Короткий посібник кальцій, лужність, магній і рівень рн
Короткий посібник: кальцій, лужність, магній і рівень рН
Надмірно спрощений опис взаємодії перерахованих параметрів не полегшує, а іноді лише ускладнює розуміння. На жаль, неакуратне спрощення нерідко призводить до неправильних висновків. Так, занадто спрощене уявлення про те, що загальна концентрація кальцію і рівень лужності, які можуть бути постійними в морській воді, мають єдиний верхня межа, може привести до невірних тлумачень.
Наприклад, мені часто задають подібні питання:
Що ще гірше, такого роду хибні уявлення можуть привести до того, що деякі акваріумісти просто закинуть свої спроби зрозуміти хімічні процеси, що відбуваються в акваріумі; а спрощене тлумачення нерідко призводить до неправильних висновків, хибність яких очевидна навіть з точки зору практики.
Кальцій - один з основних іонів морської води. Його концентрація в звичайній морській воді становить близько 420 ppm. таким чином, вага кальцію становить менше 1.2% від ваги твердих речовин морської води. В океані, зміни цієї концентрації, як правило, обумовлені змінами солоності, відповідно, зміни концентрації кальцію напрямуюсвязани з рівнем солоності води. У морській воді іон кальцію несе два позитивних заряду і позначається Ca ++.
У рифової акаріуме кальцій відіграє особливу роль, оскільки багато організми, включаючи корали і коралові водорості, використовують його для формування основи. Недостатній рівень вмісту кальцію завдає шкоди життєдіяльності цих організмів, вони можуть навіть загинути. Я рекомендую підтримувати концентрацію кальцію в рифової акваріумі на рівні 380-450 ppm.
Лужність - це комлексний показник. Це - не «речовина», яке у воді. Лужність являє собою сукупність багатьох речовин, що забезпечують особливу хімічну властивість. Причина вимірювання лужності аквариумистами полягає в тому, що в звичайній морській воді, вона складається переважно з бікарбонату і карбонату. Корали споживають бікарбонат (HCO 3 -) і перетворюють його в карбонат (CO 3 -), необхідний для формування скелета. Відповідно, лужність є показником достатнього, або недостатнього, змісту бікарбонату.
Рівень лужності в межах норми, або вище, свідчить про достатній вміст бікарбонату, тоді як низький показник свідчить про брак бікарбонату в воді. При відсутності спеціальних добавок, призначених для підтримки рівня лужності в рифової акваріумі, ресурс бікарбонату в воді швидко вичерпується. В окремих рифових акваріумах зниження показника лужності від нормального до неприпустимо низького рівня може зайняти всього один-два дня, хоча в акваріумах з меншою потребою в карбонат цей процес буде протікати довше. У міру виснаження ресурсу бікарбонату в воді, корали, які споживають його, відчувають нестачу речовини, необхідного для їх життєдіяльності, і можуть навіть загинути. Я раджу аквариумистам підтримувати урвоень лужності в межах 2.5-4 meq / L (7-11 dKH. Що рівнозначно 125-200 ppm карбонату кальцію).
Оскільки багатьом коралів, кораловим водоростям і іншим вапнянистими організмам потрібно кальцій і лужне середовище (бікарбонат), слід постійно підтримувати необхідну концентрацію цих елементів. На жаль, існує природна тенденція до випадання нерозчинної карбонату кальцію у вигляді абиотического (небіологічного) осаду, оскільки іони кальцію і іони карбонату об'єднуються. Подібна тенденція до випадання осаду грає важливу роль у взаємодії концентрації кальцію і рівня лужності в рифової акваріумі.
Перед обговоренням розчинності і випадання у вигляді осаду такого складного речовини, як карбонат кальцію, давайте розглянемо більш простий випадок. Наприклад, іони натрію і хлориду об'єднуються і утворюють тверду речовину - хлорид натрію (кухонна сіль). Уявіть, якщо опустити шматок хлориду натрію в прісну воду (Малюнок 1). Він розчиняється в міру того, як іони залишають його поверхню (Малюнок 2).
Малюнок 1. Діаграма простого твердого речовини (хлориду натрію) в воді. Іони натрію (червоні) і хлориду (білі) утворюють впорядковану структуру твердої речовини.
Малюнок 6. Графічне представлення відносної концентрації іонів бікарбонату (зелений колір) і карбонату (червоний колір) в розчині в залежності від рівня рН. При збільшенні рівня рН, більшу кількість іонів від загального числа представлено у вигляді карбонату. Відносна величина відображає співвідношення двох іонів при різних рівнях рН (лужність також збільшується, оскільки один іон карбонату забезпечує подвійний рівень лужності в порівнянні з іоном бікарбонату).
Таким чином, у міру зміни рівня рН, змінюється і концентрація іонів карбонату в розчині. Оскільки саме концентрація іонів карбонату впливає на рівень опускання іонів карбонату на поверхню, тому при збільшенні рівня рН, карбонат буде швидше опускатися на поверхню. Це означає, в свою чергу, чим вище рівень рН, тим нижче розчинність карбонату кальцію.
Низька розчинність має на увазі, що випадання карбонату кальцію у вигляді осаду може бути більш інтенсивним при більш високому рівні рН. Іншими словами, при збільшенні рівня рН, концентрація кальцію і луги, які можуть бути присутніми в розчині без випадання осаду, знижується.
Це пояснює, наприклад, чому збільшення рН до високих показників за допомогою вапняної води може сприяти бисро випадання карбонату кальцію в осад. Це пов'язано не з тим, що вапняна вода додає значну кількість кальцію або лугу, хоча і це може грати роль, а оскільки рівень рН збільшується, і велика частина присутнього в воді бікарбонату переходить в форму карбонату, і концентрація карбонату збільшується.
І навпаки, при падінні рівня рН кількість кальцію і луги, які можуть бути присутніми в розчині без випадання осаду, збільшується. Даний ефект пояснює, наприклад, чому зниження рівня рН за допомогою вуглекислоти може розчинити карбонат кальцію в реакції карбонат кальцію / вуглекислота. При рівні рН 6.5 концентрація карбонату в 50 разів менше, ніж при рівні рН8.2; таким чином, швидкість опускання іонів карбонату значно знижується. Подібне зниження швидкості дозволяє більшій кількості карбонату кальцію розчинитися у воді до настання стану насичення, коли процес розчинення зупиняється.
Даний ефект пов'язаний ще з однією закономірністю, яка може збентежити багатьох акваріумістів. При низькому рівні рН (наприклад, 7.8), в розчині можна підтримувати більш високий рівень кальцію і лужності, ніж при більш високому рівні рН (наприклад, 8.5). З цієї причини, акваріумісти, в чиїх акваріумах рівень рН низький, часто говорять, що у них відсутня проблема підтримки високого рівня кальцію і лужності, і вони рідко видаляють осідає карбонат кальцію з насоса, тоді як акваріумісти, що підтримують більш високий рівень рН. не розуміють, чому вони не можуть створити такі умови в своєму акваріумі, і чому насоси так часто засмічуються. Основна причина цієї різниці полягає в більшій концентрація карбонату при високому рівні рН (інша причина може полягати в тому, що велика кількість коралів споживає більше кальцію і лужності при більш високому рівні рН, оскільки при високих показниках рН корали можуть швидше укріпляти). Однак, не варто думати, що низький рівень рН краще, оскільки він дозволяє простіше підтримувати рівень кальцію і лужності і повільніше забиває насоси. Низький показник є стресовим для коралів з тієї причини, що їм доводиться укріпляти при низькому рівні рН. Складність тут полягає в тому, що коралів доводиться відкачувати протон (H +) в процесі виробництва карбонату з бікарбонату, а чим менший рівень рН, тим більше H + присутній в розчині, і тим складніше відкачувати надлишкові H +.
Розчинність карбонату кальцію також залежить від лужності води. Чим вище рівень лужності (при незмінному рівні рН), тим вище концентрація карбонату (Малюнок 7). Насправді, рівень вмісту карбонату прямо пропорційний рівню лужності. Так, при рівні лужності, що дорівнює 5 meq / L (14 dKH), концентрація карбонату в два рази вище, ніж у звичайній морській воді з рівнем лужності 2.5 meq / L (7 dKH).
