ​​et molekyle i dalton.

Så for eksempel er udtrykket [H₂O] betegner den molære koncentration af en vandig opløsning... vand. Molekylvægten af ​​vand er 18 dalton (to hydrogenatomer ved 1 d, plus et oxygenatom på 16 d), 1 mol (1 M) H₂Om - 18 gram. Derefter indeholder 1 liter (1000 gram) vand 1000: 18 = 55,56 mol vand, dvs. [H₂O] = 55,56M = const.

Da dissociation er en reversibel proces (H₂O - H + + OH -), så under forudsætning af, at hastigheden af ​​de direkte og tilbagevendende reaktioner er ens (V_etc.= V_arr) kommer der en tilstand af kemisk ligevægt, hvor reaktionsprodukterne og reaktanterne er i konstante og bestemte forhold: K_etc.[H₂O] = K_arr[H +] [HE -]. Hvis konstanterne kombineres i en del af ligningen, og reagenserne i den anden, får vi

hvor K også er en konstant og kaldes ligevægtskonstanten.

Den sidste ligning er et matematisk udtryk for den såkaldte. Massens handlinger: I en tilstand af kemisk ligevægt er forholdet mellem produkter af ligevægtskoncentrationer af reagenser konstant. Ligevægtskonstanten angiver proportionerne af reagensets kemiske ligevægt forekommer. At kende værdien af ​​K, kan man forudsige retningen og dybden af ​​den kemiske reaktion. Hvis K> 1, fortsætter reaktionen i fremadgående retning, hvis K +] [OH -] / [H₂O] = 1,8 • 10-16. Siden [H₂O] = 55,56 = const, så kan den kombineres med K på venstre side af ligningen. Derefter:

Vanddissociationsækningen omdannet til en sådan form kaldes det ioniske produkt af vand og betegnes af K_w. K værdi_w forbliver konstant ved eventuelle værdier af koncentrationerne af H + og OH -, dvs. med stigende koncentration af hydrogenioner H + falder koncentrationen af ​​hydroxylioner - OH - og vice versa. Så for eksempel, hvis [H +] = 10 -6, så [OH -] = K_w/ [H +] = (10-14) / (10-6) = 10-8. Men K_w = (10-6). (10-8) = 10-14 = const. Fra det ioniske produkt af vand følger det, at i ligevægtstilstanden [H +] = [OH -] = √K_w = √1 • 10 -14 = 10 -7 M.

Det unikke forhold mellem koncentrationen af ​​hydrogenioner og hydroxyl i en vandig opløsning tillader, at en af ​​disse værdier anvendes til at karakterisere mediumets surhed eller alkalitet. Det er sædvanligt at anvende værdien af ​​koncentrationen af ​​hydrogenioner H +. Da det er ubelejligt at operere med værdier i størrelsesordenen 10-7, i 1909, foreslog den svenske kemiker K.Serenzen at anvende den negative logaritme af koncentrationen af ​​hydrogenioner H + til dette formål og angav dens pH, fra lat. potentia hydrogeni - kraften af ​​hydrogen: pH = -lg [H +]. Derefter kan udtrykket [H +] = 10 - 7 skrives kort som pH = 7. fordi Den foreslåede parameter har ingen enheder, den kaldes et mål (pH). Bekvemmeligheden ved Serensons forslag synes at være indlysende, men han blev kritiseret af samtidige for det usædvanlige omvendte forhold mellem koncentrationen af ​​hydrogenioner H + og pH-værdien: med stigende koncentration af H +, dvs. med stigende surhed af opløsningen falder pH-værdien. Fra det ioniske produkt af vand følger det, at pH kan tage værdier fra 0 til 14 med et neutralitetspunkt på pH = 7. Organs menneskelige smag begynder at skelne sur smag fra værdien af ​​pH = 3,5 og derunder.

For akvarisme er pH-området 4,5-9,5 (det vil kun blive betragtet nedenfor), og følgende skala er traditionelt vedtaget med en variabel prisinddeling:

• pH 8 - alkalisk

I praksis er i de fleste tilfælde en grovere skala med en konstant divisionspris meget mere informativ:

• pH = 5 ± 0,5 - sure
• pH = 6 ± 0,5 - svagt surt
• pH = 7 ± 0,5-neutral
• pH = 8 ± 0,5 - svagt alkalisk
• pH> 8,5 - alkalisk

Miljøer med en pH på 9,5 er biologisk aggressive og bør betragtes som uegnede for akvarietes indbyggere. Da pH-værdien er en logaritmisk værdi, betyder en ændring i pH med 1 enhed en ændring i koncentrationen af ​​hydrogenioner med 10 gange, en faktor på 2 gange 100 gange osv. En ændring i koncentrationen af ​​H + fordobler pH-værdien med kun 0,3 enhed.

Mange akvariefisk tolererer de 100 gange (dvs. 2 pH-enheder) ændringer i vandets surhedsgrad uden særlig sundhedsskader. Dividers haratsinovyh og andre såkaldte. softwater fisk, kast producenter fra det generelle akvarium (ofte med svagt alkalisk vand) i gydetanken (med svagt surt) og tilbage uden mellemliggende tilpasning. Øvelse viser også, at de fleste indbyggere i biotoper med surt vand i fangenskab føler sig bedre i vand med en pH på 7,0-8,0. S. Spott anser pH 7,1-7,8 optimalt for et ferskvandsakvarium.

Destilleret vand har en pH på 5,5-6,0 og ikke den forventede pH = 7. For at håndtere dette paradoks, skal du kende til den "ædle familie": CO₂ og dets derivater.

2. CO2 MED KOMRADE, PH OG IGEN ENHEDSENHEDER

Ifølge Henry's lov er gasindholdet i en luftblanding i vand proportional med dets fraktion i luft (partialtryk) og absorptionskoefficient. Luft indeholder op til 0,04% CO₂, hvilket svarer til dets koncentration op til 0,4 ml / l. CO Absorptionsforhold₂ vand = 12,7. Derefter kan 1 liter vand opløse 0,6-0,7 ml CO₂ (ml, ikke mg!). Til sammenligning er dets biologiske antipode ilt, med et indhold på 20% i atmosfæren og en absorptionskoefficient på 0,05, den har en opløselighed på 7 ml / l. Sammenligning af absorptionskoefficienter viser, at CO, opløseligheden er anderledes₂ overstiger væsentligt opløseligheden af ​​oxygen. Lad os prøve at finde ud af hvorfor sådan uretfærdighed.

I modsætning til ilt og nitrogen, kuldioxid - CO₂, er ikke et simpelt stof, men en kemisk forbindelse - et oxid. Ligesom andre oxider interagerer det med vand for at danne oxidhydrater, og som andre ikke-metaller er dets hydroxid syre (kulstof):

Som et resultat skyldes den større relative opløselighed af carbondioxid kemisk binding med vand, hvilket ikke forekommer med oxygen eller nitrogen. Overvej omhyggeligt de sure egenskaber af kulsyre ved at anvende loven om massehandling og under hensyntagen til, at [H₂O] = const:

her K₁ og K₂ - dissociationskonstanterne af kulsyre i 1 og 2 trin.

Jonah NSO₃ - kaldes bicarbonater (i den gamle litteratur, bicarbonater) og CO ioner₃ -- - carbonater. Bestilling af K₁ og K₂ antyder, at kulsyre er en meget svag syre (K₁ K₂).

Fra ligning K₁ Du kan beregne koncentrationen af ​​hydrogenioner H +:

Hvis vi udtrykker koncentrationen af ​​H + med hensyn til pH, som Henderson og Hasselbalch gjorde i deres tid for teorien om bufferopløsninger, får vi:

hvor, analogt med pH, pK₁ = -lgК₁ = -lg4 • 10 -7 = 6,4 = const. Derefter pH = 6,4 + lg [HCO₃ - ] / [CO₂]. Den sidste ligning er kendt som Henderson-Hasselbalch ligningen. Mindst to vigtige konklusioner følger af Henderson-Hasselbalch ligningen. For det første er det nødvendigt og tilstrækkeligt kendskab til koncentrationerne af komponenterne i kun CO, for at analysere pH-værdien.₂-system. For det andet bestemmes pH-værdien af ​​forholdet mellem koncentrationerne [HCO₃ - ] / [CO₂], og ikke omvendt.

Siden indholdet af [HCO₃ - ] ukendt, for at beregne koncentrationen af ​​H + i destilleret vand, kan du anvende den formel, der er vedtaget i analytisk kemi [H +] = √K₁[CO₂]. Så pH = -lg√K₁[CO₂]. For at estimere den pH-værdi, vi er interesseret i, lad os vende tilbage til måleenhederne. Fra Henry's lov er det kendt, at koncentrationen af ​​CO₂ i destilleret vand er 0,6 ml / l. Udtryk [CO₂] betyder den molære koncentration (se ovenfor) af carbondioxid. 1M CO₂ vejer 44 gram, og under normale forhold tager et volumen på 22,4 liter. Derefter for at løse problemet er det nødvendigt at bestemme, hvilken andel af 1M, dvs. fra 22,4 liter, udgør 0,6 ml. Hvis koncentrationen af ​​CO₂ udtrykt ikke i volumen, men i vægtenheder, dvs. i mg / l, skal den ønskede fraktion overvejes fra den molære vægt af CO₂ - fra 44 gram Derefter vil den krævede værdi være:

hvor x er volumenet (ml / l), er y vægten (mg / l) koncentrationen af ​​CO₂. De enkleste beregninger giver en omtrentlig værdi på 3 • 10 -5 M CO₂ eller 0,03 mM. derefter

hvilket er i overensstemmelse med de målte værdier.

Fra Henderson-Hasselbalch-ligningen kan man se, hvordan pH-værdien afhænger af forholdet [HCL₃ - ] / [CO₂]. Ca. vi kan antage, at hvis koncentrationen af ​​en komponent overstiger koncentrationen af ​​den anden med 100 gange, kan sidstnævnte forsømmes. Derefter med [NSO₃ - ] / [CO₂] = 1/100 pH = 4,5, som kan betragtes som den nedre grænse for CO₂-system. Mindre pH-værdier skyldes tilstedeværelsen af ​​andre mineralsyrer, såsom svovlsyre, saltsyre, snarere end kulsyre. Med [NSO₃ - ] / [CO₂] = 1/10, pH = 5,5. Med [NSO₃ - ] / [CO₂] = 1 eller [NSO₃ - ] = [CO₂], pH = 6,5. Med [NSO₃ - ] / [CO₂] = 10, pH = 7,5. Med [NSO₃ - ] / [CO₂] = 100, pH = 8,5. Det antages, at ved pH> 8.3 (ækvivalenspunktet for phenolphthalein) er fri kuldioxid i vand praktisk taget fraværende.

3. NATURLIGT VAND OG KARBONLIGE EGENSKABER

I naturen er atmosfærisk fugt, mættet med CO₂ luft og falder ud med nedbør, filtreret gennem vejrets geologiske skorpe. Det vurderes, at der, der interagerer med den mineralske del af vejrskorpen, er beriget i den såkaldte. typomorfe ioner: Ca ++, Mg ++, Na +, SO₄ --, Сl - og danner dets kemiske sammensætning.

Men værkerne af V.I. Vernadsky og B. B. Polynov viste, at den kemiske sammensætning af overflade- og grundvand i regioner med et fugtigt og moderat fugtigt klima primært dannes af jorden. Indvirkning fra forvitringsskorpen er forbundet med dens geologiske alder, dvs. med en grad af udvaskning. Nedbrydende planterester leveres til CO₂, NSO₃ - og askeelementer i en forhold, der svarer til deres indhold i levende plantemateriale: aske> Na> Mg. Det er nysgerrig, at i næsten hele verden indeholder drikkevand, der anvendes i aquriumistics, også bicarbonation-HCO som den dominerende anion.₃ -, og blandt kationerne Ca ++, Na +, Mg ++, ofte med nogle Fe. Og overfladevandene i fugtige troper er generelt overraskende ensartede i kemisk sammensætning, som kun adskiller sig i deres fortyndingsgrad. Hårdheden af ​​sådanne farvande når meget sjældent værdier (8 ° dGH), som normalt holder op til 4 ° dGH. På grund af det faktum, at i sådanne farvande [CO₂] = [HCO₃ - ], de har en svag syrereaktion og en pH på 6,0-6,5. Overfladen af ​​bladkuld og dets aktive ødelæggelse med stor nedbør kan føre til et meget højt CO-indhold i sådanne farvande.₂ og humære stoffer (fulvic syrer) i næsten fuldstændig fravær af askeelementer. Disse er de såkaldte. "Sorte farvande" af Amazonia, hvor værdien af ​​pH-værdien kan falde til 4,5 og desuden bevare den såkaldte. fugtig buffer.

Ved vedligeholdelsen MED₂ i naturlige farvande påvirker deres mobilitet. Så i de flydende farvande af CO₂ er indeholdt i en koncentration på 2-5 mg / l (op til 10), mens disse værdier i stagnerende vand i sump og damme når en værdi på 15-30 mg / l.

I tørre og dårlige vegetationsregioner påvirkes dannelsen af ​​den ioniske sammensætning af overfladevand betydeligt af den geologiske alder af klipper, der udgør vejrskorpen og deres kemiske sammensætning. I dem vil pH og proportioner af typomorfe ioner afvige fra de ovenfor angivne. Som et resultat dannes vand med et signifikant indhold af SO₄ - og Сl -, og fra kationer Na + med en betydelig andel Mg ++ kan sejre. Forøgelse af det samlede saltindhold - mineralisering. Afhængigt af indholdet af carbonhydrider varierer pH-værdien af ​​sådanne farvande i gennemsnit fra pH 7 ± 0,5 til pH 8 ± 0,5, og hardheden er altid højere end 10 ° dGH. I stabile alkaliske farvande ved pH> 9 vil hovedkationerne altid være Mg ++ og Na + med et mærkbart kaliumindhold, da Ca ++ udfældes i form af kalksten. I den henseende er farvandet i den Store Afrikanske Riftdal, som er karakteriseret ved såkaldt. sodavandning. På samme tid er selv vandene i sådanne giganter som Lake Victoria, Malawi og Tanganyika præget af høj mineralisering og et sådant højt indhold af carbonhydrider, at carbonatets "hårdhed" i deres farvande overstiger den totale hårdhed: dKH> dGH.

CO indeholdt i vand₂ og dets derivater, bicarbonater og carbonater er indbyrdes forbundne med såkaldte. kuldioxidbalance:

I de områder, hvor forvitringsskorpen er ung og indeholder kalksten (CaCO₃) kuldioxidbalance udtrykkes af ligningen

Ved anvendelse af denne ligning er loven om handling af masserne (se ovenfor) og under hensyntagen til, at [H₂O] = const og [CaCO₃] = const (fast fase) får vi:

hvor k_CO2 - Koldioxidudligningskonstant.

Hvis koncentrationerne af aktive stoffer udtrykkes i millimoler (mM, 10-3 M), så_CO2 = 34,3. Fra ligning K_CO2 synlig ustabilitet carbonhydrid: i fravær af CO₂ dvs. med [CO₂] = 0, giver ligningen ikke mening. I fravær af kuldioxid nedbrydes bicarbonater til CO.₂ og alkaliseret vand: HCO₃ - → HE - + WITH₂. Indhold af fri CO₂ (for "livløst" vand er meget ubetydeligt), som sikrer bæredygtigheden af ​​en given koncentration af bicarbonater ved en konstant pH, kaldes ligevægtskuldioxid - [CO₂]_r. Det er forbundet med både indholdet af kuldioxid i luften og med dKH af vand: med en stigning i dКН er mængden af ​​[CO₂]_r. CO indhold₂ i naturlige farvande er det som regel tæt på ligevægt, og det er denne karakteristika for dem, og ikke dKH-, dGH- og pH-værdierne, der oftest adskiller tilstanden af ​​naturlige farvande fra akvarievand. Løsning af ligning k_CO2 relativt med₂, Du kan bestemme koncentrationen af ​​ligevægt kuldioxid:

Da begreberne total hårdhed, carbonat "hårdhed" og surhed er kult i ferskvands akarisme, er det interessant, at ligningerne:

kombinere dem i et system. Opdeling K_CO2 på K₁ vi får den generaliserede ligning:

Husk at [H +] og pH er omvendt proportional. Så viser den sidste ligning, at parametrene: dGH, dKH og pH er direkte proportionale. Dette betyder, at i en tilstand tæt på gas-ligevægt vil en stigning i koncentrationen af ​​en komponent føre til en stigning i koncentrationen af ​​de andre. Denne egenskab ses tydeligt, når man sammenligner den kemiske sammensætning af naturlige vandområder i forskellige regioner: hårdere farvande er karakteriseret ved højere pH og dKH værdier.

For fisk er det optimale indhold af CO₂ gør 1-5 mg / l. Koncentrationer på over 15 mg / l er sundhedsskadelige for mange arter af akvariefisk (se nedenfor).

På baggrund af kuldioxidbalancen er indholdet af CO₂ i naturlige farvande altid tæt på [CO₂] s.

4. OM AKVARIUMVAND OG PRODUKTION AF Opløselighed

Akvariumvand er ikke ligevægt med hensyn til CO₂ i princippet. Kuldioxidmåling ved anvendelse af CO₂-test giver dig mulighed for at bestemme den samlede carbondioxid - [CO₂]_samfund, hvis værdi som hovedregel overstiger koncentrationen af ​​ligevægtskuldioxid - [CO₂]_samfund> [CO₂]_r. Dette overskud kaldes ikke-ligevægt kuldioxid - [CO₂]_ner. derefter

Begge former for kuldioxid, både ligevægt og ikke-ligevægt, er ikke målbare, men kun beregnede parametre. Det er ikke-ligevægt kuldioxid, der giver aktiv fotosyntese af vandplanter og på den anden side kan skabe problemer, når man holder visse arter af fisk. I et velafbalanceret akvarium fører de naturlige daglige udsving i kuldioxidindholdet ikke til en nedgang i koncentrationen under [CO₂]_r og overgå ikke akvarium vandbufferens egenskaber. Som det vil blive vist i næste kapitel, bør amplitude af disse oscillationer ikke overstige ± 0,5 [CO₂]_r. Men med en forøgelse af kuldioxidindhold på mere end 0,5 [CO₂]_r, dynamikken i de påståede komponenter WITH₂-systemer - dGH, dKH og pH, vil være meget forskellige fra naturlige: den totale hårdhed (dGH) i en sådan situation stiger på baggrund af faldende pH og dКН værdier. Det er denne situation, der fundamentalt kan skelne akvarievand fra naturligt vand. En stigning i dGH forekommer som et resultat af opløsningen af ​​kalkstenjorden. I sådant vand kan vigtige processer for gasudveksling i fiskens krop forhindres, især - fjernelse af CO₂, og nye patologiske responsprocesser fører ofte til fejl ved vurderingen af ​​situationen (se nedenfor). I marinerev akvarier kan sådant vand opløse frisk præcipiteret CaCO₃ hårdt koralskelet, herunder på skadestedet, som kan føre til frigørelse af polyproppen fra skeletet og dyrets død under akvariet velfærd i overensstemmelse med andre parametre.

Med en overflod af vandplanter er en situation mulig, når [CO₂]_samfund ++ +CO₃ -- _(Rr). Ved anvendelse af massens handlinger får vi: [Ca ++] [CO₃ -- ]_(Rr)/ [CaCO₃]_{(Fast stof).}= K Fordi [CaCO₃]_{(Fast stof).}= const (fast fase), derefter [Ca ++] [CO₃ -- ]_(Rr)= K fordi den sidste ligning karakteriserer et stofs evne til at opløse, så kaldes et sådant produkt af mættede ionkoncentrationer af næppe opløselige stoffer et opløselighedsprodukt - PR (sammenlignet med det ioniske produkt af vand K_w).

OL_CaCO3 = [Ca ++] [CO₃ -- ] = 5 • 10 -9. Som det ioniske produkt af vand, PR_CaCO3 forbliver konstant uanset ændringer i koncentrationen af ​​calciumioner og carbonater. Så hvis kalksten er til stede i akvariejorden, vil carbonationer altid være til stede i vandet i en mængde bestemt af PR_CaCO3 og samlet stivhed:

I nærværelse af ikke-ligevægtskuldioxid i vand finder følgende reaktion sted:

som sænker den mættende koncentration af carbonationer [CO₃ -- ]. Som et resultat heraf vil i overensstemmelse med opløselighedsproduktet kompensationsmængder af CO strømme ind i vandet.₃ -- fra caso₃, dvs. kalksten vil begynde at opløses. Siden sb₂+H₂O = H + + NSO₃ -, Betydningen af ​​ovenstående ligning kan formuleres mere præcist: CO₃ -- +H + = NSO₃ -. Den sidste ligning siger, at carbonaterne i vandet i overensstemmelse med PR_CaCO3, neutralisere syren (H +) dannet ved opløsning af CO₂, hvorved vandets pH forbliver uændret. Således kom vi gradvist til det punkt, hvor vi startede samtalen:

5. CARBONATE BUFFER SYSTEM

Løsninger kaldes buffer, hvis de har to egenskaber:

A: pH-værdien af ​​opløsninger afhænger ikke af deres koncentration eller på deres fortyndingsgrad.

B: Tilsætning af syre (H +) eller alkali (OH -), deres pH-værdi ændrer sig lidt, indtil koncentrationen af ​​en af ​​komponenterne i bufferopløsningen ændres med mere end halvdelen.

Disse egenskaber har løsninger bestående af en svag syre og dens salt. I akvariepraksis er denne syre kuldioxid, og dens dominerende salt er calciumbicarbonat - Ca (HCO₃)₂. På den anden side er stigningen i CO₂ over ligevægt er ækvivalent med at tilsætte syre til vand - H +, og sænkning af koncentrationen under ligevægten svarer til at tilføje alkali - OH - (nedbrydning af bicarbonater - se ovenfor). Mængden af ​​syre eller alkali, der skal tilsættes til bufferopløsningen (akvariumvand), så pH-værdien ændres med 1 enhed kaldes bufferkapaciteten. Heraf følger, at akvariumvandets pH begynder at ændre sig tidligere end dets bufferkapacitet er udtømt, men efter at bufferkapaciteten er opbrugt, ændrer pH allerede mængden af ​​tilsat syre eller alkali. Grundlaget for buffersystemet er den såkaldte. Le Chateliers princip: kemisk ligevægt skiftes altid i retning modsat den anvendte effekt. Overvej egenskaberne for A og B buffersystemer.

A. Uafhængighed af pH af bufferopløsninger på deres koncentration er afledt af Henderson-Hasselbalch-ligningen: pH = pK₁ +lg [HCO₃ - ] / [CO₂]. Derefter i forskellige koncentrationer af HCO₃ - og CO₂ deres holdning [HCO₃ - ] / [CO₂] kan være uændret. For eksempel [HCO₃ - ] / [CO₂] = 20/8 = 10/4 = 5/2 = 2,5 / 1 = 0,5 / 0,2 = 2,5, - det vil sige, forskellige farvande, der er forskellige i værdien af ​​carbonat "hårdhed" dКН og indholdet af CO₂, men indeholder dem i samme forhold vil have samme pH-værdi (se også ch.2). Sådanne farvande vil helt sikkert afvige i deres bufferkapacitet: Jo højere koncentrationen af ​​buffersystemets komponenter er, desto større er bufferkapaciteten og omvendt.

Aquarists støder på denne ejendom af buffersystemer, normalt i perioder med forår og efterår oversvømmelse, hvis vandindtagsstationerne leveres med overfladen snarere end kunstvand. I sådanne perioder kan bufferkapaciteten af ​​vand falde i en sådan grad, at visse arter af fisk ikke modstår den traditionelle tætte landing. Så begynder historier om mystiske sygdomme at forekomme, for eksempel skalar eller sværdhaler, og mod hvilke alle lægemidler er magtesløse.

B. Du kan tale om tre buffersystemer akvariumvand, der hver er stabilt i dets pH-område:

2. pH = 8.3 NSO₃ - bicarbonatpuffer

Overvej ejendom B i to versioner: var. B1 - med øget CO-indhold₂ og var. B2 - samtidig med at indholdet reduceres.

B1. CO koncentration₂ stigninger (tæt landing, meget gammelt vand, overfeeding).

De sure egenskaber af CO₂ manifesterer sig i dannelsen af ​​hydrogenioner H + når den vekselvirker med vand: CO₂+H₂О → Н + + НСО₃ -. Derefter øges koncentrationen af ​​CO₂ svarende til en stigning i koncentrationen af ​​hydrogenioner H +. Ifølge Le Chateliers princip vil dette føre til neutralisering af H +. I dette tilfælde fungerer buffersystemerne som følger.

Carbonat Buffer 3: I nærværelse af carbonatjord absorberes hydrogenioner af carbonater, der er til stede i vand: H + + CO₃ -- → NSO₃ -. Konsekvensen af ​​denne reaktion vil være opløsningen af ​​CaCO₃ jorden (se ovenfor).

Bicarbonat buffer 1 - 2: ved reaktionen af ​​H + + HCO₃ - → CO₂↑ + H₂A. pH-stabilitet opnås ved at reducere carbonatets "hårdhed" af dKH og fjerne den resulterende CO₂ - enten på grund af fotosyntese eller på grund af dens diffusion i luften (med korrekt beluftning).

Hvis kilden til overskydende CO₂ vil ikke blive elimineret, med et fald i dKN-værdien to gange fra den indledende ene, vil vandets pH begynde at falde med et samtidig fald i bufferkapaciteten og en stigning i total hårdhed. Når pH-værdien falder med 1 enhed, vil buffersystemets kapacitet blive opbrugt. Ved pH = 6,5 blev indholdet af de resterende bicarbonater [HCO₃ - ] = [CO₂] og ved pH - → H + + CO₃ --. Derefter efter faldet i indholdet

CO₂, Andelen af ​​carbonhydridstoffer reduceres også proportionalt, og værdien af ​​forholdet [NSO₃ - ] / [CO₂] forbliver konstant (se ejendom A, Henderson-Hasselbalch ligning). Når kuldioxidindholdet falder under 0,5 [CO₂]_r, pH-værdien vil begynde at stige og kan stige til pH = 8,3. Efter at have nået denne værdi udtømmer bikarbonatbufferen 1 sine evner, da i sådant vand CO₂ praktisk taget fraværende.

Bicarbonat buffer 2 bevarer pH-værdien = 8,3. Denne figur følger af formlen [H +] = √К₁K₂, hvor k₁ og K₂ - 1. og 2. dissociationskonstanter af kulsyre (se ovenfor). Derefter:

dvs. PH-værdien af ​​eventuelle carbonhydridopløsninger er konstant, overstiger ikke pH = 8,3 og er en konsekvens af disse stoffers meget kemiske natur.

I fravær af CO₂ kulbrinter nedbrydes af ligningen:

NSO₃ - → CO₂+OH - alkaliserende vand og fremhæver CO₂, hvilke planter forbruges Men det samme bicarbonat neutraliserer OH - ifølge ordningen: moms₃ - → CO₃ -- +H +; og H + + OH - → H₂A. Derfor vil pH-værdien holdes stabil, hvilket afspejler den sammenfattende ligning:

PH-stabilitet opnås igen ved at reducere mængden af ​​bicarbonater, dvs. ved at sænke bufferkapaciteten af ​​vand. Imidlertid føler dKN-akvarietesten ikke dette fald på grund af egenskaberne ved selve analysemetoden.

Da bicarbonationen har evnen til at dissociere både sur og basisk type, er det: HCO₃ - → H + + CO₃ -- og NSO₃ - → HE - + WITH₂, Dette carbonat "stivhed" dKN (carbonhydridindhold) er også et buffersystem.

Den kunstige indføring af bicarbonater i vand (normalt i form af bagepulver) praktiseres nogle gange, når ciklider fra de store afrikanske søer opbevares i marin akvariefisk. I dette tilfælde implementeres to strategier: En stigning i akvarievandets bufferkapacitet og en stigning i pH-værdien til 8,3.

Hvis mængden af ​​CO₂ i akvariet vil vandet falde yderligere, så når indholdet halveres i forhold til ligevægten, vil vandets pH begynde at stige. Når pH-værdien overstiger pH = 8.3, forsvinder kuldioxid fra vandet, og uorganisk carbon repræsenteres kun af bicarbonater og carbonater.

Carbonat Buffer 3. Når karbonat overstiger koncentrationen svarende til opløselighedsproduktet [CO₃ -- ] = PR_CaCO3/ [Ca ++], CaCO krystaller vil danne i vand₃. Siden den største og eneste forbruger af CO₂ i et ferskvandsakvarium er vandplanter, så forekommer de pågældende processer overvejende på overfladen af ​​det grønne blad. Med en stigning i pH> 8,3, begynder overfladen af ​​modne blade at blive dækket af en lime skorpe, hvilket er et bemærkelsesværdigt substrat for alger vækst. Bindende CO-carbonater₃ --, danner CaCO₃ opretholder også pH-stabilitet. I mangel af Ca ++ ioner (i meget blødt vand) med aktiv fotosyntese vil en stigning i koncentrationen af ​​carbonater imidlertid øge pH-værdien på grund af hydrolysen af ​​carbonater: CO₃ -- +H₂О → ОН - + НСО₃ -.

Med en stigning i pH-værdien med 1 enhed, sammenlignet med den indledende ene, vil bufferkapaciteten for vand blive udtømt, og med det fortsatte fald i CO-indholdet₂, pH-værdien kan hurtigt stige til risikabelt pH> 8,5. Som følge heraf er faldet i CO₂ i akvariumvand vil det øge pH-værdien med et lille fald i total hårdhed. I sådant vand (som stærkt ikke-ligevægt, som i version B1), vil mange bløde vandfisk føle sig meget ubehageligt.

Således kombinerer karbonatbuffersystemet med vand de traditionelle akvariehydrokemiske parametre: total- og carbonathårdhed, pH og CO-indhold.₂. Blandt dGH - pH - dKH - CO₂ Den mest konservative parameter er dGH, og den mest flygtige er CO₂. I henhold til graden af ​​ændring i dGH, pH og især dKH sammenlignet med aflejret, luftet vand fra vand, kan man bedømme intensiteten af ​​processerne for åndedræt og fotosyntese i et akvarium. Udmattelse af bufferkapaciteten af ​​akvarievand både i den ene og den anden retning ændrer dens evne til at absorbere CO₂, at det er denne ejendom, der ofte gør det til stærkt ubalance med hensyn til CO₂ og radikalt forskellig fra det naturlige. Ændringer i akvariumvandets evne til at absorbere CO udåndet af fisk₂, kan overstige fysiologiske evner hos fiskens krop for dens fjernelse. Da dette påvirker akvariefiskens sundhed, skal du kende kendskabet til de fysiologiske virkninger af CO₂ på fiskens krop.

© Alexander Yanochkin, 2005
© Aqua Logo, 2005

http://www.aqualogo.ru/co2-1