Kedves Oleg Mosin! A www.o8ode.ru/article/answer/voda_bez_vozduha_gazov.htm címen olvashatom a „Víz levegő nélkül (gázok)” c. Hadd kérdezzek meg személyesen egy kérdést. Biológus vagyok néhány alapvető kémiai ismerettel. A kérdés a szén-dioxid vízben való oldhatóságára vonatkozik. A folyamat lényege. Az oldott gáz egy része kölcsönhatásba lép a vízzel, hogy szénsavat képezzen, amely bikarbonát- és hidrogénionokká disszociál. Ismerve a disszociációs konstansot, az oldott szén-dioxid tartalmát, kiszámíthatjuk a savtartalom-indexet és a szénsav tartalmát - ez elhanyagolható.

A kérdés az, hogy mi tartja a többi szén-dioxidot vízben, mert nem a gázfázisban van, különben azonnal elpárolgott volna? Sehol nem találok választ erre a kérdésre: mi tartja magát a vízben? Képes-e hidrogénkötéseket képezni vízmolekulákkal? Mivel a hidrogénkötések az elektronegatív atomhoz kapcsolt hidrogénatom és egy szabad elektronpárral rendelkező elektronegatív elem (O, F, N) között alakulhatnak ki?

És még egy kérdés. PH = 3 esetén a disszociációs reakció balra mozog, a szénsav széndioxiddá és vízgé bomlik. És az oldott dioxid? Mindezek a problémák a rovarok légzésének folyamatával és a tracheol folyadékból származó szén-dioxid robbanásveszélyes kibocsátásával kapcsolatosak. A széndioxidnak a vízzel való kötődését és a hidrogén-karbonát képződését katalizáló szén-anhidráz hatása közvetlenül kapcsolódik ezekhez a kérdésekhez. De nem tudom, hogy a szén-anhidáz számos számos izoformája a fordított folyamatot katalizálja. A karbohemoglobin esetében minden világos - a Bohr hatás. De a vérplazmából a bikarbonát belép az alveolákba, ami a protonhoz való kötődést idézi elő? Mi a folyamat kinetikája?

Nagyon hálás lennék, ha tisztáznád ezeket a kérdéseket, vagy tisztáznád a válaszok keresésének irányát.

Tisztelettel, Vladimir.

Általában, amennyire tudom, a szén-dioxid vízben való oldhatósága minden gáz esetében magasabb, körülbelül 70-szer nagyobb, mint az oxigén oldhatósága és 150-szer nagyobb a nitrogén oldhatósága 12,8-os szén-dioxid-adszorpciós együtthatóval, ami 87 ml gáz 100 mg vízben való oldhatóságának felel meg. Természetesen feltételezhetjük például, hogy a CO₂ valahogy be van ágyazva zárt vízi klaszterekbe, és ott tartják őket, ahogyan ez a..... De ez a folyamat valószínűtlen. A gázok vízben való oldhatósága különbözik és függ a külső tényezőktől - a hőmérséklettől és a nyomástól, valamint a gáz jellegétől, valamint annak képességétől, hogy kémiai reakcióba léphessen a vízzel (mint a szén-dioxid esetében, amely a vízben oldódik a kémiai reakció következtében). a szénsav kialakulása viszont a H + és a HCO ionokká válik. ₃). De másrészt csak 1% -kal₂, vizes oldatban jelen van, H formában van jelen₂CO₃. Ezt az inkonzisztenciát sok kutató észrevette. Ezért a kémiai egyenletek kiszámításához a pK_és és a pH a teljes CO₂ reagál vízzel.

A kémiai kinetika szempontjából a szén-dioxid vízben való feloldásának folyamata meglehetősen bonyolult. Amikor CO₂ vízben oldott, majd egyensúlyban van a H szénsav₂CO₃, bikarbonát ÁFA₃ - és karbonát CO₃ -.

Ebben az esetben az ionizációs állandó számítása a következő séma szerint történik:

Az ionizáció első szakaszának állandója egyenlő a pK-val_{a1 =} 4,4 x 10 -7,

A második szakasz ionizációs állandója pK_{A2 =} 5,6 x 10-11,

Mivel mindkét ionizációs szakasz egyensúlyban van a szénsav oldatában, az első és a második pK ionizációs állandók kombinálhatók._a1 és pK_a2, megszorozva:

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

A szén-dioxid, a bikarbonát és a karbonát közötti egyensúly a pH-tól függ: itt a Le Chatelier elve működik - a hidrogénionok jelenléte az oldatban a közeg és a savas oldal lúgos reakcióját (pH-érték 5,5-re) változtatja. Ezzel ellentétben a protonok eltávolítása a rendszerből balra mozgatja a reakcióegyensúlyt, amikor a szén-dioxidot karbonátból és bikarbonátból töltik fel. Így alacsony pH-nál a rendszerben a szén-dioxid dominál, és valójában sem hidrogén-karbonát, sem karbonát képződik, míg semleges pH-n a bikarbonát a CO felett van.₂ és H₂CO₃. És csak a magas pH-értéken van jelen a karbonát.

A szén-anhidráz katalizálja a CO-hidratáció folyamatát₂ és CO dehidratáció₂ (kb. 100-szor).

Ami a Bohr-effektust illeti, ott, ha nem tévedek, egy másik mechanizmus - a pH-érték csökkenése csökkenti az oxigén hemoglobinhoz való kötődését, aminek következtében oxigén szabadul fel. Ahogy emlékeztem a biokémiai intézet tanfolyamára, a Bohr-effektust azzal magyarázza, hogy a hemoglobin molekulában hisztidin-maradékok és aszparaginsav formájában protonkötő helyek vannak. Hogy minden ott történik, nem mondhatom biztosan, de a fő lényege abban rejlik, hogy ezek az aminosavmaradékok kölcsönhatásba lépnek egymással deoxi-hidroxi formájában. A dezoxi-formában az aszparaginsav-maradék képes kötést kialakítani a protonált hisztidin-maradék között. Ez a hisztidin-maradék magas pK-értékkel rendelkezik._egy, mivel a hisztidin összekapcsolása az aszparaginsav-maradékgal a protont disszociációval tartja meg. De egy hidroxilforma formájában egy ilyen kötés kialakulása lehetetlen, és ezért a pK értéke_egy a hisztidin-hidroxi-formában a normál pK értékre tér vissza_egy. Ezért a 7,4-es vér pH-jában az oxihemoglobinban hisztidin létezik, nemlegesített formában. A magas protonkoncentrációk hozzájárulnak a hisztidin-dezoxi-forma kialakulásához és ennek következtében az oxigén felszabadulásához. CO kibocsátás₂ viszont két módon csökkenti a hemoglobin oxigénnel való affinitását. Először is, néhány CO₂ bikarbonáttá válik, felszabadítva a Bohr hatásért felelős protonokat. A hidrogén-karbonát egy másik részét eritrociták szabadítják fel, míg a bikarbonát maradék része közvetlenül kapcsolódik a hemoglobinnal, kötődik az aminosav N-csoportjához és képezi az instabil karbaminsav-észter uretánt. Ebben a folyamatban a protonok ismét felszabadulnak, ami viszont az O felszabadulásához vezet₂ és CO-kötés₂. Így történik a légzés ciklusa.

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

Víz és szén-dioxid

Szén-dioxid és a víz aktív reakciója. Vagy hogyan lehet a sztalagmitokat nem az akváriumi növények levelein növeszteni

Miért és hogyan kell kezelni a szén-dioxid tartalmát az akváriumban.
Ismeretes, hogy a szén-dioxid létfontosságú a növények számára. A fotoszintézis során a CO2 a szerves molekulák szintézisének fő építőanyaga. És az akváriumi növények nem kivétel. A szén-dioxid hiánya miatt egyszerűen nem tudnak építeni a szöveteiket, amelyek lelassítják vagy teljesen megállítják növekedésüket. Másrészt, ha az akvárium vízében felesleges szén-dioxid van, akkor a halak akkor is megfojtanak, ha az oxigéntartalma magas (Ruth Effect). Ezért az akvaristának, ha élni szeretne, nem a műanyag növényeket és a halakat, képesnek kell lennie a szén-dioxid koncentrációjának fenntartására a vízben az optimális tartományban.

Megfelelő pontossággal az akvárium kiszámításával meghatározhatja az akváriumvíz szén-dioxid-tartalmát, ha ismeri a víz pH-értékét és karbonát-keménységét, amelyet ebben a cikkben tárgyalunk. De először meg kell válaszolni erre a kérdésre: szükséges-e, hogy az aquaristának egyáltalán mérnie kell valamit, majd számolnia kell valamit? Valóban szükséges, hogy "ellenőrizze az algebrával való összhangot"? Végtére is, minden a természetben képes önszabályozásra. Az akvárium lényegében egy kis „darab” a természetből, és nem képez kivételt ennek a szabálynak. A normál (klasszikus) * arányú akváriumban elegendő, de nem nagy mennyiségű halat, a szükséges vízparamétereket általában maguk határozzák meg. Annak érdekében, hogy a jövőben ne térjenek el a normától, nem kell rendszeresen és legalább kéthetente egyszer túllépni a halakat, a víz térfogatának körülbelül egynegyedét vagy egyharmadát helyettesíteni. És ez elég lesz. Életük során a halak elegendő mennyiségű szén-dioxidot, nitrátot és foszfátot bocsátanak ki, hogy a növények ne szenvedjenek nyomorúságban. A növények viszont elegendő oxigént biztosítanak a halak számára. A XIX. Század utolsó negyedévétől (az NF Zolotnitsky óta) és a 20. század nagy részében szinte minden aquarista ezt megtette. Minden jó volt számukra, de sokan nem tudták, mi az akvárium tesztje.

Az akváriumvíz paramétereinek meghatározására szolgáló eszközök használata nélkül a modern akváriumok egyszerűen elképzelhetetlenek. Mi változott?

Technikai képességek! A speciális felszerelések segítségével megtévesztettük a természetet. Egy kis üvegdobozban, amely lényegében egy tipikus helyiség-akvárium (és még egy 200-300 literes térfogat egy szobai víztartályhoz képest is nagyon kicsi a természetes víztározóhoz képest), olyan mennyiségű élő szervezetet lehetett tartalmazni, amely nem hasonlítható össze a természeti erőforrásokkal áll rendelkezésre. Például egy akvárium teljesen mozdítatlan és nem összekevert vízében, 0,5-1 mm mélységben, az oxigén mennyisége kétszer akkora lehet, mint néhány centiméteres mélységben. Az oxigén átadása levegőből a vízbe nagyon lassú. Egyes kutatók számításai szerint az oxigén molekula önmagában a diffúzió következtében legfeljebb 2 cm-rel mélyülhet! Ezért a víz összekeverése vagy levegőztetése nélkül technikai eszközökkel egyszerűen lehetetlen, hogy az akvarista „extra” halakkal töltsön be egy akváriumot. A modern akváriumberendezések lehetővé teszik, hogy akváriumban üljenek, és egyelőre sikeresen tartalmazzák a múltban hihetetlen mennyiségű halat, és a fényes lámpák rendkívül sűrűn tenyésztik az akváriumot, sőt fedjük le az alját egy vastag, gazdag réteggel!

Ez az akvárium aljának töredéke. Sűrűn ültetett talajtakaró növények: glossist (Glossostigma elatinoides), jávai moha (Vesicularia dubyana) és Riccia (Riccia fluitans). Ez utóbbiak általában úsznak a felszín közelében, de úgy érhető el, hogy az alján növekszik. Ehhez az akváriumot világosan meg kell világítani, és a szén-dioxidot a vízbe kell táplálni.
Amano garnéla sem véletlenül bekerült a keretbe, ezért gondosan és gondosan kell megválasztani a rágcsálók vastagságából származó ételmaradványokat
De nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy a megtévesztett természet az a pillanat óta, mivel szuper sűrűn lakott az akvárium élő szervezetekkel, már nem felelős másért! Egy ilyen rendszer fenntartható életképessége ma már nem garantált. Az ökológiai káoszért, amit az akvárium az akváriumában rendezett, ő és ő egyedül lesz a válasz. Még egy kisebb hibája is ökológiai katasztrófához vezet. És azért, hogy ne tegyünk hibákat, tudnod kell, hogyan és miért legalább a vízváltás alapvető paraméterei. Azáltal, hogy időben ellenőrzi őket, gyorsan beléphet a túlzsúfolt és ezért instabil rendszer munkájába, ellátva azt a hiányzó erőforrásokkal, és eltávolíthatja a felesleges hulladékot, amit az akvárium "biocenózisa" maga nem képes felhasználni. Az egyik élő növényi akváriumhoz szükséges szén-dioxid.

A képet 2003-ban Takashi Amano által Moszkvában tartott szemináriumon vették. Ez az akvárium hátulnézete. Itt nincs mesterséges háttér. Olyan növényeket hoz létre, amelyek rendkívül sűrűn települnek a hátsó fal mentén. Annak érdekében, hogy növekedni tudjanak anélkül, hogy „megfojtanák egymást”, egyszerre több trükköt alkalmaztak az akvárium magas technológiáin. Ez egy speciális, többrétegű, nem savas alapozó, gazdag ásványi anyagokkal, melyeket a növények rendelkeznek, egy nagyon fényes fényforrást egy speciálisan kiválasztott spektrummal, és természetesen egy olyan eszközt, amely a vizet CO2-vel gazdagítja (mindezt az ADA gyártja)

Része egy olyan rendszernek, amely az akváriumvizet szén-dioxiddal közelíti meg. Kívül van egy eszköz, amely lehetővé teszi, hogy vizuálisan ellenőrizze a gázbuborékok áramlását az akváriumba. Belül egy diffúzor. Az érthetőség kedvéért a szeminárium szervezői nagyon erősen elindították a gázt, és a buborékok egész oszlopa emelkedett. Annyi szén-dioxid akváriumi növény nem szükséges. Normál üzemben, amikor a gáz sokkal kisebb, a buborékok szinte nem láthatók, mivel a szén-dioxid gyorsan feloldódik vízben. Így a Takashi Amano "természetes" akváriumának buja növényzete önmagában nem nő - ez speciális berendezést igényel. Tehát ez nem olyan természetes akvárium, hanem inkább ember alkotta!

A föld légkörében nagyon kevés a CO2 - csak 0,03%. Száraz légköri levegőben, standard barometrikus nyomással (760 mm Hg. Cikk), Részleges nyomása mindössze 0,2 mm. Hg. Art. (0,03% 760). De ez a nagyon kis mennyiség elég ahhoz, hogy jelentőséggel jelezze jelenlétét egy akvarista számára. Például a desztillált vagy jól sótalanított víz, amely egy nyitott tartályban áll rendelkezésre elegendő ideig a légköri levegő ** kiegyenlítésére, enyhén savas lesz. Ez azért történik, mert a szén-dioxid feloldódik benne.

A fenti széndioxid részleges nyomásával a víz koncentrációja literenként 0,6 mg lehet, ami a pH-érték 5,6-hez közelebbi értékének csökkenéséhez vezet. Miért? Az a tény, hogy egyes szén-dioxid-molekulák (legfeljebb 0,6%) kölcsönhatásba lépnek a vízmolekulákkal, hogy szénsavat képezzenek:
CO2 + H2O H2CO3
A szénsav hidrogénionra és hidrokarbonátionra disszociál: H2CO3 H + + HCO3-
Ez elegendő a desztillált víz megsavanyításához. Emlékezzünk arra, hogy a pH (aktív vízreakció) csak a vízben lévő hidrogénionok tartalmát tükrözi. Ez a koncentráció negatív logaritmusa.

A természetben az esőcseppek is savanyítottak. Ezért még ökológiailag tiszta területeken is, ahol az esővízben nincs kén és salétromsav, még mindig enyhén savas. Ezután a talajon áthaladva, ahol a szén-dioxid-tartalom többszöröse a légkörben, a víz még nagyobb szén-dioxiddal telített.

Ezután a mészkő tartalmú sziklákkal kölcsönhatásba lépve a karbonátok nagyon jól oldódó bikarbonátokká alakulnak:

CaCO3 + H2O + CO2 Ca (HCO3) 2

Ez a reakció reverzibilis. A szén-dioxid koncentrációjától függően jobbra vagy balra lehet eltolni. Ha a szén-dioxid-tartalom hosszú ideig stabil marad, akkor az ilyen vízben a szén-sav-mész egyensúly áll fenn: új szénhidrogén-ion nem képződik. Ha valamilyen módon eltávolítjuk a CO2-t az egyensúlyi rendszerből, akkor balra mozdul el, és gyakorlatilag oldhatatlan kalcium-karbonát lesz a bikarbonátot tartalmazó oldatból. Ez például a forró vízben történik (ez egy ismert módszer a karbonát keménységének csökkentésére, azaz a víz koncentrációja Ca (HCO3) 2 és Mg (HCO3) 2). Ugyanez a folyamat is megfigyelhető az artézi víztartalom egyszerű leülepedésével, amely magas nyomású föld alatt volt, és sok szén-dioxid feloldódott ott. A felszínen, ahol a CO2 részleges nyomása alacsony, ez a víz felesleges szén-dioxidot bocsát ki a légkörbe, amíg el nem éri az egyensúlyt. Ugyanakkor egy mészkő részecskékből álló fehéres felhő jelenik meg benne. Ugyanezen elv szerint pontosan a sztalaktitok és a sztalagmitok képződnek: a föld alatti képződményekből áramló víz felszabadul a felesleges szén-dioxidtól és egyidejűleg a kalcium- és magnézium-karbonátoktól. Valójában ugyanez a reakció sok akváriumnövény levelein történik, amikor az élénk fényben aktívan fotoszintetizálnak, és az akvárium zárt térében szén-dioxid véget ér. Itt a levelek elkezdenek "szürke" -ra fordulni, ahogy a kalcium-karbonátos kéreg borítja őket, de ha a szabad szénsavat a vízből extraháljuk, a pH is meggondolatlanul nő. Általában a növények az akváriumvíz pH-ját 8,3-8,5-re emelik. A víz aktív reakciójának ilyen mutatójával szinte nincs szén-dioxid-molekula, és a növények (azok a fajok, amelyek ezt megtehetik, de sokan megtehetik) a szén-dioxid bikarbonátokból történő extrakciójával foglalkoznak.

Ca (HCO3) 2 -> CO2 (felszívódik a növényben) + CaCO3 + H2O

Általánosságban elmondható, hogy a pH még magasabbra nem emelhető, mivel további növekedése jelentősen rontja a növények funkcionális állapotát: fotoszintézis, ezért a rendszerből a CO2 eltávolítása lelassul, és a levegőben lévő szén-dioxid stabilizálja a pH-t. Az akváriumi növények tehát szó szerint megfojthatják egymást. Azok a fajok, amelyek jobban eltávolítják a szén-dioxidot a szénhidrátokból, nyerhetnek, és azok, akik ezt nem tudják elvégezni, például a madagaszkári csoport rotációi és aponogonetonjai szenvednek. Az ilyen növényeket az akvaristák közül a legkellemesebbnek tartják.

A vízi növények ebben az akváriumban nincsenek a legjobb állapotban. Hosszú ideig fennállt az akut széndioxid-hiány körülményei között, majd a kínálatát megszervezték. Az eredmények nyilvánvalóak. Friss zöld teteje önmagáért beszél. Különösen erős a szén-dioxid hatása a rotációs (Rotala macrandra). Majdnem meghaltak, amint azt a szárak alsó részei bizonyítják, szinte teljesen elhagyták a leveleket, de életre kelnek, és gyönyörű vöröses leveleket adtak, amelyek már nagyon gyorsan növekedtek a gázellátás során

Azok a növények, amelyek bikarbonátot lebontanak, erősebbek. Ezek közé tartozik az Rdesta, Vallisneria, Echinodorus. Azonban az elodey sűrű bozótosok meg tudják fojtani őket. Az Elodea hatékonyabban képes kivonni a szénhidrogénekkel kötött szén-dioxidot:
Ca (HCO3) 2 -> 2CO2 (a növény által abszorbeálva) + Ca (OH) 2
Ha a víz karbonát keménysége elég magas, akkor ez a folyamat veszélyes növekedéshez vezethet nemcsak más növényeknél, hanem az akváriumi halak túlnyomó többségénél is, az akváriumvíz pH-értékénél 10-ig. Az akváriumi halak nagyon sok fajtája határozottan nem szereti az alkáli vizet.

Lehetséges-e korrigálni a helyzetet az akvárium levegőztetésének növelésével abban a reményben, hogy a szén-dioxid nagy oldhatósága miatt az akvárium víz gazdagítja a CO2-t? Valójában normál légköri nyomáson és 20 ° C hőmérsékleten 1,7 g szén-dioxidot lehet feloldani egy liter vízben. Ez azonban csak akkor történne meg, ha a gázfázis, amellyel ez a víz érintkezett, teljes egészében CO2-t tartalmazna. A légköri levegővel érintkezve, amely csak 0,03% CO2-t tartalmaz 1 liter vízben, csak 0,6 mg juthat át ebből a levegőből - ez az egyensúlyi koncentráció, amely megfelel a szén-dioxid részleges nyomásának a légkörben a tenger szintjén. Ha az akváriumvízben a szén-dioxid tartalma alacsonyabb, akkor a levegőztetés valóban 0,6 mg / l koncentrációra emelkedik, és nem több! Ám általában az akvárium vízben lévő szén-dioxid tartalma még mindig meghaladja a megadott értéket, és a levegőztetés csak a CO2 elvesztéséhez vezet.

A probléma megoldható a szén-dioxid mesterséges táplálásával az akváriumba, különösen azért, mert egyáltalán nem nehéz. Ebben az esetben még márkás felszerelés nélkül is tehetünk, de egyszerűen használjuk az alkoholos erjedés folyamatát a cukoroldatban élesztővel és más rendkívül egyszerű eszközökkel, amelyeket hamarosan meg fogunk mondani.

Itt azonban tisztában kell lennünk azzal, hogy ezzel megtévesztjük a természetet. Az akváriumvíz szén-dioxiddal való átgondolatlan telítettsége nem vezet semmilyen jóhoz. Így gyorsan megölheted a halakat, majd a növényeket. A szén-dioxid-ellátás folyamatát szigorúan ellenőrizni kell. Megállapították, hogy a halak esetében az akvárium vízében a CO2 koncentrációja nem haladhatja meg a 30 mg / l-t. Számos esetben ez az érték legalább egyharmadával kevesebb. Emlékezzünk arra, hogy a hal pH-jának erős ingadozása is káros, és a szén-dioxid további ellátása gyorsan savanyítja a vizet.

Hogyan becsüljük meg a CO2-tartalmat, és biztosítsuk, hogy ha a víz telítődik ezzel a gázzal, a pH-értékek kissé ingadoznak és a halak számára elfogadható tartományban maradnak? Itt nem lesz lehetőségünk képletek és matematikai számítások nélkül: az akváriumvíz hidrokémiája sajnos egy „száraz” téma.

A szén-dioxid édesvízi akváriumának vízben lévő koncentrációi, a hidrogénionok és a szénhidrogén-ionok közötti összefüggés tükrözi a Henderson-Hasselbach egyenletet, amely a mi esetünkben:
[H +] [HCO3 -] / [H2CO3 + CO2] = K1
ahol K1 a szénsav látszólagos disszociációs állandója az első szakaszban, figyelembe véve az ionok egyensúlyát a vízben lévő teljes szén-dioxid-mennyiséggel - a teljes analitikailag meghatározott szénsavval (azaz mindkét oldott szén-dioxid molekulával és szénsav-hidrogénezett hidrogénezett molekulával). 25 ° C hőmérsékleten ez az állandó 4,5 * 10-7. A négyszögletes zárójelek moláris koncentrációkat jelölnek.

A képlet átalakítása adja meg:

A pH és a [HCO3-] értékeket standard akváriumi vizsgálatokkal lehet meghatározni. Meg kell jegyezni, hogy a KH-teszt pontosan meghatározza a bikarbonát-ionok mennyiségét a vízben (és nem a kalciumionokban), és alkalmas a mi célunkra. A használatának egyetlen kellemetlensége az, hogy M-ben újra kell kiszámítani a fokozatokat, ami azonban egyáltalán nem nehéz. Ehhez a vizsgálati eljárás fokkal végzett elvégzése után kapott karbonát-keménység elegendő ahhoz, hogy 2.804-re osztható. A hidrogénionok pH-értékben kifejezett koncentrációját is M-re kell konvertálni, ehhez 10-et kell növelni a pH-értéknek megfelelő negatív jel mellett.

A (2) képlettel számított [H2CO3 + СО2] érték M-ről mg / l CO2-re történő átalakításához 44000-rel kell szorozni.

A Henderson-Hasselbach egyenlet használatával az akváriumban az összes analitikailag kimutatható szén-dioxid koncentrációját kiszámíthatjuk, ha az akvarista nem használ speciális reagenseket, és az akváriumban a huminsav és más szerves savak mérete mérsékelt a pH stabilizálásához (ez egy amatőr megfelelő pontossággal megítélhető) az akváriumvíz színe szerint: ha nem hasonlít az Amazónia „fekete vizeihez”, színtelen vagy csak kevéssé színezett - ez azt jelenti, hogy nem sokan vannak ott.

Azok, akik rövid lábon vannak a számítógéppel, különösen az Excel táblázatokkal, a fenti képlet és a K1 értékek alapján részletes táblázatokat állíthatnak össze, amelyek a szén-dioxid-tartalmat tükrözik a karbonát keménységétől és a pH-tól függően. Itt adunk egy rövidített, de reméljük, hasznos egy ilyen asztal amatőr akvarista változatához, amely lehetővé teszi, hogy automatikusan kiszámolja a vízben lévő szén-dioxid-tartalmat:
Az akváriumban a víz minimális pH-ja egy adott karbonát-keménység esetén, amelynél a szén-dioxid-tartalom még mindig nem veszélyes a halakra (az oszlopok piros számai), és a legnagyobb megengedett pH-értékek, amelyeknél a növények nem képesek szén-dioxidot kinyerni a bikarbonátokból, még mindig hatékonyan fotoszintetizálnak. 25 ° C-ra

Ha úgy dönt, hogy szén-dioxidot szállít egy akváriumba, akkor állítsa be a tápellátását úgy, hogy a megfelelő karbonát-keménység pH-értéke a piros és a zöld számok között legyen. Napfényes órákban a víz aktív reakciója megváltozik (általában a pH emelkedik), és ezt figyelembe kell venni a berendezés beállításakor. Próbáld meg hangolni az intervallum közepén, akkor a pH-érték valószínűleg nem ugrik ki a határaiból. Ha a CO2-ellátást egy pH-szabályozó szabályozza, a gázellátás leállítása, ha a pH-t egy előre meghatározott szintre csökkenti, ez a szint nem lehet alacsonyabb, mint a halak számára megengedett minimum. A pH-szabályozó használata a leghatékonyabb és biztonságosabb, de viszonylag drága.

A fotó előtérben egy másik Rotala (Rotala wallichii). Balra - a világítótorony folyó (Mayaca fluviatilis). Ő is a vízben lévő szabad szén-dioxid szeretője. A 15-20 mg / l nagyságú akvárium megfelelő megvilágítási és szén-dioxid-tartalmával ezek a vízi növények oxigénbuborékokkal vannak borítva, a fotoszintézis annyira hatékony

Ezen túlmenően, a CO2-növények speciális tabletta segítségével helyezhetők el speciális akváriumba. Fokozatosan szabadítják fel a szén-dioxidot a vízbe. Ugyanezzel a céllal, a napfény elején lehetőség van az akváriumban kis ásványi anyagú szénsavas víz hozzáadására (természetesen az élelmiszer-adalékanyagok nélkül!). Az ebben a cikkben megadott táblázat és számológép segít annak értékelésében, hogy ezek az intézkedések mennyire hatékonyak.

A táblázat azt is jelzi, hogy a pH-értékek, amelyek adott karbonát-keménységgel rendelkeznek, jól akváriumos vízzel szerezhetők be egy szobabeli akváriumban, ha mérsékelten lakott halak, és ha a víz nem oxidálható benne. Más szóval, ha a szén-dioxid-ellátás az akváriumba hirtelen megszűnik, akkor azt várhatjuk, hogy a víz pH-ja néhány órán belül ezekre az értékekre emelkedik. A táblázat utolsó sorában szereplő számok az adott karbonát keménységű víz pH-ját mutatják a légkörrel egyensúlyban. Nyilvánvaló, hogy még magasabbak. A természetes víztározókban, a tiszta folyók zuhatagaiban, ahol a víz forr, és az összes felesleges (nem egyensúlyi) szén-dioxidot kibocsátja a légkörbe, az ilyen pH-értékek valójában megtörténnek. A szobákban a széndioxid részleges nyomása a levegőben magasabb, mint a szabadban, és a talajban és az akvárium szűrőjében előforduló folyamatok szén-dioxid és hidrogénionok képződéséhez vezetnek. Mindez többet biztosít, mint természetes körülmények között, az akváriumok vízében lévő szén-dioxid-tartalom és az azonos karbonátos keménységű vizek sokkal savasabbak.

Most figyeljen erre a tényre. A szén-dioxid, amelyet a légköri szén-dioxid vízben való oldásával képez, a desztillált víz pH-ját 5,6-ra csökkenti, és a karbonát keménységű víz, például 5 kH-os, a légköri gázokkal egyensúlyban lévő aktív reakciója 8,4. Egy ilyen mintát könnyű nyomon követni: minél nagyobb a víz karbonát keménysége, annál lúgosabb. Valójában sokan ezt a szabályt jól ismerik, de nem minden aquarista tudatában van annak, hogy karbonát keménységről beszélünk. Valóban, ha csak a természetes édesvizekkel foglalkozunk, ahol a karbonát keménység, mint általában, jelentősen hozzájárul a teljeshez, akkor talán nem is gondolkodunk rá, de mesterségesen előkészített vízben mindent más lehet. A kalcium-klorid hozzáadása például növeli a víz keménységét, de nem a pH-t. Az a tény, hogy a természetes vizek általában gyenge alkáli-aktív reakcióval rendelkeznek, pontosan a szénhidrogén-ionok jelenlétében társulnak. A vízben oldott szén-dioxiddal együtt szén-dioxid-hidrogén-karbonát puffer rendszert alkot, amely stabilizálja a víz pH-értékét az alkáli értékek tartományában, annál nagyobb a bikarbonát koncentrációja (karbonát keménység). Ahhoz, hogy megértsük, miért történik ez, és válasszon ki egy optimális karbonát-merevségi értéket egy akváriumban, ismét a Henderson-Hasselbach képletre kell utalnia.

* Az akvárium klasszikus arányai a következők: a szélesség nem haladja meg a negyedet, mint a magasság. A magasság nem haladja meg az 50 cm-t, de elvileg nem korlátozott. Ilyen például az 1 m hosszú, 40 cm széles és 50 cm magas akvárium, amely egy viszonylag könnyen létrehozható egy ilyen szobahálózatban.

** A légköri levegővel való egyensúly alapján megértjük a víz állapotát, amikor a benne oldott gázok koncentrációja (feszültsége) megfelel ezeknek a gázoknak a légköri részleges nyomására. Ha a gáz nyomása csökken, a gáz molekulái elkezdenek elhagyni a vizet, amíg ismét el nem éri az egyensúlyi koncentrációt. Ezzel ellentétben, ha a gáz feletti nyomás a víz felett növekszik, nagyobb mennyiségű gáz oldódik fel vízben.

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

A szén-dioxid fizikai és kémiai tulajdonságai

Formula - CO₂. Molekulatömeg - 44 g / mol.

A szén-dioxid kémiai tulajdonságai

A szén-dioxid a sav-oxidok osztályába tartozik, azaz vízzel való kölcsönhatás során savat képez, amelyet szénnek neveznek. A szénsav kémiailag instabil, és a képződés idején azonnal bomlik a komponenseibe, azaz az alkotórészekre. a szén-dioxid és a víz kölcsönhatásának reakciója reverzibilis:

Hevítéskor a szén-dioxid szén-monoxiddá és oxigénre bomlik:

Mint minden sav-oxidhoz, a szén-dioxidot a bázikus oxidokkal való kölcsönhatások (csak aktív fémek) és bázisok jellemzik:

A szén-dioxid nem támogatja az égést, csak aktív fémek égnek fel:

CO₂ + 2Mg = C + 2MgO (t);

CO₂ + 2Ca = C + 2CaO (t).

A szén-dioxid olyan egyszerű anyagokkal reagál, mint a hidrogén és a szén:

Amikor a szén-dioxid kölcsönhatásba lép az aktív fémek peroxidjaival, karbonátok képződnek és oxigén szabadul fel:

A szén-dioxidra adott kvalitatív reakció a mészvízzel (tej) való kölcsönhatás reakciója, vagyis a reakció. kalcium-hidroxiddal, amelyben fehér csapadék képződik - kalcium-karbonát:

A szén-dioxid fizikai tulajdonságai

A szén-dioxid egy olyan gáz halmazállapotú anyag, amelynek színe vagy szaga nincs. Nehezebb, mint a levegő. Hőálló. Sűrített és hűtött állapotban könnyen folyékony és szilárd állapotba kerül. A szilárd halmazállapotú szén-dioxidot „szárazjégnek” nevezik, és szobahőmérsékleten könnyen szublimálható. A szén-dioxid vízben kevéssé oldódik, részben reagál vele. Sűrűség - 1,977 g / l.

Szén-dioxid előállítása és felhasználása

Ipari és laboratóriumi módszerek állnak rendelkezésre a szén-dioxid előállítására. Tehát az iparban mészkő (1) és a laboratóriumban az erős savak karbonát-sókon történő égetésével állítják elő (2):

Szén-dioxidot használnak az élelmiszerekben (limonádé-karbonálás), kémiai (hőmérséklet-szabályozás a szintetikus szálak termelésében), kohászati ​​(környezetvédelem, például barna gázcsapadék) és más iparágakban.

Példák a problémamegoldásra

A mészkő feloldódásának egyenletét írjuk a salétromsavban:

Tiszta (szennyeződés nélküli) kalcium-karbonát-tartalom mészkőben:

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

Ezután a tiszta kalcium-karbonát tömege:

A kalcium-karbonát mennyisége:

n (CaCO₃= 82,8 / 100 = 0,83 mol.

Az oldatban a salétromsav tömege megegyezik:

m (hno₃) = 200 x 10/100% = 20 g.

A kalcium-salétromsav mennyisége:

n (hno₃= 20/63 = 0,32 mol.

Összehasonlítva a reakcióba lépett anyagok számát, megállapítjuk, hogy a salétromsav hiányzik, ezért a salétromsavra további számításokat végzünk. Az n (HNO) reakcióegyenlet szerint₃): n (CO₂) = 2: 1, ezért n (CO₂) = 1/2 × n (HNO₃) = 0,16 mol. Ezután a szén-dioxid térfogata megegyezik:

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

Mi a CO2?

Mi a szén-dioxid?

A szén-dioxid elsősorban gázállapotában ismert, azaz szén-dioxidként, egyszerű kémiai képlettel. Ebben a formában normál körülmények között létezik - légköri nyomáson és "normál" hőmérsékleten. A megnövekedett nyomás, mint az 5 850 kPa (például a 600 m mélységben mért nyomás), ez a gáz folyadékgá válik. Erős hűtéssel (mínusz 78,5 ° C) kristályosodik és úgynevezett szárazjégvé válik, amelyet széles körben használnak a fagyasztott élelmiszerek hűtőszekrényben való tárolására.

Folyékony szén-dioxidot és száraz jeget kapunk és használunk az emberi tevékenységben, de ezek a formák instabilak és könnyen bomlanak.

De a szén-dioxid-gáz mindenhol eloszlik: az állatok és növények légzése során szabadul fel, és fontos része a légkör és az óceán kémiai összetételének.

Szén-dioxid tulajdonságai

A CO2 szén-dioxid színtelen és szagtalan. Normál körülmények között nincs íze. A magas szén-dioxid-koncentráció belélegzése esetén azonban savanyú íz érzi magát a szájában, amit a széndioxid oldódik a nyálkahártyákon és a nyálban, ami gyenge szén-dioxid-oldatot képez.

Egyébként a szén-dioxid vízben való oldódásának képességét szénsavas víz előállítására használják. A limonádé buborékok ugyanazok a szén-dioxidok. 1770-ben találták ki a CO2 első telítettségét, és már 1783-ban a vállalkozói svájci Jacob Schwepp megkezdte a szóda ipari termelését (a Schweppes védjegy még mindig létezik).

A szén-dioxid 1,5-szer nehezebb, mint a levegő, így az alacsonyabb szellőztetés esetén az alsó rétegekben „leülepedik”. Ismert a „kutya barlang” hatása, ahol a CO2 közvetlenül a talajból kibocsátódik, és körülbelül fél méteres magasságban halmozódik fel. Egy felnőtt, aki egy ilyen barlangba kerül, a növekedés magassága alatt nem érzi túlzott szén-dioxidot, de a kutyák közvetlenül egy vastag szén-dioxid-rétegben találják magukat, és mérgeznek.

A CO2 nem támogatja az égést, ezért tűzoltó készülékekben és tűzoltó rendszerekben használják. Az égő gyertya oltása egy állítólag üres üveg (és valójában szén-dioxid) tartalmával a szén-dioxid ezen tulajdonságán alapul.

Szén-dioxid a természetben: természetes források

A természetben lévő szén-dioxid különböző forrásokból származik:

• Az állatok és növények lélegzete.
  Minden hallgató tudja, hogy a növények szén-dioxidot szívnak fel a levegőből és fotoszintézisben használják. Néhány háziasszony a beltéri növények rengeteg kísérletével igyekszik összehangolni a szellőzés hiányosságait. Azonban a növények nemcsak elnyelik, hanem széndioxidot is kibocsátanak fény hiányában - ez része a légzési folyamatnak. Ezért a rosszul szellőztetett hálószobában a dzsungel nem jó ötlet: éjszaka a CO2 szintje még tovább nő.
• Vulkáni tevékenység.
  A szén-dioxid a vulkáni gázok összetevője. A magas vulkáni aktivitású területeken a CO2 közvetlenül a földről bocsátható ki - a mofetes nevű repedésekből és hibákból. A széndioxid koncentrációja a völgyekben a mofetákkal olyan magas, hogy sok kis állat meghal.
• A szerves anyag bomlása.
  Szén-dioxid keletkezik a szerves anyag égése és bomlása során. Az erdőtüzek kíséretében a szén-dioxid térfogatú természetes kibocsátása.

A szén-dioxidot „ásványi anyagokban„ szén-dioxid ”formájában tárolják: szén, olaj, tőzeg, mészkő. Az óriási szén-dioxid-tartalékok a világ óceánjaiban oldott formában találhatók.

A nyílt tartályból származó szén-dioxid felszabadulása limnológiai katasztrófához vezethet, mint például 1984-ben és 1986-ban. Kamerunban Manoun és Nyos tavakban. Mindkét tavak a vulkáni kráterek helyén alakultak ki - most kihaltak, de mélyen a vulkáni magmában szén-dioxidot bocsátanak ki, ami a tavak vizébe emelkedik és feloldódik benne. Számos éghajlati és geológiai folyamat eredményeként a vizekben a szén-dioxid koncentrációja meghaladta a kritikus értéket. A légkörbe hatalmas mennyiségű szén-dioxid került kibocsátásra, amely a lavinához hasonlóan leereszkedett a hegy lejtőin. Kamerun tavakon mintegy 1800 ember lett a limnológiai katasztrófák áldozata.

Mesterséges szén-dioxid-források

A szén-dioxid főbb antropogén forrásai a következők:

• az égési folyamatokkal kapcsolatos ipari kibocsátások;
• közúti szállítás.

Annak ellenére, hogy a környezetbarát közlekedés részesedése a világon növekszik, a világ népességének túlnyomó többsége nem lesz lehetősége (vagy vágyára), hogy új autókra váltson.

Az ipari célú erdőirtás a szén-dioxid koncentrációjának a levegőben való növekedését is eredményezi.

Szén-dioxid az emberi testben

A CO2 az anyagcsere egyik végterméke (a glükóz és a zsír lebontása). A szövetekben szekretálódik és hemoglobinnal szállítja a tüdőbe, amelyen keresztül kilégzésre kerül. Körülbelül 4,5% széndioxid (45 000 ppm) egy személy kilégzett levegőben 60-110-szer nagyobb, mint a belélegzett levegőben.

A szén-dioxid nagy szerepet játszik a vérellátás és a légzés szabályozásában. A vérben a CO2 szintjének növekedése azt eredményezi, hogy a kapillárisok kibővülnek, több vérbe engednek, ami oxigént szállít a szövetekbe és eltávolítja a szén-dioxidot.

A légzőrendszert a szén-dioxid-tartalom növekedése is ösztönzi, nem pedig az oxigénhiány miatt, amint úgy tűnik. Valójában az oxigénhiányt a test nem sokáig érezte, és lehetséges, hogy egy személy elveszíti a tudatosságot a ritka levegőben, mielőtt a levegő hiányát érzi. A mesterséges légzőkészülékekben a CO2 stimuláló tulajdonságát használják: a szén-dioxidot összekeverik az oxigénnel, hogy „aktiválja” a légzőrendszert.

Szén-dioxid és mi: mi veszélyes a CO2-vel

Szén-dioxid szükséges az emberi testhez és az oxigénhez. De az oxigénhez hasonlóan a szén-dioxid többlete fáj a jólétünket.

A magas szén-dioxid koncentráció a levegőben a szervezet mérgezéséhez vezet, és hypercapnia állapotot okoz. A hiperkapniával kapcsolatban egy személynek nehéz légzés, hányinger, fejfájás, és akár az eszméletvesztés is lehet. Ha a szén-dioxid-tartalom nem csökken, akkor a hypoxia fordulata - oxigén éhezés. Az a tény, hogy mind a szén-dioxid, mind az oxigén ugyanazon a "közlekedési" - hemoglobin - körül mozog a szervezetben. Általában „együtt utaznak”, a hemoglobin molekula különböző helyeihez kötve. Azonban a vérben a szén-dioxid megnövekedett koncentrációja csökkenti az oxigén hemoglobinhoz való kötődésének képességét. A vérben lévő oxigén mennyisége csökken, és a hypoxia előfordul.

A szervezetre gyakorolt ​​ilyen egészségtelen hatások több mint 5000 ppm-nél nagyobb CO2-tartalmú levegő belélegzéséből származnak (például levegő lehet a bányákban). A tisztességben, a hétköznapi életben szinte soha nem találkozunk ilyen levegővel. Azonban sokkal alacsonyabb szén-dioxid-koncentráció nem befolyásolja az egészséget.

Egyes tanulmányok megállapításai szerint a 1000 fős szén-dioxid már az alanyok fele fáradtságot és fejfájást okoz. Sokan már korábban is kezdik érezni a tompaságot és a kényelmetlenséget. A széndioxid koncentráció további 1 500 - 2 500 ppm-re történő növelésével a hatékonyságot kritikusan csökkentik, az agy "lusta", hogy kezdeményezzen, feldolgozza az információkat és döntéseket hozzon.

És ha az 5000 ppm-es szint szinte lehetetlen a mindennapi életben, akkor 1000 és még 2500 ppm is könnyen része lehet a modern ember valóságának. Iskolánkban végzett kísérleteink azt mutatták, hogy ritkán szellőztetett iskolai osztályokban az idő jelentős részében a CO2-szint 1500 ppm felett van, és néha 2000 ppm fölé ugrik. Minden okból feltételezhető, hogy sok irodában és még az apartmanokban is hasonló a helyzet.

A fiziológusok a 800 ppm-t biztonságosnak tartják az emberi jólét számára, mint szén-dioxid-szintet.

Egy másik tanulmány a szén-dioxid-szint és az oxidatív stressz közötti kapcsolatot tárta fel: minél magasabb a szén-dioxid-szint, annál inkább oxidatív stresszt szenvedünk, ami elpusztítja testünk sejtjeit.

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

A szén-dioxid és a víz keveréket képez egy szódás palackban?

Milyen sok gáz kerülhet a folyadékba, és miért indul el a fedél kinyitásakor?

A szokásos vízzel nyomás alatt lévő edényben szivattyúzott vagy más módon elhelyezett szén-dioxid nem képez „keveréket”, hanem tiszta oldatot. Ebben a megoldásban a szén-dioxid főként szén-dioxid-molekulák, részben a szén-dioxid kémiai kölcsönhatásának termékei - pozitív töltésű hidrogénkationok H + és negatívan töltött szénhidrogén-ionok НСО3 - és kis számú szénsav-molekula Н2СО3. Az oldott gáz mennyisége engedelmeskedik Henry törvényének - minél magasabb a gáz részleges nyomása (azaz a nyomás, figyelembe véve az egyéb gázokat, beleértve a levegőt) az oldat fölött, annál több gáz oldódik fel. Henry állandó a szén-dioxidra és a vízre. Ha például egy szén-dioxidot egy acéltartályból egy 0,9 liter vízzel egy liter szifonba szabadítanak fel (8,8 g-ot tartalmaz, amelyet méréssel könnyen meg lehet határozni, a benne lévő gáz folyékony állapotban nyomás alatt van), majd Henry törvénye szerint a számítás 85% -át fogja átadni, a többi pedig a sűrített gáz formájában marad az oldat felett. Részleges nyomása körülbelül 5,5 atm (és további 1 atm) lesz, amely vízzel a szén-dioxid bevitele előtt szippantottuk. Ha a szifont a tetejére tölti, a víz feletti nyomás kissé megnő. Egyébként a szén-dioxid vizes oldatának pH-ja (pH-érték 3,3-tól 3,7-ig, nyomás függvényében) jóval kisebb, mint a gyomornedv savtartalma. Ezért még a koncentrált vizes szénsavoldatot is félelem nélkül lehet itatni. Ha szifont vagy egy üveg szénsavas vizet nyitnak, az oldat feletti nyomás jelentősen csökken, és egyenlő a légköri értékkel. Ugyanakkor a Henry ugyanezen törvényének megfelelően a gáz oldhatósága is meredeken csökken, a folyadékban buborékok formájában válik ki, amely a levegőbe úszik fel. Ebben az esetben a H + és HCO3-ionok szén-hidrogén-karbonátot képeznek, amely a CO2 kibocsátásával bomlik (azaz a folyamatok "ellentétes irányban" vannak). És ismét: az állandó Henry erősen függ a hőmérséklettől. Meleg vízben a szén-dioxid oldhatósága jóval kisebb, és jeges vízben több. Ha egy szódás palackot melegít, akkor a gáznyomás nagymértékben megnő.

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

Nem

Minden az E-kiegészítőkről és az élelmiszerekről

E290 - Szén-dioxid

Origin:

Additív kategória:

veszély:

szén-dioxid, E290, szén-dioxid, szén-dioxid, szén-dioxid, szén-dioxid.

Az E290 (szén-dioxid) táplálékkiegészítőt az élelmiszeriparban tartósítószerként, savszabályozószerként és antioxidánsként használják. A mindennapi életben az E290 adalékanyagot inkább szén-dioxidként ismerik.

Fizikai tulajdonságai szerint a szén-dioxid színtelen gáz, szagtalan és enyhén savanyú ízű. Az E290 adalékanyagot vízben oldhatjuk, hogy gyenge szénsav képződjön. A szén-dioxid kémiai képlete: CO₂.

Ipari méretekben szén-dioxid keletkezik füstgázokból abszorbeálva azt kálium-karbonáttal vagy monoetanol-aminnal. Ehhez az ipari gázok keverékét kálium-karbonát oldatán keresztül vezetjük át. Ez az oldat szén-dioxidot abszorbeál, hidrogén-karbonátot képezve. Ezután a hidrogén-karbonát oldatot melegítjük vagy csökkentett nyomásnak vetjük alá, aminek következtében tiszta szénsav szabadul fel belőle.

Ezenkívül szén-dioxid keletkezhet a levegő szétválasztására szolgáló speciális létesítményekben, mint a tiszta oxigén, argon és nitrogén extrakciójának mellékterméke.

Laboratóriumi mennyiségben a szén-dioxidot kis mennyiségben állítják elő a karbonátok savakkal való reagáltatásával. Például krétával a sósavval reagáltatva instabil szénsav képződik, majd szén-dioxiddá és vízre bomlik:

A szén-dioxid a testünk légkörének és sok élő sejtének része. Ezért az E290 adalékanyag viszonylag ártalmatlan élelmiszer-adalékanyagként osztályozható.

Emlékeztetni kell azonban arra, hogy a szén-dioxid hozzájárul a különböző anyagok gyomor nyálkahártyájába történő gyorsulásához. Ez a hatás a szénsavas alkoholtartalmú italok használatából eredő gyors mérgezésben nyilvánul meg.

Ezenkívül a szénsavas italok nem más, mint gyenge szénsav. Ezért az E290 kiegészített italok túlzott fogyasztása ellenjavallt a gyomor- és gyomor-bélrendszeri betegségekben (fekélyek, gyomorhurut) szenvedők számára.

Károsabb „mellékhatások” vannak a testre gyakorolt ​​szén-dioxid hatásokra. Tehát szénsavas italok fogyasztása esetén a legtöbb ember böfögés és "puffadás".

Van egy másik vélemény az E290 élelmiszer-adalékanyag károsodásáról. Az erősen szénsavas italok elősegíthetik a kalcium „kimosódását” a test csontjaiból.

Az élelmiszeriparban az alkoholtartalmú és alkoholmentes italok előállítása során az E290 tartósítószerként szén-dioxidot használnak. A szén-dioxid és a víz reakciójával képzett szénsav fertőtlenítő és antimikrobiális hatású.

A sütés során az E290 adalékot sütőporként lehet használni, így péksüteményeket kapunk.

A szén-dioxidot széles körben használják a bortermékek gyártásában. A szén-dioxid mennyiségének a borpépben történő beállításával szabályozható a fermentáció.

Szintén szén-monoxid használható védőgázként a különböző élelmiszerek tárolása és szállítása során.

A szén-dioxid egyéb felhasználása:

• a hegesztés során védő légkörként;
• "szárazjég" formájában hűtés közben;
• tűzoltó rendszerekben
• gázpalack pneumatikában

Az E290 adalékanyag az élelmiszeriparban szinte minden országban használható, beleértve Ukrajnát és az Orosz Föderációt.

http://dobavkam.net/additives/e290

Szén-dioxid és karbonát víz rendszer

Számos akvárium tudatában van a lágyabb és savasabb víz használatára vonatkozó ajánlásoknak, mint a halak tenyésztéséhez szükséges akváriumvíz esetében. Erre a célra célszerű puha és enyhén savas, desztillált vizet használni, az akvárium vízzel keveredve. De kiderül, hogy ebben az esetben a forrásvíz keménysége a hígítás arányában csökken, és a pH szinte változatlan marad. A pH érték fenntartására szolgáló tulajdonságot a hígítás mértékétől függetlenül pufferelésnek nevezzük. Ebben a cikkben bemutatjuk az akvárium vízpufferrendszereinek fő összetevőit: vízsavasság - pH, szén-dioxid-tartalom - CO₂, karbonát "keménység" - dKN (ez az érték a hidrogén-karbonát-ionok HCO-tartalmát mutatja a vízben₃ - ; a halászati ​​hidrokémia esetében ezt a paramétert lúgosságnak nevezzük, teljes keménység - dGH (az egyszerűség kedvéért feltételezzük, hogy csak kalciumionok - Ca ++). Beszéljük meg a természetes és akváriumvíz kémiai összetételére gyakorolt ​​hatásukat, a tényleges puffer tulajdonságait, valamint a vizsgált paraméterek hatásának mechanizmusát a hal szervezetre. Az alábbiakban tárgyalt kémiai reakciók többsége reverzibilis, ezért fontos, hogy először megismerkedjünk a reverzibilis reakciók kémiai tulajdonságaival; Ezt célszerű a víz és a pH példáján elvégezni.

• 6. CO₂ és az akváriumi halak légzésének fiziológiája
• 7. Mini-workshop
• 8. Hivatkozások

1. A kémiai egyensúlyról, a mértékegységekről és a pH-értékről

Bár a víz gyenge, még mindig elektrolit, vagyis képes a disszociációra, amelyet az egyenlet ír le.

Ez a folyamat reverzibilis, azaz

Kémiai szempontból a H + hidrogénion mindig sav. A semlegesítő sav (H +) kötőképes ionok bázisok. Példánkban ezek a hidroxilionok (OH -), de az akvárium gyakorlatban, amint az alábbiakban látható, a domináns bázis a hidrokarbonát ion HCO.₃ -, karbonát ion "merevsége". Mindkét reakció meglehetősen mérhető mértékű koncentrációval határozható meg: a kémiai reakciók aránya arányos a reagáló anyagok koncentrációjának termékével. Tehát a H + + OH -> H víz disszociáció fordított reakciójához₂A sebessége a következőképpen jelenik meg:

K - az arányossági együttható, amelyet a reakciósebesség állandónak neveznek.
[] - a szögletes zárójelek az anyag moláris koncentrációját jelölik, azaz az anyag móljainak száma 1 liter oldatban. Egy mól meghatározható 6 × 10 23 részecskék (molekulák, ionok) - az Avogadro szám - grammban (vagy a gázok térfogatában kifejezve). Egy 6 × 23-os részecskék tömegét jelző szám grammban megegyezik az egy molekulatömeg daltonokban kifejezett számával.

Tehát például a [H₂O] a víz vizes oldatának moláris koncentrációját jelenti. A víz molekulatömege 18 dalton (két hidrogénatom 1d-nél, plusz egy 16d oxigénatom), 1 mol (1 M) H₂Körülbelül - 18 gramm. Ezután 1 liter (1000 g) vizet tartalmaz 1000: 18 = 55,56 mol vizet, azaz [H₂O] = 55,56M = const.

Mivel a disszociáció reverzibilis folyamat (H₂O - H + + OH -), akkor azzal a feltétellel, hogy a közvetlen és fordított reakciók sebessége egyenlő (V_stb= V_arr) kémiai egyensúlyi állapot áll fenn, amelyben a reakciótermékek és reagensek állandó és határozott arányban vannak: K_stb[H₂O] = K_arr[H +] [HE -]. Ha az állandókat az egyenlet egy részében egyesítik, és a másik reagenseket kapjuk

ahol K is konstans, és az egyensúlyi állandónak nevezik.

Az utolsó egyenlet az ún. a tömegek hatásmódja: kémiai egyensúlyi állapotban a reagensek egyensúlyi koncentrációinak termékei aránya állandó. Az egyensúlyi konstans a reagensek kémiai egyensúlyi arányait mutatja. A K értékét ismerve megjósolhatjuk a kémiai reakció irányát és mélységét. Ha K> 1, a reakció előre halad, ha K +] [OH -] / [H₂O] = 1,8-10 -16. [H₂O] = 55,56 = const, akkor kombinálható K-val az egyenlet bal oldalán. majd:

Az ilyen formává alakított víz disszociációs egyenletet a víz ionos termékének nevezzük, és K-vel jelöljük_w. K érték_w állandó marad a H + és OH-koncentrációk bármely értékén, azaz a hidrogénionok H + koncentrációjának növekedésével a hidroxil-ionok - OH - koncentrációja csökken, és fordítva. Tehát például, ha [H +] = 10 -6, akkor [OH -] = K_w/ [H +] = (10 -14) / (10 -6) = 10 -8. De K_w = (10 -6). (10 -8) = 10 -14 = const. A víz ionos termékéből következik, hogy az egyensúlyi állapotban [H +] = [OH -] = √K_w = 101 10 -14 = 10 -7 M.

A hidrogénionok és a vizes oldatban lévő hidroxil-koncentráció közötti kapcsolat egyedisége lehetővé teszi ezen értékek egyikét a közeg savasságának vagy lúgosságának jellemzésére. A H + hidrogénionok koncentrációjának értéke szokásos. Mivel kényelmetlen 10 -7-es értékekkel működni, 1909-ben K.Serenzen svéd kémikus azt javasolta, hogy a H + hidrogén-ionok koncentrációjának negatív logaritmusát használják erre a célra, és a pH-ját lattól kezdve jelöljük. potentia hydrogeni - a hidrogén teljesítménye: pH = -1g [H +]. Ezután a [H +] = 10 - 7 kifejezés rövid idő alatt írható, mint pH = 7. mert A javasolt paraméternek nincs egysége, mérésnek (pH) nevezzük. A Serenson javaslatának kényelme nyilvánvalónak tűnik, de a kortársok kritizálják a H + hidrogénionok koncentrációja és a pH érték közötti szokatlan fordított összefüggést: a H + koncentrációjának növekedésével, azaz a H + koncentrációval. az oldat növekvő savasságával a pH-érték csökken. A víz ionos termékéből az következik, hogy a pH 0 és 14 közötti értékeket vehet fel, pH = 7 semleges ponttal. Az emberi ízek elkezdnek megkülönböztetni a savanyú ízeket a pH = 3,5 és az alatti értékektől.

Az aquarizmus esetében a pH-tartomány 4,5–9,5 (csak az alábbiakban tekinthető meg) és a következő skálát hagyományosan változó árrészleggel fogadják el:

• pH 8 - lúgos

A gyakorlatban a legtöbb esetben egy durvább, állandó megosztási árú skála sokkal informatívabb:

• pH = 5 ± 0,5 - savas
• pH = 6 ± 0,5 - enyhén sav
• pH = 7 ± 0,5 - semleges
• pH = 8 ± 0,5 - enyhén lúgos
• pH> 8,5 - lúgos

A 9,5 pH-értékű környezet biológiailag agresszív, és az akvárium lakóinak életére nem alkalmas. Mivel a pH logaritmikus érték, a pH változása 1 egységgel a hidrogénionok koncentrációjának változását 10-szeresére, 100-szorosára 2-szeresére, stb. A H + -koncentráció változása csak 0,3-tal megduplázza a pH-értéket. egységet.

Számos akváriumi hal elviseli a 100-szoros (azaz 2 pH-egységet) változást a víz savasságában, különösképpen az egészségre nézve. Elosztók haratsinovyh és más ún. lágyvízi halak, dobja a termelőket az általános akváriumból (gyakran gyengén lúgos vízzel) az ívási tartályba (enyhén savas) és vissza a közbenső adaptáció nélkül. A gyakorlat azt is mutatja, hogy a fogságban lévő savas vízzel rendelkező biotópok legtöbb lakója jobban érzi magát a vízben, amelynek pH-ja 7,0-8,0. S. Spott úgy véli, hogy az édesvízi akváriumban a pH 7,1–7,8 optimális.

A desztillált víz pH-ja 5,5–6,0, és nem a várható pH = 7. A paradoxon kezeléséhez meg kell ismernie a "nemes családot": CO₂ és származékai.

2. A COMRADE, PH és a MÉRÉSI EGYSÉGEK KÖZÖTT CO2

Henry törvénye szerint a vízben lévő levegő keverék gáztartalma arányos a levegő frakciójával (részleges nyomás) és abszorpciós együtthatóval. A levegő 0,04% CO-t tartalmaz₂, amely 0,4 ml / l-ig terjedő koncentrációjának felel meg. CO abszorpciós arány₂ víz = 12,7. Ezután 1 liter víz oldhat 0,6–0,7 ml CO-t₂ (ml, nem mg!). Összehasonlításképpen, biológiai antipódja az oxigén, a légkörben 20% -os tartalom és 0,05 abszorpciós együttható, oldhatósága 7 ml / l. Az abszorpciós együtthatók összehasonlítása azt mutatja, hogy más dolgok egyenlőek, a CO oldhatósága₂ jelentősen meghaladja az oxigén oldhatóságát. Próbáljuk meg kitalálni, hogy miért van ilyen igazságtalanság.

Ellentétben az oxigénnel és a nitrogénnel, a szén-dioxid - CO₂, nem egyszerű anyag, hanem kémiai vegyület - egy oxid. Más oxidokhoz hasonlóan vízzel is kölcsönhatásba lép, így oxid-hidrátokat képez, és a többi nemfémhez hasonlóan a hidroxid sav (karbon):

Ennek eredményeképpen a szén-dioxid nagyobb relatív oldhatósága a vízzel való kémiai kötődésnek köszönhető, amely nem keletkezik oxigénnel vagy nitrogénnel. Gondosan mérlegeljük a szénsav savas tulajdonságait, alkalmazva a tömeghatás törvényét, és figyelembe véve, hogy [H₂O] = const:

itt K₁ és K₂ - a szénsav disszociációs állandói az 1. és 2. szakaszban.

Jonah NSO₃ - nevezik bikarbonátoknak (a régi irodalomban, bikarbonátok) és CO-ionok₃ -- - karbonátok. K rendje₁ és K₂ arra utal, hogy a szénsav nagyon gyenge sav (K₁ K₂).

A K egyenletből₁ Kiszámíthatja a hidrogénionok H + koncentrációját:

Ha a H + -koncentrációt a pH-ban fejezzük ki, mivel Henderson és Hasselbalch a pufferoldatok elméletének idejében tette meg:

ahol a pH-val analóg módon pK₁ = -lgК₁ = -1g4 • 10 -7 = 6,4 = const. Ezután pH = 6,4 + lg [HCO₃ - ] / [CO₂]. Az utolsó egyenlet a Henderson-Hasselbalch egyenlet. A Henderson-Hasselbalch egyenletből legalább két fontos következtetés következik. Először is, a pH-érték elemzéséhez szükséges és elegendő ismeret csak a CO-komponensek koncentrációjáról.₂-rendszer. Másodszor, a pH-értéket a koncentrációk [HCO₃ - ] / [CO₂], és nem fordítva.

Mivel a [HCO₃ - ] ismeretlen, a desztillált vízben lévő H + koncentráció kiszámításához az analitikai kémiában alkalmazott képlet [H +] = √K₁[CO₂]. Ezután pH = -lg√K₁[CO₂]. Az általunk érdekelt pH-érték becsléséhez térjünk vissza a mértékegységekre. Henry törvényéből ismert, hogy a CO koncentrációja₂ desztillált vízben 0,6 ml / l. Kifejezés [CO₂] jelentése szén-dioxid moláris koncentrációja (lásd fent). 1M CO₂ súlya 44 gramm, normál körülmények között 22,4 liter térfogatú. Ezután a probléma megoldásához meg kell határozni, hogy mekkora arányban van 1M, azaz 22,4 literből, 0,6 ml-t teszünk ki. Ha a CO koncentrációja₂ nem térfogatban kifejezve, hanem tömegegységekben, azaz mg / l, akkor a kívánt frakciót figyelembe kell venni a CO moláris tömegéből₂ - 44 grammtól. Ezután a szükséges érték:

ahol x a térfogat (ml / l), y a CO tömegének (mg / l) koncentrációja₂. A legegyszerűbb számítások körülbelül 3 • 10-5 M CO értéket adnak₂ vagy 0,03 mM. majd

amely összhangban van a mért értékekkel.

A Henderson-Hasselbalch egyenletből látható, hogy a pH-érték függ az aránytól [HCL₃ - ] / [CO₂]. Körülbelül feltételezhetjük, hogy ha az egyik komponens koncentrációja 100-szor meghaladja a másik koncentrációját, akkor ez utóbbi elhanyagolható. Ezután a [NSO₃ - ] / [CO₂] = 1/100 pH = 4,5, amely a CO alsó határértékének tekinthető₂-rendszer. A kisebb pH-értékek más ásványi savak, például kénsav, sósav helyett szén-dioxid jelenlétének köszönhetők. A [NSO₃ - ] / [CO₂] = 1/10, pH = 5,5. A [NSO₃ - ] / [CO₂] = 1, vagy [NSO₃ - ] = [CO₂], pH = 6,5. A [NSO₃ - ] / [CO₂] = 10, pH = 7,5. A [NSO₃ - ] / [CO₂] = 100, pH = 8,5. Úgy gondoljuk, hogy a pH> 8,3 (a fenolftalein ekvivalenciapontja) vízben a szabad szén-dioxid gyakorlatilag hiányzik.

3. TERMÉSZETES VÍZ ÉS KARBONVÉDELEM

A természetben légköri nedvesség, telített CO₂ a levegő és a csapadékkal kieső szűrés az időjárás geológiai kéregén keresztül leszűrve. Úgy tartják, hogy az időjárási kéreg ásványi részével kölcsönhatásban az úgynevezett. tipomorf ionok: Ca ++, Mg ++, Na +, SO₄ --, Сl - és kémiai összetételét képezi.

V.I. Vernadsky és B. B. Polynov megmutatta, hogy a nedves és közepesen nedves éghajlatú régiók felszíni és felszíni vizeinek kémiai összetételét elsősorban a talaj képezi. Az időjárási kéreg hatása a geológiai korszakhoz kapcsolódik, vagyis bizonyos mértékű kioldódással. A CO₂, NSO₃ - és hamutartalmakat az élő növényi anyag tartalmának megfelelő arányban: hamu> Na> Mg. Kíváncsi, hogy szinte az egész világban az aquriumisztikában használt ivóvíz bikarbonát-ion HCO-t is tartalmaz, mint domináns anion.₃ -, és a kationok között, Ca ++, Na +, Mg ++, gyakran néhány Fe-vel. A nedves trópusok felszíni vizei általában meglepően egyenletesek a kémiai összetételben, csak a hígítás mértékében különböznek. Az ilyen vizek keménysége rendkívül ritkán éri el az értékeket (8 ° dGH), általában 4 ° dHH-ig tartva. Mivel az ilyen vizekben [CO₂] = [HCO₃ - ], gyenge savreakciójuk és pH-ja 6,0-6,5. A levél alom és a nagy mennyiségű csapadékkal való aktív pusztulása igen magas CO-tartalmat eredményezhet az ilyen vizekben.₂ és humuszanyagok (fulvinsavak) a hamutartalom szinte teljes hiányában. Ezek az úgynevezett. Amazónia „fekete vizei”, ahol a pH-érték 4,5-re csökkenhet, és megtarthatja az ún. nedves puffer.

A karbantartáskor₂ a természetes vizekben való mozgásukat befolyásolja. Tehát a CO áramló vizében₂ koncentrációja 2–5 mg / l (legfeljebb 10), míg a mocsarak és tavak stagnáló vizében ezek az értékek 15–30 mg / l értéket érnek el.

Száraz és szegény vegetációs régiókban a felszíni vizek ionösszetételének kialakulását jelentősen befolyásolja az időjárási kérgét alkotó sziklák geológiai kora és kémiai összetétele. Ezekben a pH-értékek és a tipomorf ionok arányai eltérnek a fent megadottaktól. Ennek eredményeként víz keletkezik jelentős SO tartalommal₄ - és Сl - és a Na + jelentős káliumtartalmú kationokból származó kationok érvényesülhetnek. A teljes sótartalom növelése - mineralizáció. A hidrokarbonátok tartalmától függően az ilyen vizek pH-értéke átlagosan 7 ± 0,5 és pH 8 ± 0,5 között változik, és a keménység mindig nagyobb, mint 10 ° dHH. Stabil alkáli vizekben, pH = 9-nél, a fő kationok mindig Mg ++ és Na + lesz észrevehető káliumtartalommal, mivel a Ca ++ mészkő formájában kicsapódik. Ebben a tekintetben a Nagy-afrikai Rift-völgy vize, amelyet úgynevezett. szódabiztosítás. Ugyanakkor az ilyen óriások vizei, mint a Viktória-tó, Malawi és a Tanganyika, magas mineralizációval és olyan magas szénhidrogén-tartalommal jellemezhetők, hogy a karbonát „keménysége” a vízükben meghaladja a teljes keménységet: dKH> dGH.

A vízben lévő CO₂ és származékai, bikarbonátjai és karbonátjai úgynevezett. szén-dioxid egyensúly:

Azokban a régiókban, ahol az időjárási kéreg fiatal és mészkő (CaCO)₃) a szén-dioxid egyensúlyt az egyenlet fejezi ki

Ezen egyenletre alkalmazva a tömegek cselekvési jogát (lásd fent), és figyelembe véve, hogy [H₂O] = const és [CaCO₃] = const (szilárd fázis):

ahol k_CO2 - szén-dioxid egyensúlyi állandó.

Ha a hatóanyagok koncentrációját millimólban (mM, 10-3 M) fejezzük ki, akkor az_CO2 = 34,3. A K egyenletből_CO2 látható instabilitás szénhidrogén-karbonát: CO nélkül₂ azaz a [CO₂] = 0, az egyenletnek nincs értelme. Szén-dioxid hiányában a bikarbonátok CO-ra bomlanak.₂ és lúgosított víz: HCO₃ - → HE - + BE₂. A szabad CO tartalma₂ („élettelen” víz esetében nagyon jelentéktelen), amely biztosítja az adott szénhidrogén-koncentráció állandó pH-n belüli stabilitását, az egyensúlyi szén-dioxidnak - [CO₂]_r. Mind a levegő széndioxid-tartalmával, mind pedig a víz dKH-jával egyaránt társult: a dKH-val, a [CO₂]_r. CO-tartalom₂ a természetes vizekben általában közel áll az egyensúlyhoz, és ezeknek, és nem a dKH-nak, a dGH-nak és a pH-értékeknek ez a jellemzője leginkább megkülönbözteti a természetes vizek állapotát az akvárium vízétől. K megoldása_CO2 viszonylag jól₂, Meg tudja határozni az egyensúlyi szén-dioxid koncentrációját:

Mivel a teljes keménység, a karbonát "keménység" és a savasság fogalma édesvízi akváriumban kultusz, érdekes, hogy az egyenletek:

egyesítse őket egy rendszerbe. K osztása_CO2 a K₁ megkapjuk az általános egyenletet:

Emlékezzünk arra, hogy a [H +] és a pH fordítottan arányos. Ezután az utolsó egyenlet azt mutatja, hogy a paraméterek: dGH, dKH és pH közvetlenül arányosak. Ez azt jelenti, hogy a gázegyensúlyhoz közeli állapotban az egyik komponens koncentrációjának növekedése a többi koncentráció növekedéséhez vezet. Ez a tulajdonság egyértelműen látható a különböző régiók természetes vizeinek kémiai összetételének összehasonlításakor: a keményebb vizeket magasabb pH és dKH érték jellemzi.

A halak esetében a CO optimális tartalma₂ 1–5 mg / l. A 15 mg / l-nél nagyobb koncentráció veszélyes az akváriumi halak sok fajának egészségére (lásd alább).

Így a szén-dioxid-egyensúly szempontjából a CO tartalma₂ a természetes vizekben mindig a [CO₂] p.

4. AZ AQUARIUM VÍZRÓL ÉS A MEGOLDÁSOK TERMELÉSÉRŐL

Az akváriumvíz nem CO egyensúlyi egyensúly₂ elvileg. Szén-dioxid mérés CO₂-A teszt lehetővé teszi a teljes szén-dioxid - [CO₂]_társadalom, amelynek értéke általában meghaladja az egyensúlyi szén-dioxid - [CO₂]_társadalom> [CO₂]_r. Ezt a felesleget nem-egyensúlyi szén-dioxidnak - [CO₂]_ner. majd

A szén-dioxid mindkét formája, mind az egyensúly, mind a nem egyensúly, nem mérhető, hanem csak számított paraméterek. Nem egyensúlyi szén-dioxid, amely aktív fotoszintézist biztosít a vízi növények számára, másrészt problémákat okozhat bizonyos halfajok tartásakor. Egy jól kiegyensúlyozott akváriumban a széndioxid-tartalom természetes napi ingadozása nem vezet a koncentráció csökkenéséhez [CO₂]_r és nem haladja meg az akvárium vízpuffer képességeit. Amint az a következő fejezetben látható, ezeknek az oszcillációknak az amplitúdója nem haladhatja meg a ± 0,5 [CO₂]_r. De a szén-dioxid-tartalom több mint 0,5 [CO₂]_r, az igényelt komponensek dinamikája₂-rendszerek - a dGH, a dKH és a pH nagyon eltérőek lesznek a természetesektől: az ilyen helyzetben a teljes keménység (dGH) a csökkenő pH és a dКН értékek hátterében nő. Ez az a helyzet, amely alapvetően megkülönbözteti az akvárium vizet a természetes víztől. A mészkő talaj feloldódása következtében a dGH növekedése következik be. Ilyen vízben a halak testében a gázcsere létfontosságú folyamatai akadályozhatók, különösen a CO eltávolítása₂, és a kialakuló kóros válaszreakciók gyakran hibákat eredményeznek a helyzet értékelésében (lásd alább). A tengeri zátony-akváriumokban az ilyen víz feloldhatja a frissen kicsapódott CaCO-t₃ kemény korall-csontváz, beleértve a sérülés helyét is, amely a polip testének csontvázról való leválasztásához és az állat halálához vezethet az akvárium jóléte alatt más paraméterek szerint.

A vízi növények bősége miatt a [CO₂]_társadalom ++ +CO₃ -- _(Rr). A tömegek cselekvési jogát alkalmazva: [Ca ++] [CO₃ -- ]_(Rr)/ [CaCO₃]_(Szilárd).= K Mert [CaCO₃]_(Szilárd).= const (szilárd fázis), majd [Ca ++] [CO₃ -- ]_(Rr)= K mert az utolsó egyenlet jellemzi az anyag feloldódási képességét, majd az ilyen, telített ionkoncentrációjú termékeket a kevéssé oldódó anyagoknak oldhatósági terméknek nevezték - PR (összehasonlítva a K víz ionos termékével)._w).

OL_CaCO3 = [Ca ++] [CO₃ -- ] = 5 • 10 -9. Mint a víz ionos terméke, PR_CaCO3 a kalciumionok és -karbonátok koncentrációjának változásaitól függetlenül állandó marad. Ezután, ha a mészkő az akvárium talajában van, a karbonátionok mindig jelen lesznek a vízben a PR által meghatározott mennyiségben._CaCO3 és a teljes merevség:

Vízben nem egyensúlyi szén-dioxid jelenlétében a következő reakció következik be:

amely csökkenti a karbonát ionok telített koncentrációját [CO₃ -- ]. Ennek eredményeként az oldhatósági termékkel összhangban kompenzáló mennyiségű CO áramlik a vízbe.₃ -- Caso-tól₃, azaz mészkő feloldódik. Mivel sb₂+H₂O = H + + NSO₃ -, a fenti egyenlet jelentése pontosabban megfogalmazható: CO₃ -- +H + = NSO₃ -. Az utolsó egyenlet azt mondja, hogy a karbonátok a vízben a PR-nek megfelelnek_CaCO3, semlegesítjük a CO oldásával képződött savat (H +)₂, ahol a víz pH-ja változatlan marad. Így fokozatosan arra a pontra jutottunk, ahol elkezdtük a beszélgetést:

5. KARBONÁT BUFFER RENDSZER

A megoldásokat puffernek nevezik, ha két tulajdonságuk van:

V: Az oldatok pH-értéke nem függ a koncentrációtól vagy a hígítás mértékétől.

B: sav (H +) vagy alkáli (OH -) hozzáadása, a pH-értékük kis mértékben változik, amíg a pufferoldat egyik komponensének koncentrációja több mint felével változik.

Ezek a tulajdonságok gyenge savból és sójából álló oldatokat tartalmaznak. Az akvárium gyakorlatban ez a sav szén-dioxid, és domináns sója a kalcium-hidrogén-karbonát - Ca (HCO₃)₂. Másrészt a CO növekedése₂ a fenti egyensúly megegyezik a sav víz hozzáadásával - H +, és az egyensúlyi koncentrációnak az egyensúly alatti csökkentése megegyezik az alkálifém-OH - (bikarbonátok bomlása - lásd fent) hozzáadásával. A pufferoldathoz (akváriumvíz) hozzáadandó sav vagy lúg mennyiségét úgy, hogy a pH-értéket 1 egységgel változtassuk, pufferkapacitásnak nevezzük. Ebből következik, hogy az akváriumvíz pH-ja a pufferkapacitása előtt változik, de a pufferkapacitás kimerülése után a pH-érték már megegyezik a bevitt sav mennyiségével vagy lúgmal. A pufferrendszer alapja az úgynevezett. Le Chatelier elve: a kémiai egyensúly mindig az alkalmazott hatással ellentétes irányban van eltolva. Tekintsük az A és B puffer rendszerek tulajdonságait.

A. A pufferoldatok pH-jának függetlensége a koncentrációjukban a Henderson-Hasselbalch egyenletből származik: pH = pK₁ +lg [HCO₃ - ] / [CO₂]. Ezután a HCO különböző koncentrációiban₃ - és CO₂ hozzáállásuk [HCO₃ - ] / [CO₂] változatlan lehet. Például [HCO₃ - ] / [CO₂] = 20/8 = 10/4 = 5/2 = 2,5 / 1 = 0,5 / 0,2 = 2,5, - azaz különbözõ vizek, különböznek a karbonát "keménység" dКН értékétõl és a CO tartalmától₂, ugyanolyan arányban tartalmazzák ugyanazokat a pH-értékeket (lásd még a 2. fejezetet). Az ilyen vizek biztosan eltérnek pufferkapacitásukban: minél nagyobb a pufferrendszer összetevőinek koncentrációja, annál nagyobb a pufferkapacitása és fordítva.

Az aquaristák a pufferrendszerek e tulajdonságával szembesülnek, általában tavaszi és őszi árvizek időszakában, ha a vízbevezető állomások az artézi víznek helyett inkább felületet kapnak. Ezekben az időszakokban a víz pufferkapacitása olyan mértékben csökkenhet, hogy egyes halak nem ellenállnak a hagyományos sűrű leszállásnak. Ezután megkezdődnek a titokzatos betegségekről szóló történetek, például a skalár, vagy a swordtails, és amelyek ellenére minden gyógyszer tehetetlen.

B. Három pufferrendszer akváriumvizéről beszélhet, amelyek mindegyike stabil a pH-tartományában:

2. pH = 8,3 NSO₃ - bikarbonát puffer

Fontolja meg a B tulajdonságot két változatban: var. B1 - növekvő CO-tartalommal₂ és var. B2 - miközben csökkenti annak tartalmát.

B1. CO koncentráció₂ növekszik (szoros leszállás, nagyon régi víz, túlfogyasztás).

A CO savas tulajdonságai₂ a H ​​+ hidrogénionok képződésében nyilvánul meg, ha kölcsönhatásba lép a vízzel: CO₂+H₂О → Н + + НСО₃ -. Ezután növeljük a CO koncentrációját₂ a hidrogénionok H + koncentrációjának növekedésével egyenértékű. A Le Chatelier elvének megfelelően ez a H + semlegesítését eredményezi. Ebben az esetben a pufferrendszerek az alábbiak szerint működnek.

Karbonát puffer 3: karbonátos talaj jelenlétében a hidrogénionokat a vízben lévő karbonátok vesznek fel: H + + CO₃ -- → NSO₃ -. Ennek a reakciónak a következménye a CaCO oldódása₃ földet (lásd fent).

Bikarbonát puffer 1 - 2: a H + + HCO reakciójával₃ - → CO₂↑ + H₂A. A pH-stabilitást a dKH karbonát-keménységének csökkentésével és a kapott CO eltávolításával érjük el₂ - fotoszintézis vagy a levegőbe történő diffúzió miatt (megfelelő levegőztetéssel).

Ha a felesleges CO forrása₂ a kezdeti dKN-érték kétszeres csökkenésével a víz pH-értéke csökken, a pufferkapacitás csökkenésével és a teljes keménység növekedésével. Ha a pH-érték 1 egységgel csökken, a pufferrendszer kapacitása kimerül. PH = 6,5, a maradék bikarbonátok tartalma [HCO₃ - ] = [CO₂] és pH-nál → H + + CO₃ --. Ezután a tartalom csökkenése után

CO₂, a hidrokarbonátok aránya is arányosan csökken, és az arány [NSO₃ - ] / [CO₂] állandó marad (lásd A tulajdonság, Henderson-Hasselbalch egyenlet). Ha a szén-dioxid-tartalom 0,5 [CO₂]_r, a pH-érték növekedni kezd, és pH = 8,3-ra emelkedhet. Ezen érték elérésekor a bikarbonát puffer 1 kimeríti a képességeit, mivel ilyen vízben CO₂ gyakorlatilag hiányzik.

Bikarbonát-puffer 2 megtartja a pH-értéket = 8.3. Ez az ábra a [H +] = √К képletből következik₁K₂, ahol k₁ és K₂ - A szénsav 1. és 2. disszociációs állandósága (lásd fent). majd:

Ie A szénhidrogén-oldatok pH-értéke állandó, nem haladja meg a pH = 8,3 értéket, és ezen anyagok kémiai jellegének következménye.

CO hiányában₂ a szénhidrogéneket az egyenlet bontja:

NSO₃ - → CO₂+OH - lúgosító víz és a CO kiemelése₂, mely növények fogyasztanak. De ugyanaz a bikarbonát semlegesíti az OH-t - a rendszer szerint: ÁFA₃ - → CO₃ -- +H +; és H + + OH - → H₂A. Ezért a pH-érték stabil marad, ami az összefoglaló egyenletet tükrözi:

A PH-stabilitást ismét a hidrogén-karbonátok mennyiségének csökkentésével érjük el, azaz a hidrogén-karbonát mennyiségét csökkentjük. a víz pufferkapacitásának csökkentésével. A dKN akvárium teszt azonban nem érzi ezt a csökkenést, mivel maga az elemzési módszer jellemzői.

Mivel a hidrogén-karbonát-ion képes a savas és az alapvető típusú szétválasztásra, azaz a HCO-ra₃ - → H + + CO₃ -- és az NSO₃ - → HE - + BE₂, Ez a karbonát „merevség” dKN (szénhidrogén-tartalom) szintén pufferrendszer.

A hidrogén-karbonátok vízbe történő mesterséges bevezetése (általában szódabikarbóna formájában) néha a nagy-afrikai tavakból származó cichlideket a tengeri akvárium kereskedelemben tartják. Ebben az esetben két stratégiát hajtanak végre: az akvárium víz pufferkapacitásának növekedése és a pH-érték 8,3-ra történő növelése.

Ha a CO mennyisége₂ az akváriumban a víz tovább csökkenni fog, majd ha az egyensúlyi szinthez viszonyítva felére csökken, akkor a víz pH-ja növekszik. Ha a pH-érték meghaladja a 8,3-at, a vízből származó szén-dioxid eltűnik, és a szervetlen szén csak hidrogén-karbonátok és karbonátok.

Karbonát puffer 3. Ha a karbonát meghaladja az oldhatósági terméknek [CO₃ -- ] = PR_CaCO3/ [Ca ++], CaCO kristályok képződnek vízben₃. Mivel a CO fő és egyetlen fogyasztója₂ édesvízi akváriumban vízi növények, akkor a szóban forgó folyamatok főleg a zöld levél felületén fordulnak elő. A pH> 8,3 növekedésével az érett levelek felülete mészkagylóval borítja, ami figyelemre méltó szubsztrát az algák növekedéséhez. Karbonátok kötése₃ --, CaCO képződése₃ a pH stabilitását is fenntartja. A Ca ++ ionok (nagyon lágy vízben) hiányában, aktív fotoszintézis esetén a karbonátok koncentrációjának növekedése növeli a karbonátok hidrolíziséből adódó pH-értéket: CO₃ -- +H₂О → ОН - + НСО₃ -.

A pH-érték 1 egységgel történő növekedésével a kezdetihez képest a víz pufferkapacitása kimerül, és a CO-tartalom folyamatos csökkenése₂, A pH-érték gyorsan emelkedhet a kockázatos pH-ra> 8,5. Ennek eredményeképpen a CO csökkenése₂ az akváriumvízben a teljes keménység enyhe csökkenésével növeli a pH-értéket. Az ilyen vízben (mint a B1-es opcióhoz hasonlóan erősen nem egyensúlyi) sok puhavízi hal nagyon kényelmetlenül érzi magát.

Így a víz karbonát pufferrendszere egyesíti a hagyományos akváriumi hidrokémiai paramétereket: teljes és karbonát keménységet, pH-t és CO-tartalmat.₂. A dGH - pH - dKH - CO között₂ a legkonzervatívabb paraméter a dGH, és a leginkább illékony a CO₂. A dGH, a pH és különösen a dKH változásának mértéke a kiegyenlített, szénsavas vízzel összehasonlítva megítélhető a légzés és a fotoszintézis folyamatainak mértéke egy akváriumban. Az akváriumvíz puffertartályának kapacitásának kimerülése, mind az egyik, mind a másik irányban, így megváltoztatja a CO t₂, az, hogy ez a tulajdonság gyakran a CO szempontjából erősen nem egyensúlyba kerül₂ és radikálisan különbözik a természetesektől. Változások az akváriumvíz halak által kilégzett CO felszívására₂, meghaladhatja a halak testének fiziológiás képességeit az eltávolításhoz. Mivel ez befolyásolja az akvárium halállományának egészségét, meg kell ismernie a CO fiziológiai hatásainak jellemzőit₂ a halakon.

© Alexander Yanochkin, 2005
© Aqua Logo, 2005

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