ЕвгенийЛ
16.09.2006, 22:57
Всем привет!
В последнее время, на форуме возникают вопросы по поводу жесткости воды, единиц измерения и т.п. Предлагаю вниманию форумчан перевод неплохой статьи на эту тему. В свое время. я его (перевод) уже постил, но известные события привели к утрате топика.
С уважением,
Е.Л.
======
http://www.thekrib.com/Plants/CO2/hardness-larryfrank.html
Жесткость воды
Автор: larry/creative.net (Larry Frank)
16 Дек 1997
Перевод на русский язык: Е.Л. (yevlem-at-nospam-yahoo.com)
После прочтения всех сообщений, касающихся жесткости и щелочности, я попытался пройтись по аквариумной литературе, имеющейся в моем распоряжении и внести некоторую ясность во все различные определения. Я также постарался понять как это все влияет на содержание CO2 в воде. Нижеуказанное является плодом моих трудов. Выражаю благодарность Дейву ( eworobe-at-cc.UManitoba.CA) за его помощь в разъяснении понятия щелочности. Ответственность за ошибки я принимаю на себя, и прошу не винить Дейва.
Жесткость воды
Все источники пресной воды содержат кальций и магний в различных количествах. Эти элементы присутствуют в виде катионов с 2+ зарядом. Соединяясь с отрицательно-заряженными анионами, они образуют соли. Наиболее важными анионами являются бикарбонаты HCO 3-, карбонаты CO3 2- и сульфаты SO4 2- .
Общая жесткость (GH) измеряет катионы (положительный заряд) кальция и магния.
Карбонатная жесткость (KH) относится только к анионам бикарбоната и карбоната (отрицательный заряд), но не измеряет сульфаты и прочие анионы.
Карбонатная жесткость является достаточно запутанным термином потому что ссылается на жесткость, но в реальности имеет отношение к щелочности (способности раствора противостоять изменению pH при добавлении кислоты) карбонатного и бикарбонатного происхождения. (В нашей литературе щелочность воды обычно описывается термином буферная способность воды –прим.переводчика). Прочие анионы (такие как гидроксиды, бораты, силикаты и фосфаты) также могут влиять на щелочность. Чтобы быть абсолютно корректным, вам НИКОГДА не следует использовать термин ‘KH’; в то же время, он часто используется в аквариумной литературе.
Справедливости ради следует отметить, что все таки бикарбонатная/карбонатная буферная система представляет основной источник щелочности в аквариумах с аквариумными растениями.
KH и GH обычно близки между собой, но GH может быть такой же, большей или меньшей чем KH, в зависимости от содержания катионов и анионов в образце. Например, большое количество NaHCO3 поднимет показатель (KH), но не окажет влияния на (GH). Большое количество MgSO4 поднимет показатель (GH),но не (KH).
Обычно, в пресной воде большинство катионов представлены кальцием и магнием ( в пропорции 3:1) и большинство анионов – карбонатами. Уровни (GH) и (KH) часто будут похожими.
Единицы измерения
Было бы разумным измерять общую жесткость через количество ионов/литр или молярность, но эти единицы на практике не используются.
Общераспространенными единицами измерения, используемыми в литературе, являются градусы общей жесткости dGH (GH) из немецкой системы или промилле (ppm –parts per million – частиц на миллион) Ca из CaCO3.
Карбонатная жесткость (KH) –это термин, который не имеет ничего общего с жесткостью, но представляет собой количественный эквивалент карбоната и бикарбоната, который влияет на щелочность или емкость буфферной системы. (KH) соотносится с промилле CO3 из CaCO3.
Перевод из dGH и dKH в промилле CaCO3 может быть произведен путем умножения на 17.86
Как был получен коэффициент перевода:
По определению, 1dGH = 10 мг/литр CaO
Атомный вес Ca = 40, O = 16, CaO = 56
Таким образом, 10 мг/литр CaO содержит 40/56 *10 = 7.143 мг/литр Ca
По определению, промилле ( ppm )Ca определяют не элементарный кальций , но миллионые частицы CaCO3.
Атомный вес CaCO3 = 100
Таким образом, 7.143 мг/литр элементарного Ca будут выражены как 100/40 * 7.143 = 17.8575 мг/литр (промилле)CaCO3.
1dGH = 17.86 промилле CaCO3 и 7.143 промилле Ca2+.
(KH)
1 dGH определяется как 10 мг/литр CaO, что может быть выражено в промилле CaCO3 как указано выше.
Теперь определение для dKH должно быть сделано из количества карбоната в 17.86 промилле CaCO3 , что не имеет отношения к GH, определяемому через CaO!
Исторически, GH должно быть , во-первых, определялось через CaO, жесткость через промилле CaCO 3 в-вторых, затем KH в-третьих?
1dKH = 17.86 промилле CaCO3
Из вышесказанного; 1dKH = 17.8575 мг/литр CaCO3. 7.143 мг/литр из этого - Ca, остальное ;(17.8575-7.143)= 10.7145мг/литр CO3
1dKH = 10.7145 промилле CO3
Для бикарбоната:
CaCO3 формирует Ca(HCO3)2 в воде при уровне pH менее чем 10.25 . (Два бикарбоната формируются из каждого иона карбоната):
CaCO3 + H20 + CO2 ---> Ca(HCO3)2
CO3 mw (молекулярный вес) = 60
HCO3 mw (молекулярный вес) = 61
Таким образом, 10.7145мг/литр CO3 из CaCO3 (каждый CO3 карбонатный анион формирует два HCO3 бикарбонатных аниона; 61/60*2 *10.7=21.8 мг/литр HCO3
Другой способ этого рассчета подразумевает использование молярности:
1dKH = 17.86 мг/литр CaCO3
mw CaCO3 = 100
17.86 мг/литр CaCO3 = 0.179 m (Моль) CaCO3
Это даст 2* .179 m Моль = .358 m Моль
Умножая моли *mw даст нам мг:
0.358*61(mw HCO3) = 21.8 мг/литр HCO3
1dKH = 21.8 промилле HCO3
Как использовать эти коэффициенты перевода:
Если Вам известна щелочность или жесткость в промилле (ppm), разделите на 17.86 чтобы получить градусы.
Если Вы хотите поднять щелочность на 1 dKH, используя CaCO3 - используйте 17,86 мг CaCO3
Если Вы хотите поднять щелочность на 1 dKH, используя NaHCO3 :
mw Na = 23
mw HCO3= 61
mw NaHCO3= 84
1dKH= 21.8 промилле HCO3
21.8 *84/61=30 мг/литр of NaHCO3
Используя молярность:
0.358 mМолей * 84(mwNaHCO3) = 30 мг/литр NaHCO3
CO2, Кислотность (pH) и Карбонатная Щелочность
CO2, pH и карбонаты взаимосвязаны при помощи следующих трех уравнений::
1. CO2 + H20 <------> H2CO2 (Углекислота)
2. H2CO2 <------> H+ + HCO3- (Бикарбонат)
3. HCO3- <------> H+ + CO32- (Карбонат)
Пример того, как увеличение карбонатов либо приведет к увеличению уровня pH либо потребует уравновешивающей добавки CO2 для поддержания уровня pH.
Если NaHCO2 добавялется в аквариумную воду, дополнительные карбонатные ионы приведут к смещению реакции в уравнении (2) в левую сторону. Это приведет к формированию бОльшего количества угольной кислоты, связывающей H+ ион и, таким образом, к повышению уровня pH. Дополнительная углекислота сместит реакцию в уравнении (1) в левую сторону, создавая CO2 , который будет рассеиваться из раствора, приводя равновесие на более высокий уровень pH. Для поддержания равновесия на первоначальном уровне pH, уравнения (1) и (2) должны быть опять смещены вправо. Это может быть достигнуто благодаря добавкам дополнительного CO2 в аквариум. (Уравнение (3) приобретает важность как только pH достигает значения 10.25)
Эти взаимоотношения выражены в таблице, где сведены показатели KH/pH и количество необходимого в растворе для поддержания определенного уровня pH.
Чем выше уровень карбонатов/бикарбонатов в аквариуме, тем большее количество CO2 необходимо для поддержания определенного уровня pH.
pH 6.0 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0
........._________________________________________ __________
KH
0.5 | 15 9.3 5.9 3.7 2.4 1.5 .93 .59 .37 .24 .15
1.0 | 30 18.6 11.8 7.4 4.7 3.0 1.7 1.2 .74 .47 .30
1.5 | 44 28 17.6 11.1 7.0 4.4 2.8 1.8 1.11 .70 .44
2.0 | 59 37 24 14.8 9.4 5.9 3.7 2.4 1.48 .94 .59
2.5 | 73 46 30 18.5 11.8 7.3 4.6 3.0 1.85 1.18 .73
3.0 | 87 56 35 22 14.0 8.7 5.6 3.5 2.2 1.40 .87
3.5 | 103 65 41 26 16.4 10.3 6.5 4.1 2.6 1.64 1.03
4.0 | 118 75 47 30 18.7 11.8 7.5 4.7 3.0 1.87 1.18
5.0 | 147 93 59 37 23 14.7 9.3 5.9 3.7 2.3 1.47
6.0 | 177 112 71 45 28 17.7 11.2 7.1 4.5 2.8 1.77
8.0 | 240 149 94 59 37 24 14.9 9.4 5.9 3.7 2.4
10. | 300 186 118 74 47 30 18.6 11.8 7.4 4.7 3.0
15. | 440 280 176 111 70 44 28 17.6 11.1 7.0 4.4
20. | 590 370 240 148 94 59 37 24 14.8 9.4 5.9
CO2 мг/литр
CO2 превышающий 40 мг/литр вредит рыбам. Используя эту таблицу, в которой щелочность воды бикарбонатного происхождения сбалансирована с определенным уровнем pH при помощи CO2 для контроля pH, убедитесь, что Вам не потребуется использование нездорового количества CO2.[/QUOTE]
=================================
В последнее время, на форуме возникают вопросы по поводу жесткости воды, единиц измерения и т.п. Предлагаю вниманию форумчан перевод неплохой статьи на эту тему. В свое время. я его (перевод) уже постил, но известные события привели к утрате топика.
С уважением,
Е.Л.
======
http://www.thekrib.com/Plants/CO2/hardness-larryfrank.html
Жесткость воды
Автор: larry/creative.net (Larry Frank)
16 Дек 1997
Перевод на русский язык: Е.Л. (yevlem-at-nospam-yahoo.com)
После прочтения всех сообщений, касающихся жесткости и щелочности, я попытался пройтись по аквариумной литературе, имеющейся в моем распоряжении и внести некоторую ясность во все различные определения. Я также постарался понять как это все влияет на содержание CO2 в воде. Нижеуказанное является плодом моих трудов. Выражаю благодарность Дейву ( eworobe-at-cc.UManitoba.CA) за его помощь в разъяснении понятия щелочности. Ответственность за ошибки я принимаю на себя, и прошу не винить Дейва.
Жесткость воды
Все источники пресной воды содержат кальций и магний в различных количествах. Эти элементы присутствуют в виде катионов с 2+ зарядом. Соединяясь с отрицательно-заряженными анионами, они образуют соли. Наиболее важными анионами являются бикарбонаты HCO 3-, карбонаты CO3 2- и сульфаты SO4 2- .
Общая жесткость (GH) измеряет катионы (положительный заряд) кальция и магния.
Карбонатная жесткость (KH) относится только к анионам бикарбоната и карбоната (отрицательный заряд), но не измеряет сульфаты и прочие анионы.
Карбонатная жесткость является достаточно запутанным термином потому что ссылается на жесткость, но в реальности имеет отношение к щелочности (способности раствора противостоять изменению pH при добавлении кислоты) карбонатного и бикарбонатного происхождения. (В нашей литературе щелочность воды обычно описывается термином буферная способность воды –прим.переводчика). Прочие анионы (такие как гидроксиды, бораты, силикаты и фосфаты) также могут влиять на щелочность. Чтобы быть абсолютно корректным, вам НИКОГДА не следует использовать термин ‘KH’; в то же время, он часто используется в аквариумной литературе.
Справедливости ради следует отметить, что все таки бикарбонатная/карбонатная буферная система представляет основной источник щелочности в аквариумах с аквариумными растениями.
KH и GH обычно близки между собой, но GH может быть такой же, большей или меньшей чем KH, в зависимости от содержания катионов и анионов в образце. Например, большое количество NaHCO3 поднимет показатель (KH), но не окажет влияния на (GH). Большое количество MgSO4 поднимет показатель (GH),но не (KH).
Обычно, в пресной воде большинство катионов представлены кальцием и магнием ( в пропорции 3:1) и большинство анионов – карбонатами. Уровни (GH) и (KH) часто будут похожими.
Единицы измерения
Было бы разумным измерять общую жесткость через количество ионов/литр или молярность, но эти единицы на практике не используются.
Общераспространенными единицами измерения, используемыми в литературе, являются градусы общей жесткости dGH (GH) из немецкой системы или промилле (ppm –parts per million – частиц на миллион) Ca из CaCO3.
Карбонатная жесткость (KH) –это термин, который не имеет ничего общего с жесткостью, но представляет собой количественный эквивалент карбоната и бикарбоната, который влияет на щелочность или емкость буфферной системы. (KH) соотносится с промилле CO3 из CaCO3.
Перевод из dGH и dKH в промилле CaCO3 может быть произведен путем умножения на 17.86
Как был получен коэффициент перевода:
По определению, 1dGH = 10 мг/литр CaO
Атомный вес Ca = 40, O = 16, CaO = 56
Таким образом, 10 мг/литр CaO содержит 40/56 *10 = 7.143 мг/литр Ca
По определению, промилле ( ppm )Ca определяют не элементарный кальций , но миллионые частицы CaCO3.
Атомный вес CaCO3 = 100
Таким образом, 7.143 мг/литр элементарного Ca будут выражены как 100/40 * 7.143 = 17.8575 мг/литр (промилле)CaCO3.
1dGH = 17.86 промилле CaCO3 и 7.143 промилле Ca2+.
(KH)
1 dGH определяется как 10 мг/литр CaO, что может быть выражено в промилле CaCO3 как указано выше.
Теперь определение для dKH должно быть сделано из количества карбоната в 17.86 промилле CaCO3 , что не имеет отношения к GH, определяемому через CaO!
Исторически, GH должно быть , во-первых, определялось через CaO, жесткость через промилле CaCO 3 в-вторых, затем KH в-третьих?
1dKH = 17.86 промилле CaCO3
Из вышесказанного; 1dKH = 17.8575 мг/литр CaCO3. 7.143 мг/литр из этого - Ca, остальное ;(17.8575-7.143)= 10.7145мг/литр CO3
1dKH = 10.7145 промилле CO3
Для бикарбоната:
CaCO3 формирует Ca(HCO3)2 в воде при уровне pH менее чем 10.25 . (Два бикарбоната формируются из каждого иона карбоната):
CaCO3 + H20 + CO2 ---> Ca(HCO3)2
CO3 mw (молекулярный вес) = 60
HCO3 mw (молекулярный вес) = 61
Таким образом, 10.7145мг/литр CO3 из CaCO3 (каждый CO3 карбонатный анион формирует два HCO3 бикарбонатных аниона; 61/60*2 *10.7=21.8 мг/литр HCO3
Другой способ этого рассчета подразумевает использование молярности:
1dKH = 17.86 мг/литр CaCO3
mw CaCO3 = 100
17.86 мг/литр CaCO3 = 0.179 m (Моль) CaCO3
Это даст 2* .179 m Моль = .358 m Моль
Умножая моли *mw даст нам мг:
0.358*61(mw HCO3) = 21.8 мг/литр HCO3
1dKH = 21.8 промилле HCO3
Как использовать эти коэффициенты перевода:
Если Вам известна щелочность или жесткость в промилле (ppm), разделите на 17.86 чтобы получить градусы.
Если Вы хотите поднять щелочность на 1 dKH, используя CaCO3 - используйте 17,86 мг CaCO3
Если Вы хотите поднять щелочность на 1 dKH, используя NaHCO3 :
mw Na = 23
mw HCO3= 61
mw NaHCO3= 84
1dKH= 21.8 промилле HCO3
21.8 *84/61=30 мг/литр of NaHCO3
Используя молярность:
0.358 mМолей * 84(mwNaHCO3) = 30 мг/литр NaHCO3
CO2, Кислотность (pH) и Карбонатная Щелочность
CO2, pH и карбонаты взаимосвязаны при помощи следующих трех уравнений::
1. CO2 + H20 <------> H2CO2 (Углекислота)
2. H2CO2 <------> H+ + HCO3- (Бикарбонат)
3. HCO3- <------> H+ + CO32- (Карбонат)
Пример того, как увеличение карбонатов либо приведет к увеличению уровня pH либо потребует уравновешивающей добавки CO2 для поддержания уровня pH.
Если NaHCO2 добавялется в аквариумную воду, дополнительные карбонатные ионы приведут к смещению реакции в уравнении (2) в левую сторону. Это приведет к формированию бОльшего количества угольной кислоты, связывающей H+ ион и, таким образом, к повышению уровня pH. Дополнительная углекислота сместит реакцию в уравнении (1) в левую сторону, создавая CO2 , который будет рассеиваться из раствора, приводя равновесие на более высокий уровень pH. Для поддержания равновесия на первоначальном уровне pH, уравнения (1) и (2) должны быть опять смещены вправо. Это может быть достигнуто благодаря добавкам дополнительного CO2 в аквариум. (Уравнение (3) приобретает важность как только pH достигает значения 10.25)
Эти взаимоотношения выражены в таблице, где сведены показатели KH/pH и количество необходимого в растворе для поддержания определенного уровня pH.
Чем выше уровень карбонатов/бикарбонатов в аквариуме, тем большее количество CO2 необходимо для поддержания определенного уровня pH.
pH 6.0 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0
........._________________________________________ __________
KH
0.5 | 15 9.3 5.9 3.7 2.4 1.5 .93 .59 .37 .24 .15
1.0 | 30 18.6 11.8 7.4 4.7 3.0 1.7 1.2 .74 .47 .30
1.5 | 44 28 17.6 11.1 7.0 4.4 2.8 1.8 1.11 .70 .44
2.0 | 59 37 24 14.8 9.4 5.9 3.7 2.4 1.48 .94 .59
2.5 | 73 46 30 18.5 11.8 7.3 4.6 3.0 1.85 1.18 .73
3.0 | 87 56 35 22 14.0 8.7 5.6 3.5 2.2 1.40 .87
3.5 | 103 65 41 26 16.4 10.3 6.5 4.1 2.6 1.64 1.03
4.0 | 118 75 47 30 18.7 11.8 7.5 4.7 3.0 1.87 1.18
5.0 | 147 93 59 37 23 14.7 9.3 5.9 3.7 2.3 1.47
6.0 | 177 112 71 45 28 17.7 11.2 7.1 4.5 2.8 1.77
8.0 | 240 149 94 59 37 24 14.9 9.4 5.9 3.7 2.4
10. | 300 186 118 74 47 30 18.6 11.8 7.4 4.7 3.0
15. | 440 280 176 111 70 44 28 17.6 11.1 7.0 4.4
20. | 590 370 240 148 94 59 37 24 14.8 9.4 5.9
CO2 мг/литр
CO2 превышающий 40 мг/литр вредит рыбам. Используя эту таблицу, в которой щелочность воды бикарбонатного происхождения сбалансирована с определенным уровнем pH при помощи CO2 для контроля pH, убедитесь, что Вам не потребуется использование нездорового количества CO2.[/QUOTE]
=================================