Αγαπητέ Όλε Μοσίν! Διάβασα το άρθρο σας "Νερό χωρίς αέρα (αέρια)" στη διεύθυνση www.o8ode.ru/article/answer/voda_bez_vozduha_gazov.htm. Επιτρέψτε μου να σας ρωτήσω προσωπικά μια ερώτηση. Είμαι βιολόγος με κάποιες βασικές γνώσεις χημείας. Το ζήτημα αφορά τη διαλυτότητα του διοξειδίου του άνθρακα στο νερό. Η ουσία αυτής της διαδικασίας. Ένα μέρος του διαλελυμένου αερίου αλληλεπιδρά με το νερό για να σχηματίσει το ανθρακικό οξύ, το οποίο διαχωρίζεται σε διττανθρακικά και ιόντα υδρογόνου. Γνωρίζοντας τη σταθερά διάστασης, το περιεχόμενο του διαλυμένου διοξειδίου του άνθρακα, μπορούμε να υπολογίσουμε τον δείκτη οξύτητας και την περιεκτικότητα του ίδιου του καρβονικού οξέος - είναι αμελητέο.

Το ερώτημα είναι: τι κρατά το υπόλοιπο διοξείδιο του άνθρακα στο νερό, επειδή δεν βρίσκεται στη φάση του αερίου, αλλιώς θα εξατμιστεί αμέσως; Πουθενά δεν μπορώ να βρω μια απάντηση σε αυτό το ερώτημα: τι κρατά το ίδιο το διοξείδιο στο νερό; Μπορεί να σχηματίσει δεσμούς υδρογόνου με μόρια νερού; Δεδομένου ότι οι δεσμοί υδρογόνου μπορούν να σχηματιστούν μεταξύ ενός ατόμου υδρογόνου συνδεδεμένου με ένα ηλεκτροαρνητικό άτομο και ενός ηλεκτραρνητικού στοιχείου που έχει ένα ελεύθερο ζεύγος ηλεκτρονίων (O, F, N);

Και μια ακόμα ερώτηση. Σε ρΗ = 3, η αντίδραση διάστασης μετατοπίζεται προς τα αριστερά, το ανθρακικό οξύ αποσυντίθεται σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Και διαλυμένο διοξείδιο; Όλα αυτά τα ζητήματα σχετίζονται με τη διαδικασία αναπνοής στα έντομα και την εκρηκτική απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα από το υγρό της τραχεόλης. Η δράση της ανθρακικής ανυδράσης που καταλύει τη διαδικασία δέσμευσης του διοξειδίου με νερό και το σχηματισμό διττανθρακικού άλατος συνδέεται άμεσα με αυτά τα ζητήματα. Αλλά δεν ξέρω ότι μία από τις πολυάριθμες ισομορφές της ανθρακικής ανυδράσης καταλύει την αντίστροφη διαδικασία. Στην περίπτωση της καρβοαιμοσφαιρίνης, όλα είναι ξεκάθαρα - το φαινόμενο Bohr. Αλλά διττανθρακικό άλας που εισέρχεται στις κυψελίδες από το πλάσμα του αίματος, το οποίο προκαλεί τη διαδικασία σύνδεσης με ένα πρωτόνιο; Ποια είναι η κινητική αυτής της διαδικασίας;

Θα ήμουν πολύ ευγνώμων αν διευκρινίσετε αυτές τις ερωτήσεις ή διευκρινίσετε την κατεύθυνση της αναζήτησης απαντήσεων.

Με εκτίμηση, Βλαντιμίρ.

Γενικά, από όσο γνωρίζω, η διαλυτότητα του διοξειδίου του άνθρακα στο νερό είναι υψηλότερη για όλα τα αέρια, είναι περίπου 70 φορές υψηλότερη από τη διαλυτότητα του οξυγόνου και 150 φορές υψηλότερη από τη διαλυτότητα του αζώτου με συντελεστή προσρόφησης διοξειδίου του άνθρακα 12,8, που αντιστοιχεί σε διαλυτότητα 87 ml αερίου σε 100 mg νερού. Φυσικά, κάποιος θα υποθέσει, για παράδειγμα, ότι η CO₂ κάπως ενσωματωμένο σε κλειστούς θαλάσσιους συσσωρευτές και κρατημένο σε αυτά, όπως συμβαίνει με..... Αλλά αυτή η διαδικασία είναι απίθανο να λάβει χώρα. Η διαλυτότητα των αερίων στο νερό είναι διαφορετική και εξαρτάται τόσο από εξωτερικούς παράγοντες - θερμοκρασία και πίεση, όσο και από τη φύση του ίδιου του αερίου και την ικανότητά του να αντιδρά χημικά με νερό (όπως συμβαίνει με το διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο διαλύεται στο νερό λόγω χημικής αντίδρασης με ο σχηματισμός του ανθρακικού οξέος, με τη σειρά του, διάσπαση στα ιόντα Η + και HCO - ₃). Αλλά από την άλλη πλευρά, μόνο 1% με₂, που υπάρχει σε υδατικό διάλυμα, υπάρχει σε αυτό με τη μορφή Η₂Με₃. Η ασυνέπεια αυτή παρατηρήθηκε από πολλούς ερευνητές. Ως εκ τούτου, για την ευκολία των υπολογισμών των χημικών εξισώσεων, pK_α και το ρΗ θεωρείται ότι είναι το σύνολο του CO₂ αντιδρά με το νερό.

Από την άποψη της χημικής κινητικής, η διαδικασία διάλυσης του διοξειδίου του άνθρακα στο νερό είναι μάλλον περίπλοκη. Όταν η CO₂ διαλύεται σε νερό και στη συνέχεια επιτυγχάνεται ισορροπία μεταξύ του ανθρακικού οξέος Η₂Με₃, διττανθρακικού ΦΠΑ₃ - και ανθρακικό CO₃ -.

Ο υπολογισμός της σταθεράς ιονισμού σε αυτή την περίπτωση πραγματοποιείται σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

Η σταθερά του πρώτου σταδίου ιονισμού είναι ίση με ρΚ_{α1 =} 4,4 χ 10-7,

Η σταθερά ιονισμού δεύτερης φάσης είναι ρΚ_{Α2 =} 5,6 χ 10-11,

Δεδομένου ότι και τα δύο στάδια ιονισμού ευρίσκονται σε ισορροπία σε ένα διάλυμα ανθρακικού οξέος, η πρώτη και η δεύτερη σταθερά ιονισμού ρΚ μπορούν να συνδυαστούν._α1 και ρΚ_α2, πολλαπλασιάζοντας τα:

pK_α1 x ρΚ_α2 = 4,4 χ 10 -7 χ 5,6 χ 10 -11 = 2,46 χ 10 -17

Η ισορροπία μεταξύ διοξειδίου του άνθρακα, όξινου ανθρακικού και ανθρακικού άλατος εξαρτάται από το pH: εδώ λειτουργεί η αρχή του Le Chatelier - η παρουσία ιόντων υδρογόνου στο διάλυμα μετατοπίζει την αλκαλική αντίδραση του μέσου και της όξινης πλευράς (pH στο 5,5). Αντιθέτως, η απομάκρυνση πρωτονίων από το σύστημα μετατοπίζει την ισορροπία αντίδρασης προς τα αριστερά όταν το διοξείδιο του άνθρακα αναπληρώνεται από ανθρακικό και όξινο ανθρακικό. Έτσι, σε χαμηλό pH, το διοξείδιο του άνθρακα υπερισχύει στο σύστημα και στην πραγματικότητα δεν σχηματίζεται ούτε διττανθρακικό ούτε ανθρακικό, ενώ στο ουδέτερο ρΗ, το δισανθρακικό δεσπόζει πάνω από το CO.₂ και Η₂CO₃. Και μόνο σε υψηλό pH, ανθρακικό επικρατεί.

Η ανθρακική ανυδράση καταλύει τη διαδικασία της ενυδάτωσης του CO₂ και αφυδάτωση CO₂ (περίπου 100 φορές).

Όσον αφορά το φαινόμενο Bohr, αν δεν κάνω λάθος, ένας άλλος μηχανισμός - η μείωση της τιμής του pH προκαλεί μείωση της δέσμευσης του οξυγόνου στην αιμοσφαιρίνη, ως αποτέλεσμα του οποίου απελευθερώνεται οξυγόνο. Όπως θυμάμαι από την πορεία του ινστιτούτου στη βιοχημεία, το φαινόμενο Bohr εξηγείται από το γεγονός ότι υπάρχουν θέσεις πρόσδεσης πρωτονίων στο μόριο της αιμοσφαιρίνης με τη μορφή καταλοίπων ιστιδίνης και ασπαρτικού οξέος. Πώς συμβαίνει όλα αυτά, δεν μπορώ να πω με βεβαιότητα, αλλά η κύρια ουσία έγκειται στην ικανότητα αυτών των υπολειμμάτων αμινοξέων να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με τη μορφή δεοξυ-υδροξυλίου. Στην δεοξυ-μορφή, ένα κατάλοιπο ασπαρτικού οξέος είναι ικανό να σχηματίζει δεσμό μεταξύ του καταλοίπου πρωτονιωμένης ιστιδίνης. Αυτό το υπόλειμμα ιστιδίνης έχει υψηλή τιμή ρΚ._α, αφού η σύνδεση της ιστιδίνης με το υπόλειμμα ασπαρτικού οξέος κρατά το πρωτόνιο από τη διάσταση. Αλλά με τη μορφή υδροξυ-μορφής, ο σχηματισμός ενός τέτοιου δεσμού είναι αδύνατος και συνεπώς η τιμή του ρΚ_α για την υδροξυ-μορφή ιστιδίνης, επιστρέφει στο φυσιολογικό ρΚ_α. Ως εκ τούτου, σε ρΗ αίματος 7,4, η ιστιδίνη υπάρχει σε οξυαιμοσφαιρίνη σε μη πρωτονιωμένη μορφή. Οι υψηλές συγκεντρώσεις πρωτονίων συμβάλλουν στον σχηματισμό της δεσμοξυ-ιστιδίνης και συνεπώς στην απελευθέρωση οξυγόνου. Απελευθέρωση CO₂ με τη σειρά του, μειώνει τη συγγένεια της αιμοσφαιρίνης με οξυγόνο με δύο τρόπους. Πρώτον, κάποια CO₂ μετατρέπεται σε δισανθρακικό άλας, απελευθερώνοντας τα πρωτόνια που είναι υπεύθυνα για το φαινόμενο Bohr. Ένα άλλο μέρος αυτού του δισανθρακικού άλατος απελευθερώνεται από τα ερυθροκύτταρα, ενώ το υπόλοιπο τμήμα του δισανθρακικού άλατος αλληλεπιδρά άμεσα με την αιμοσφαιρίνη, συνδέεται με την Ν-ομάδα του υπολείμματος αμινοξέων και σχηματίζει τον ασταθή καρβαμικό οξύ εστέρα ουρεθάνης. Σε αυτή τη διαδικασία, τα πρωτόνια απελευθερώνονται και πάλι, τα οποία με τη σειρά τους οδηγούν στην απελευθέρωση του Ο₂ και δέσμευση CO₂. Έτσι γίνεται ο κύκλος της αναπνοής.

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

Νερό συν διοξείδιο του άνθρακα

Διοξείδιο του άνθρακα και η ενεργή αντίδραση του νερού. Ή πώς να κάνετε σταλαγμίτες που δεν αναπτύσσονται στα φύλλα των φυτών του ενυδρείου

Σχετικά με το γιατί και πώς να διαχειριστεί το περιεχόμενο του διοξειδίου του άνθρακα στο ενυδρείο.
Είναι γνωστό ότι το διοξείδιο του άνθρακα είναι ζωτικής σημασίας για τα φυτά. Εξατομικευμένη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φωτοσύνθεσης, το CO2 είναι το κύριο δομικό υλικό για τη σύνθεση οργανικών μορίων. Και οι εγκαταστάσεις ενυδρείου δεν αποτελούν εξαίρεση. Με έλλειμμα διοξειδίου του άνθρακα, απλά δεν έχουν τίποτα να χτίσουν τα υφάσματά τους, τα οποία θα επιβραδύνουν ή θα σταματήσουν εντελώς την ανάπτυξή τους. Από την άλλη πλευρά, με μια περίσσεια διοξειδίου του άνθρακα στο νερό του ενυδρείου, τα ψάρια αρχίζουν να πνίγουν ακόμα και όταν η περιεκτικότητα σε οξυγόνο είναι υψηλή (Ruth Effect). Ως εκ τούτου, ένας ενυδρείο, αν θέλει να απολαύσει τα ζωντανά πράγματα, όχι πλαστικά φυτά και ψάρια, πρέπει να είναι σε θέση να διατηρήσει τη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στο νερό στο βέλτιστο εύρος.

Με επαρκή ακρίβεια aquarist ερασιτέχνης μπορεί να καθορίσει την περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στο νερό του ενυδρείου με υπολογισμό, αν ξέρει την αξία του ρΗ και η σκληρότητα ανθρακικού, και ό, τι περιγράφεται σε αυτό το άρθρο. Αλλά πρώτα πρέπει να απαντήσετε σε αυτή την ερώτηση: είναι απαραίτητο για τον ενυδρείο να μετρήσει κάτι και στη συνέχεια να μετρήσει κάτι; Είναι πραγματικά απαραίτητο να «ελέγξετε την αρμονία με την άλγεβρα»; Εξάλλου, όλα στη φύση είναι ικανά για αυτορρύθμιση. Ένα ενυδρείο είναι επίσης ουσιαστικά ένα μικρό κομμάτι της φύσης και δεν αποτελεί εξαίρεση στον κανόνα αυτό. Στο ενυδρείο των φυσιολογικών (κλασικών) * αναλογιών με επαρκή, αλλά όχι μεγάλο αριθμό ψαριών, οι απαραίτητες παραμέτρους νερού συνήθως καθορίζονται από τους ίδιους. Ότι στο μέλλον δεν αποκλίνουν από τον κανόνα, είναι απαραίτητο να μην overfeed τα ψάρια σε τακτική βάση και τουλάχιστον μία φορά κάθε δύο εβδομάδες για να αντικαταστήσει περίπου το ένα τέταρτο ή το ένα τρίτο του όγκου του νερού. Και αυτό θα είναι αρκετό. Κατά τη διάρκεια της ζωής τους, τα ψάρια εκπέμπουν επαρκή ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα, νιτρικών και φωσφορικών αλάτων, έτσι ώστε τα φυτά να μην ζουν σε δυστυχία. Με τη σειρά τους, τα φυτά παρέχουν στο ψάρι αρκετό οξυγόνο. Από το τελευταίο τέταρτο του XIX αιώνα (από την εποχή του NF Zolotnitsky) και για τον μεγαλύτερο μέρος του 20ου αιώνα, σχεδόν όλοι οι aquarists έχουν κάνει έτσι. Όλα ήταν καλά γι 'αυτούς, αλλά πολλοί από αυτούς δεν ήξεραν τι είναι τα τεστ ενυδρείου...

Τα σύγχρονα ενυδρεία χωρίς τη χρήση μέσων για τον προσδιορισμό των παραμέτρων του νερού ενυδρείου είναι απλά αδιανόητα. Τι άλλαξε;

Τεχνικές δυνατότητες! Με τη βοήθεια ειδικού εξοπλισμού, ξεκινήσαμε να εξαπατάμε τη φύση. Σε ένα μικρό γυάλινο κουτί, το οποίο ουσιαστικά είναι ένα τυπικό ενυδρείο δωματίου (και μάλιστα ένα στερεό όγκο 200-300 λίτρων για μια δεξαμενή νερού δωματίου είναι πολύ μικρό σε σύγκριση με μια φυσική δεξαμενή νερού), κατέστη δυνατή η συγκράτηση αυτού του αριθμού ζωντανών οργανισμών που δεν είναι συγκρίσιμοι με τους φυσικούς πόρους σε αυτό διαθέσιμη. Για παράδειγμα, σε ένα εντελώς ακίνητο και μη αναμειγμένο νερό ενός ενυδρείου στην ίδια του επιφάνεια σε ένα βάθος 0,5-1 mm, η ποσότητα οξυγόνου μπορεί να είναι διπλάσια από το βάθος μόνο μερικών εκατοστών. Η μεταφορά οξυγόνου από τον αέρα στο ίδιο το νερό είναι πολύ αργή. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς ορισμένων ερευνητών, το μόριο οξυγόνου, λόγω μόνο της διάχυσης, μπορεί να εμβαθύνει κατά 2 cm! Συνεπώς, χωρίς τεχνικά μέσα ανάμιξης ή αερισμού του νερού, είναι απλά αδύνατο για έναν ενυδρείο να γεμίσει ένα ενυδρείο με "επιπλέον" ψάρια. Ο σύγχρονος εξοπλισμός ενυδρείου σας επιτρέπει να φυτέψετε σε ένα ενυδρείο και για κάποιο διάστημα να περιέχει με επιτυχία μια απίστευτη ποσότητα ψαριών στο παρελθόν και λαμπρές λάμπες φυτεύουν πολύ πυκνά ένα ενυδρείο με φυτά και ακόμη καλύπτουν τον πυθμένα του με ένα παχύ στρώμα πλούσιων!

Πρόκειται για ένα κομμάτι του πυθμένα του ενυδρείου. Είναι πυκνά φυτευμένο με φυτά εδάφους: γυαλιστερό (Glossostigma elatiinoides), βρύα ιβαδικής (Vesicularia dubyana) και Riccia (Riccia fluitans). Ο τελευταίος συνήθως επιπλέει κοντά στην επιφάνεια, αλλά μπορεί να επιτευχθεί έτσι ώστε να αναπτυχθεί στον πυθμένα. Για αυτό, το ενυδρείο πρέπει να είναι έντονα φωτισμένο και το διοξείδιο του άνθρακα τροφοδοτείται στο νερό.
Η γαρίδα του Amano επίσης δεν μπήκε τυχαία στο πλαίσιο, είναι απαραίτητο να επιλέξετε προσεκτικά και προσεκτικά τα υπολείμματα τροφής από το παχύ τρωκτικό
Αλλά δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι η εξαπατημένη φύση από τη στιγμή εκείνη, καθώς σούπερ πυκνοκατοικηθήκαμε το ενυδρείο με ζωντανούς οργανισμούς, δεν είναι πλέον υπεύθυνη για τίποτα άλλο! Η σταθερή βιωσιμότητα ενός τέτοιου συστήματος δεν είναι πλέον εγγυημένη. Για το οικολογικό χάος που έχει τοποθετήσει ο ενυδρείο στο ενυδρείο του, αυτός και ο μόνος του θα είναι η απάντηση. Ακόμη και ένα μικρό λάθος της δικής του θα οδηγήσει σε μια οικολογική καταστροφή. Και για να μην κάνετε λάθη, πρέπει να ξέρετε πώς και γιατί τουλάχιστον οι βασικές παράμετροι του νερού αλλάζουν. Με τον έγκαιρο έλεγχο τους, μπορείτε να παρέμβετε γρήγορα στο έργο του υπερπληθυσμένου και ως εκ τούτου ασταθούς συστήματος, παρέχοντάς του τα ελλείποντα μέσα και απομακρύνοντας τα πλεονάζοντα απόβλητα που η ίδια η «βιοκένεση» του ενυδρείου δεν είναι ικανή να χρησιμοποιήσει. Ένα από τα απαραίτητα για ένα ζωντανό ενυδρείο είναι το διοξείδιο του άνθρακα.

Η εικόνα λήφθηκε σε ένα σεμινάριο που πραγματοποίησε η Takashi Amano στη Μόσχα το 2003. Αυτή είναι η οπίσθια όψη του ενυδρείου. Δεν υπάρχει τεχνητό υπόβαθρο εδώ. Θα δημιουργήσει φυτά, εξαιρετικά πυκνά φυτευμένα κατά μήκος του πίσω τοίχου. Προκειμένου να αναπτυχθούν χωρίς να «στραγγαλίζουν» ο ένας τον άλλον, χρησιμοποιήθηκαν αμέσως μερικά τεχνάσματα βασισμένα σε υψηλές τεχνολογίες ενυδρείου. Πρόκειται για ένα ειδικό μη-όξινο αστάρι πολλαπλών στρωμάτων, πλούσιο σε μεταλλικά στοιχεία που είναι διαθέσιμα στα φυτά, μια πολύ φωτεινή πηγή φωτός με ειδικά επιλεγμένο φάσμα και φυσικά μια συσκευή που εμπλουτίζει το νερό με το CO2 (όλα κατασκευάζονται από την ADA)

Μέρος ενός συστήματος που εμπλουτίζει το νερό του ενυδρείου με το κοντινό του διοξειδίου του άνθρακα. Εξωτερικά υπάρχει μια συσκευή που σας επιτρέπει να ελέγχετε οπτικά τη ροή φυσαλίδων αερίου στο ενυδρείο. Μέσα είναι ένας διαχύτης. Για λόγους σαφήνειας, οι διοργανωτές του σεμιναρίου ξεκίνησαν πολύ αέριο και μια ολόκληρη στήλη φυσαλίδων αναδύεται από το διαχύτη. Δεν χρειάζονται τόσα φυτά ενυδρείου διοξειδίου του άνθρακα. Κατά την κανονική λειτουργία, όταν το αέριο είναι πολύ μικρότερο, οι φυσαλίδες σχεδόν δεν πρέπει να είναι ορατές, δεδομένου ότι το διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται γρήγορα στο νερό. Έτσι, η πλούσια βλάστηση στο «φυσικό» ενυδρείο Takashi Amano δεν αυξάνεται από μόνο του - αυτό απαιτεί ειδικό εξοπλισμό. Έτσι δεν είναι ένα τέτοιο φυσικό ενυδρείο, είναι μάλλον ανθρωπογενές!

Υπάρχει πολύ λίγο CO2 στην ατμόσφαιρα της γης - μόνο 0,03%. Σε ξηρό ατμοσφαιρικό αέρα με πρότυπη βαρομετρική πίεση (760 mm Hg. Art.), Η μερική πίεση του είναι μόνο 0,2 mm. Hg Art. (0,03% των 760). Αλλά αυτό το πολύ μικρό ποσό είναι αρκετό για να υποδηλώσει την παρουσία του με έναν ουσιαστικό τρόπο για έναν ενυδρείο. Για παράδειγμα, απεσταγμένο ή καλά αφαλατωμένο νερό, που στέκεται σε ανοιχτό δοχείο για αρκετό χρόνο για να εξισορροπηθεί με ατμοσφαιρικό αέρα **, θα γίνει ελαφρώς όξινο. Αυτό θα συμβεί επειδή το διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται σε αυτό.

Με την παραπάνω μερική πίεση διοξειδίου του άνθρακα, η συγκέντρωσή του στο νερό μπορεί να φθάσει τα 0,6 mg ανά λίτρο, γεγονός που θα οδηγήσει σε πτώση του pH σε τιμές κοντά στο 5,6. Γιατί Το γεγονός είναι ότι μερικά μόρια διοξειδίου του άνθρακα (όχι περισσότερο από 0,6%) αλληλεπιδρούν με μόρια νερού για να σχηματίσουν καρβονικό οξύ:
CO2 + Η2Ο H2C03
Το ανθρακικό οξύ διασπάται σε ένα ιόν υδρογόνου και ένα υδρογονανθρακικό ιόν: H2CO3H + + HCO3-
Αυτό επαρκεί για την οξίνιση του αποσταγμένου νερού. Θυμηθείτε ότι το pH (ενεργό αντίδραση νερού) αντανακλά ακριβώς την περιεκτικότητα σε ιόντα υδρογόνου στο νερό. Αυτός είναι ο αρνητικός λογάριθμος της συγκέντρωσης τους.

Στη φύση, οι σταγόνες βροχής οξινίζονται επίσης. Επομένως, ακόμη και σε οικολογικά καθαρές περιοχές, όπου δεν υπάρχει θειικό και νιτρικό οξύ στα όμβρια ύδατα, εξακολουθεί να είναι ελαφρώς όξινο. Στη συνέχεια, περνώντας από το έδαφος, όπου η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα είναι πολλές φορές υψηλότερη από ό, τι στην ατμόσφαιρα, το νερό είναι ακόμα πιο κορεσμένο με διοξείδιο του άνθρακα.

Αλληλεπιδρώντας τότε με πέτρες που περιέχουν ασβεστόλιθο, το νερό αυτό μετατρέπει τα ανθρακικά άλατα σε εξαιρετικά διαλυτά διττανθρακικά:

CaCO3 + Η2Ο + CO2 Ca (HCO3) 2

Αυτή η αντίδραση είναι αναστρέψιμη. Μπορεί να μετατοπιστεί προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά, ανάλογα με τη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα. Εάν η περιεκτικότητα σε CO2 παραμείνει σταθερή για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα, τότε σε αυτό το νερό δημιουργείται ισορροπία ασβεστίου-οξέος-ασβέστη: δεν σχηματίζονται νέα ιόντα υδρογονανθράκων. Εάν ένας τρόπος για να απομακρύνει το CO2 από το σύστημα ισορροπίας, τότε θα μετατοπιστεί προς τα αριστερά και πρακτικά αδιάλυτο ανθρακικό ασβέστιο θα πέσει έξω από το διάλυμα που περιέχει διττανθρακικά. Αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, όταν βράζει νερό (αυτή είναι μια γνωστή μέθοδος μείωσης της ανθρακικής σκληρότητας, δηλαδή η συγκέντρωση στο νερό είναι Ca (HCO3) 2 και Mg (HCO3) 2). Η ίδια διαδικασία παρατηρείται επίσης με την απλή καθίζηση του αρτεσιανού νερού, το οποίο ήταν υπόγειο σε αυξημένη πίεση και διαλύθηκε πολύ διοξείδιο του άνθρακα. Μόλις βρεθεί στην επιφάνεια, όπου η μερική πίεση του CO2 είναι χαμηλή, το νερό αυτό απελευθερώνει την περίσσεια διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα μέχρι να φτάσει σε ισορροπία με αυτό. Ταυτόχρονα, εμφανίζεται ένα λευκόχρωμο νέφος που αποτελείται από σωματίδια ασβεστόλιθου. Ακριβώς σύμφωνα με την ίδια αρχή, σχηματίζονται σταλακτίτες και σταλαγμίτες: το νερό που ρέει από τους υπόγειους σχηματισμούς ελευθερώνεται από την περίσσεια του διοξειδίου του άνθρακα και ταυτόχρονα από τα ανθρακικά ασβέστιο και μαγνήσιο. Και στην πραγματικότητα, η ίδια αντίδραση συμβαίνει στα φύλλα πολλών φυτών ενυδρείου, όταν ενεργά φωτοσυνθετικά σε έντονο φως, και το διοξείδιο του άνθρακα στο κλειστό χώρο του ενυδρείου τελειώνει. Εδώ τα φύλλα τους αρχίζουν να "γίνονται γκρίζα", καθώς αυτά καλύπτονται με μια κρούστα ανθρακικού ασβεστίου. Αλλά μόλις εξαντληθεί όλο το ελεύθερο ανθρακικό οξύ από το νερό, το pH επίσης αμείλικτα αυξάνεται. Συνήθως, τα φυτά μπορούν να αυξήσουν το pH του νερού ενυδρείου σε 8,3-8,5. Με έναν τέτοιο δείκτη της ενεργού αντίδρασης του νερού, δεν υπάρχουν σχεδόν καθόλου μόρια διοξειδίου του άνθρακα και τα φυτά (τα είδη που μπορούν να το κάνουν αυτό, αλλά πολλά μπορούν να κάνουν) εμπλέκονται στην εκχύλιση διοξειδίου του άνθρακα από διττανθρακικά άλατα.

Ca (HCO3) 2 -> C02 (απορροφάται από το φυτό) + CaCO3 + H2O

Κατά κανόνα, δεν μπορούν να αυξήσουν το pH ακόμη περισσότερο, καθώς η περαιτέρω ανάπτυξή του επιδεινώνει σημαντικά τη λειτουργική κατάσταση των ίδιων των φυτών: τη φωτοσύνθεση και ως εκ τούτου η απομάκρυνση του CO2 από το σύστημα επιβραδύνεται και το διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα σταθεροποιεί το ρΗ. Επομένως, τα φυτά ενυδρείου μπορούν να πνιγούν κυριολεκτικά μεταξύ τους. Αυτά τα είδη που κερδίζουν καλύτερα απομακρύνουν το διοξείδιο του άνθρακα από υδρογονάνθρακες κερδίζουν, και εκείνοι που δεν μπορούν να το κάνουν, για παράδειγμα, περιστροφές και aponogonetons της ομάδας της Μαδαγασκάρης υποφέρουν. Αυτά τα φυτά θεωρούνται ότι είναι τα πιο ευγενικά μεταξύ των ενυδρείων.

Τα υδρόβια φυτά σε αυτό το ενυδρείο δεν βρίσκονται σε άριστη κατάσταση. Για μεγάλο χρονικό διάστημα υπήρχε σε συνθήκες οξείας ανεπάρκειας διοξειδίου του άνθρακα, κατόπιν η προσφορά του οργανώθηκε. Τα αποτελέσματα είναι προφανή. Οι φρέσκες πράσινες κορυφές μιλάνε για τον εαυτό της. Ιδιαίτερα ισχυρή επίδραση του διοξειδίου του άνθρακα παρατηρείται στο περιστροφικό (Rotala macrandra). Περίφησαν σχεδόν, όπως αποδεικνύεται από τα χαμηλότερα τμήματα των στελεχών, σχεδόν εντελώς απαλλαγμένα από φύλλα, αλλά ζωντανεύουν και έδωσαν όμορφα κοκκινωπά φύλλα, τα οποία αναπτύχθηκαν πολύ γρήγορα ήδη κατά την παροχή αερίου

Τα φυτά που μπορούν να σπάσουν τα διττανθρακικά πιο ανθεκτικά. Αυτά περιλαμβάνουν τα Rdesta, Vallisneria, Echinodorus. Εντούτοις, οι πυκνές πανομοιότυπες κηλίδες είναι σε θέση να τους στραγγίσουν. Το Elodea μπορεί πιο αποτελεσματικά να απομακρύνει το διοξείδιο του άνθρακα που είναι συνδεδεμένο σε υδρογονάνθρακες:
Ca (HCO3) 2 -> 2CO2 (απορροφάται από το φυτό) + Ca (OH) 2
Εάν η ανθρακική σκληρότητα του νερού είναι αρκετά υψηλή τότε αυτή η διαδικασία μπορεί να οδηγήσει σε επικίνδυνη αύξηση όχι μόνο για άλλα φυτά αλλά και για τη μεγάλη πλειοψηφία των ψαριών ενυδρείων η τιμή pH του νερού ενυδρείου έως 10. Είναι αδύνατο να αναπτυχθεί μια ολόκληρη σειρά φυτών σε νερό ενυδρείου με υψηλές τιμές pH Πολλά είδη ψαριών ενυδρείου σίγουρα δεν συμπαθούν το αλκαλικό νερό.

Είναι δυνατόν να διορθωθεί η κατάσταση αυξάνοντας τον αερισμό του ενυδρείου με την ελπίδα ότι λόγω της υψηλής διαλυτότητας του διοξειδίου του άνθρακα, το νερό του ενυδρείου θα εμπλουτίσει το CO2; Πράγματι, σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση και σε θερμοκρασία 20 ° C, 1,7 g διοξειδίου του άνθρακα θα μπορούσαν να διαλυθούν σε ένα λίτρο νερού. Αλλά αυτό θα συνέβαινε μόνο εάν η αέρια φάση με την οποία έρχεται σε επαφή το νερό αυτό θα αποτελούσε εξ ολοκλήρου CO2. Και σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα, ο οποίος περιέχει μόνο 0.03% CO2 σε 1 λίτρο νερού, μόνο 0.6 mg μπορεί να περάσει από αυτόν τον αέρα - αυτή είναι η συγκέντρωση ισορροπίας που αντιστοιχεί στη μερική πίεση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα σε επίπεδο θάλασσας. Εάν η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στο νερό του ενυδρείου είναι χαμηλότερη, τότε ο αερισμός θα το αυξήσει πράγματι σε συγκέντρωση 0,6 mg / l και όχι περισσότερο! Αλλά συνήθως η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στο νερό του ενυδρείου είναι ακόμα υψηλότερη από την καθορισμένη τιμή και ο αερισμός θα οδηγήσει μόνο στην απώλεια του CO2.

Το πρόβλημα μπορεί να λυθεί με την τεχνητή τροφοδοσία διοξειδίου του άνθρακα στο ενυδρείο, ειδικά επειδή δεν είναι καθόλου δύσκολο. Σε αυτή την περίπτωση, μπορείτε ακόμη και να κάνετε χωρίς επώνυμο εξοπλισμό, αλλά απλά να χρησιμοποιήσετε τις διαδικασίες αλκοολικής ζύμωσης σε διάλυμα ζάχαρης με ζύμη και μερικές άλλες εξαιρετικά απλές συσκευές, τις οποίες σύντομα θα πούμε.

Εδώ, όμως, πρέπει να γνωρίζουμε ότι με αυτό εξαπατούμε πάλι τη φύση. Ο ανυποψίαστος κορεσμός του νερού ενυδρείου με διοξείδιο του άνθρακα δεν θα οδηγήσει σε κάτι καλό. Έτσι μπορείτε γρήγορα να σκοτώσετε τα ψάρια, και στη συνέχεια τα φυτά. Η διαδικασία εφοδιασμού με διοξείδιο του άνθρακα πρέπει να ελέγχεται αυστηρά. Διαπιστώνεται ότι για τα ψάρια η συγκέντρωση του CO2 στο νερό του ενυδρείου δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 30 mg / l. Και σε πολλές περιπτώσεις, αυτή η τιμή θα πρέπει να είναι τουλάχιστον το ένα τρίτο μικρότερη. Θυμηθείτε ότι οι έντονες διακυμάνσεις στο pH για τα ψάρια είναι επίσης επιβλαβείς, και η πρόσθετη προσφορά διοξειδίου του άνθρακα οξινίζει γρήγορα το νερό.

Πώς να υπολογίσετε την περιεκτικότητα σε CO2 και να διασφαλίσετε ότι όταν το νερό είναι κορεσμένο με αυτό το αέριο, οι τιμές του pH κυμαίνονται ελαφρώς και παραμένουν στο αποδεκτό εύρος για τα ψάρια; Εδώ δεν θα μπορέσουμε να κάνουμε χωρίς τύπους και μαθηματικούς υπολογισμούς: η υδροχημεία του νερού ενυδρείου, δυστυχώς, είναι ένα μάλλον "ξηρό" θέμα.

Η σχέση μεταξύ των συγκεντρώσεων στο νερό ενός ενυδρείου γλυκού νερού διοξειδίου του άνθρακα, ιόντων υδρογόνου και υδρογονανθρακικών ιόντων αντανακλά την εξίσωση Henderson-Hasselbach, η οποία στην περίπτωσή μας θα μοιάζει με:
[Η +] [HCO3-] / [H2C03 + CO2] = Κ1
όπου K1 - η φαινόμενη σταθερά διαστάσεως του ανθρακικού οξέος του πρώτου σταδίου, λαμβάνοντας υπόψη την ισορροπία των ιόντων με τη συνολική ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα σε νερό - προσδιορίζεται αναλυτικώς ολικό διοξείδιο του άνθρακα (δηλ, CO2 απλώς ως διαλυμένα μόρια και τα μόρια σε ένυδρη μορφή καρβονικού οξέος - H2CO3). Για θερμοκρασία 25 ° C, αυτή η σταθερά είναι ίση με 4,5 * 10-7. Τα τετράγωνα παράθυρα υποδηλώνουν γραμμομοριακές συγκεντρώσεις.

Η μετατροπή του τύπου δίνει:

Οι τιμές του pH και [HCO3-] μπορούν να προσδιοριστούν χρησιμοποιώντας τυπικές δοκιμές ενυδρείου. Πρέπει να σημειωθεί ότι η δοκιμή KH προσδιορίζει ακριβώς την περιεκτικότητα σε ιόντα δισανθρακικών σε νερό (και όχι σε ιόντα ασβεστίου) και είναι κατάλληλη για τους σκοπούς μας. Η μόνη ενόχληση της χρήσης της σχετίζεται με την ανάγκη να επανυπολογιστούν οι βαθμοί στο Μ, το οποίο, ωστόσο, δεν είναι καθόλου δύσκολο. Για το σκοπό αυτό, η τιμή της ανθρακικής σκληρότητας που επιτυγχάνεται μετά την εκτέλεση της διαδικασίας δοκιμής σε μοίρες είναι επαρκής για να διαχωριστεί κατά 2.804. Η συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου που εκφράζονται σε ρΗ πρέπει επίσης να μετατραπεί σε Μ, γι 'αυτό είναι απαραίτητο να αυξηθεί το 10 σε ισχύ ίση με την τιμή ρΗ με ένα αρνητικό σημάδι:

Για να μετατραπεί η τιμή [H2CO3 + CO2] που υπολογίζεται από τον τύπο (2) από Μ σε mg / l CO2, πρέπει να πολλαπλασιαστεί επί 44000.

Χρησιμοποιώντας την εξίσωση των Henderson-Hasselbach δυνατόν να υπολογιστεί η συγκέντρωση του συνολικού προσδιορίζεται αναλυτικώς από το διοξείδιο του άνθρακα στην δεξαμενή σε περίπτωση που για τη σταθεροποίηση του aquarist ρΗ όχι τη χρήση ειδικών αντιδραστηρίων, και το περιεχόμενο της χουμικά και άλλα οργανικά οξέα στο ενυδρείο του μέτρια (με επαρκή βαθμό εραστή της ακρίβειας μπορεί να κριθεί ανάλογα με το χρώμα του νερού ενυδρείου: αν δεν είναι παρόμοιο με τα "μαύρα νερά" της Αμαζονίας, είναι άχρωμο ή χρωματισμένο μόνο ελαφρώς - αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχουν πολλά από αυτά).

Εκείνοι που βρίσκονται σε σύντομο πόδι με έναν υπολογιστή, ιδίως με υπολογιστικά φύλλα Excel, μπορούν, με βάση τους παραπάνω τύπους και τις τιμές K1, να καταρτίσουν λεπτομερείς πίνακες που αντικατοπτρίζουν την περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα ανάλογα με τη σκληρότητα του ανθρακικού και το pH. Θα δώσουμε εδώ μια συντομευμένη, αλλά, ελπίζουμε, χρήσιμη για ερασιτέχνες aquarists παραλλαγή ενός τέτοιου πίνακα, που σας επιτρέπει να υπολογίσετε αυτόματα το περιεχόμενο του διοξειδίου του άνθρακα στο νερό:
Οι ελάχιστες τιμές του ρΗ του νερού στη δεξαμενή για ένα δεδομένο ανθρακική σκληρότητα, στα οποία η περιεκτικότητα του διοξειδίου του άνθρακα δεν είναι ακόμη επικίνδυνο για τα ψάρια (κόκκινο αριθμοί στις στήλες), και η μέγιστη επιτρεπόμενη ρΗ στο οποίο τα φυτά δεν είναι σε θέση να εξάγει το διοξείδιο του άνθρακα από υδρογονάνθρακες πηγαίνει πιο αποτελεσματικά φωτοσύνθεση. Για 25 ° C.

Αν αποφασίσετε να δώσετε διοξείδιο του άνθρακα σε ένα ενυδρείο, ρυθμίστε την παροχή του έτσι ώστε οι τιμές pH για την αντίστοιχη σκληρότητα ανθρακικού να πέφτουν μεταξύ των κόκκινων και των πράσινων αριθμών. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η ενεργός αντίδραση του νερού θα αλλάξει (συνήθως το pH αυξάνεται), και αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την εγκατάσταση του εξοπλισμού. Προσπαθήστε να συντονιστείτε στη μέση του διαστήματος και, στη συνέχεια, η τιμή του pH πιθανότατα δεν θα βγει από τα σύνορά της. Εάν η παροχή του CO2 ρυθμίζεται από έναν ρυθμιστή pH, κλείνοντας την παροχή αερίου όταν το ρΗ μειωθεί σε προκαθορισμένο επίπεδο, το επίπεδο αυτό δεν πρέπει να είναι χαμηλότερο από το ελάχιστο επιτρεπόμενο όριο για τα ψάρια. Η χρήση ενός ρυθμιστή pH είναι πιο αποτελεσματική και ασφαλής, αλλά είναι σχετικά ακριβή.

Σε πρώτο πλάνο αυτής της φωτογραφίας είναι μια άλλη Rotala (Rotala wallichii). Αριστερά - ο ποταμός του φάρακα (Mayaca fluviatilis). Είναι επίσης ένας εραστής του ελεύθερου διοξειδίου του άνθρακα στο νερό. Με κατάλληλο φωτισμό και περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στο ενυδρείο της τάξης των 15-20 mg / l, αυτά τα υδρόβια φυτά καλύπτονται με φυσαλίδες οξυγόνου, η φωτοσύνθεση είναι τόσο αποτελεσματική

Επιπλέον, τα φυτά CO2 μπορούν να τροφοδοτηθούν με τη βοήθεια ειδικών δισκίων που τοποθετούνται σε ένα ενυδρείο σε μια ειδική συσκευή. Σταδιακά απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα στο νερό. Με τον ίδιο σκοπό, στην αρχή του φως της ημέρας, είναι δυνατό να προστεθεί στο ενυδρείο χαμηλής ορυκτοποίησης ανθρακούχο νερό (φυσικά, χωρίς πρόσθετα τροφίμων!). Ο πίνακας και η αριθμομηχανή που δίνονται σε αυτό το άρθρο θα σας βοηθήσουν να αξιολογήσετε πόσο αποτελεσματικά είναι αυτά τα μέτρα.

Ο πίνακας δείχνει επίσης τις τιμές pH που αποκτώνται με μια δεδομένη σκληρότητα ανθρακικών αλάτων με καλά αεριούχο νερό σε ενυδρείο δωματίου, εάν είναι μεσαία με ψάρια και εάν το νερό δεν είναι οξειδώσιμο σε αυτό. Με άλλα λόγια, εάν η παροχή διοξειδίου του άνθρακα στο ενυδρείο σταματήσει ξαφνικά, τότε μπορούμε να αναμένουμε ότι το pH του νερού θα αυξηθεί σε περίπου αυτές τις τιμές μέσα σε λίγες ώρες. Οι αριθμοί στην τελευταία σειρά αυτού του πίνακα είναι το pH του νερού μιας δεδομένης σκληρότητας ανθρακικού άλατος σε ισορροπία με την ατμόσφαιρα. Είναι προφανές ότι είναι ακόμη υψηλότερες. Σε φυσικές δεξαμενές, στα ρέματα καθαρών ποταμών, όπου το νερό βράζει και απελευθερώνει όλο το υπερβολικό (μη ισορροπημένο) διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, αυτές οι τιμές ρΗ πράγματι λαμβάνουν χώρα. Σε χώρους, η μερική πίεση του διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα είναι υψηλότερη σε σχέση με τον υπαίθριο αέρα και οι διεργασίες που συμβαίνουν στο έδαφος και το φίλτρο του ενυδρείου οδηγούν στον σχηματισμό διοξειδίου του άνθρακα και ιόντων υδρογόνου. Όλα αυτά παρέχουν περισσότερο από ό, τι σε φυσικές συνθήκες το περιεχόμενο του διοξειδίου του άνθρακα στο νερό των ενυδρείων και το νερό σε αυτά με την ίδια ανθρακική σκληρότητα είναι πιο όξινο.

Τώρα δώστε προσοχή σε αυτό το γεγονός. Ανθρακικό οξύ το οποίο σχηματίζεται κατά τη διάρκεια της διάλυσης του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα σε νερό μειώνει το ρΗ του απεσταγμένου ύδατος έως 5.6, και νερό με σκληρότητα ανθρακικού, για παράδειγμα, ίσο με 5 kH, όντας σε ισορροπία με ατμοσφαιρικά αέρια, έχει ενεργό αντίδραση 8.4. Είναι εύκολο να εντοπιστεί ένα τέτοιο μοτίβο: όσο υψηλότερη είναι η ανθρακική σκληρότητα του νερού, τόσο πιο αλκαλικό είναι. Στην πραγματικότητα, αυτός ο κανόνας είναι γνωστός σε πολλούς, αλλά όχι όλοι οι ενυδρείοι έχουν επίγνωση του γεγονότος ότι μιλάμε για σκληρότητα ανθρακικών αλάτων. Πράγματι, αν δεν έχουμε παρά να ασχοληθεί με φυσικά γλυκά ύδατα στα οποία η ανθρακική σκληρότητα, κατά κανόνα, έχει κάνει μια σημαντική συμβολή στη συνολική, δεν μπορεί να σκεφτεί, αλλά εδώ στην τεχνητά παρασκευασμένα νερό μπορεί όλα να είναι διαφορετικά. Για παράδειγμα, η προσθήκη χλωριούχου ασβεστίου θα αυξήσει την σκληρότητα του νερού, αλλά όχι το pH. Το γεγονός ότι τα φυσικά νερά συνήθως έχουν μια ασθενή αλκαλική ενεργή αντίδραση συνδέεται ακριβώς με την παρουσία ιόντων υδρογονάνθρακα σε αυτά. Μαζί με διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται σε νερό, σχηματίζουν ένα καρβονικό ρυθμιστικό σύστημα οξέως-διττανθρακικού, η οποία σταθεροποιεί τις περισσότερες τιμές αλκαλικό ρΗ στο νερό από τη υψηλότερη είναι η συγκέντρωση των υδρογονανθράκων (ανθρακικό σκληρότητα). Για να καταλάβετε γιατί συμβαίνει αυτό και να επιλέξετε τις βέλτιστες τιμές ακαμψίας άνθρακα για ένα ενυδρείο, θα πρέπει να αναφερθείτε ξανά στον τύπο Henderson-Hasselbach.

* Οι κλασικές αναλογίες ενός ενυδρείου έχουν ως εξής: το πλάτος είναι ίσο ή όχι περισσότερο από ένα τέταρτο μικρότερο από το ύψος. Το ύψος δεν υπερβαίνει τα 50 cm. Ωστόσο, κατ 'αρχήν, δεν είναι περιορισμένο σε μήκος. Ένα παράδειγμα είναι ένα ενυδρείο μήκους 1 m, πλάτους 40 cm και ύψους 50 cm. Η βιολογική ισορροπία σε μια τέτοια δεξαμενή νερού δωματίου θα καθιερωθεί σχετικά εύκολα.

** Σε ισορροπία με τον ατμοσφαιρικό αέρα, κατανοούμε την κατάσταση του νερού όταν οι συγκεντρώσεις (τάσεις) αερίων που διαλύονται σε αυτό αντιστοιχούν στις μερικές πιέσεις αυτών των αερίων στην ατμόσφαιρα. Εάν μειωθεί η πίεση ενός αερίου, τα μόρια του αερίου θα αρχίσουν να αφήνουν το νερό μέχρι να επιτευχθεί και πάλι η συγκέντρωση ισορροπίας. Αντίθετα, αν η μερική πίεση του αερίου πάνω από το νερό αυξάνεται, τότε μια μεγαλύτερη ποσότητα αυτού του αερίου θα διαλυθεί στο νερό.

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

Φυσικές και χημικές ιδιότητες διοξειδίου του άνθρακα

Formula - CO₂. Μοριακή μάζα - 44 g / mol.

Χημικές ιδιότητες του διοξειδίου του άνθρακα

Το διοξείδιο του άνθρακα ανήκει στην κατηγορία των οξίνων οξέων, δηλ. όταν αλληλεπιδρά με το νερό, σχηματίζει ένα οξύ, το οποίο ονομάζεται άνθρακας. Το ανθρακικό οξύ είναι χημικά ασταθές και κατά τη στιγμή του σχηματισμού αποσυντίθεται αμέσως στα συστατικά του, δηλ. η αντίδραση της αλληλεπίδρασης διοξειδίου του άνθρακα με νερό είναι αναστρέψιμη:

Όταν θερμαίνεται, το διοξείδιο του άνθρακα αποσυντίθεται σε μονοξείδιο του άνθρακα και οξυγόνο:

Όπως και με όλα τα όξινα οξείδια, το διοξείδιο του άνθρακα χαρακτηρίζεται από αντιδράσεις αλληλεπίδρασης με βασικά οξείδια (που σχηματίζονται μόνο από ενεργά μέταλλα) και βάσεις:

Το διοξείδιο του άνθρακα δεν υποστηρίζει την καύση, μόνο τα ενεργά μέταλλα καίγονται σε αυτό:

CO₂ + 2Mg = C + 2MgO (t).

CO₂ + 2Ca = C + 2CaO (t).

Το διοξείδιο του άνθρακα αντιδρά με απλές ουσίες όπως το υδρογόνο και ο άνθρακας:

Όταν το διοξείδιο του άνθρακα αλληλεπιδρά με τα υπεροξείδια των ενεργών μετάλλων, σχηματίζονται ανθρακικά άλατα και απελευθερώνεται οξυγόνο:

Μια ποιοτική αντίδραση στο διοξείδιο του άνθρακα είναι η αντίδραση της αλληλεπίδρασής του με το ασβέστιο (γάλα), δηλ. με υδροξείδιο του ασβεστίου, όπου σχηματίζεται ένα λευκό ίζημα - ανθρακικό ασβέστιο:

Φυσικές ιδιότητες διοξειδίου του άνθρακα

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι μια αέρια ουσία χωρίς χρώμα ή οσμή. Βαρύτερο από τον αέρα. Θερμική αντοχή. Όταν συμπιέζεται και ψύχεται εύκολα πηγαίνει σε υγρή και στερεή κατάσταση. Το διοξείδιο του άνθρακα σε στερεή κατάσταση συσσωμάτωσης ονομάζεται "ξηρός πάγος" και εξάγεται εύκολα σε θερμοκρασία δωματίου. Το διοξείδιο του άνθρακα είναι ελάχιστα διαλυτό στο νερό, μερικώς αντιδρά με αυτό. Πυκνότητα - 1,977 g / l.

Παραγωγή και χρήση διοξειδίου του άνθρακα

Υπάρχουν βιομηχανικές και εργαστηριακές μέθοδοι για την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα. Έτσι, στη βιομηχανία λαμβάνεται με καύση ασβεστόλιθου (1), και στο εργαστήριο, με τη δράση ισχυρών οξέων σε ανθρακικά άλατα (2):

Το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται σε τρόφιμα (ανθρακούχο λεμονάδα), χημικά (έλεγχος θερμοκρασίας στην παραγωγή συνθετικών ινών), μεταλλουργικές (προστασία του περιβάλλοντος, π.χ., κατακρήμνιση καφέ αερίου) και σε άλλες βιομηχανίες.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

Γράφουμε την εξίσωση της διάλυσης ασβεστόλιθου σε νιτρικό οξύ:

Περιεκτικότητα καθαρού (χωρίς πρόσμειξη) ανθρακικού ασβεστίου σε ασβεστόλιθο:

ω (CaCO₃)_cl = 100% - ω_{ανάμειξη} = 100% - 8% = 92% = 0,92.

Στη συνέχεια, η μάζα καθαρού ανθρακικού ασβεστίου:

Η ποσότητα ανθρακικού ασβεστίου είναι:

n (CaCO₃) = 82,8 / 100 = 0,83 mol.

Η μάζα του νιτρικού οξέος στο διάλυμα θα είναι ίση με:

m (hno₃) = 200 χ 10/100% = 20 γρ.

Η ποσότητα νιτρικού οξέος ασβεστίου είναι:

n (hno₃) = 20/63 = 0,32 mol.

Συγκρίνοντας τον αριθμό των ουσιών που εισήλθαν στην αντίδραση, διαπιστώνουμε ότι το νιτρικό οξύ είναι σε μικρή ποσότητα, επομένως κάνουμε περαιτέρω υπολογισμούς για το νιτρικό οξύ. Σύμφωνα με την εξίσωση αντίδρασης η (ΗΝΟ₃): n (CO₂) = 2: 1, επομένως n (CO₂) = 1/2 × n (HNO₃) = 0,16 mol. Στη συνέχεια, ο όγκος του διοξειδίου του άνθρακα θα είναι ίσος με:

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

Τι είναι το CO2;

Τι είναι το διοξείδιο του άνθρακα;

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι γνωστό κυρίως στην αέρια του κατάσταση, δηλ. ως διοξείδιο του άνθρακα με απλό χημικό τύπο CO2. Σε αυτή τη μορφή, υπάρχει σε κανονικές συνθήκες - σε ατμοσφαιρική πίεση και "κανονικές" θερμοκρασίες. Αλλά με αυξημένη πίεση, πάνω από 5.850 kPa (όπως για παράδειγμα η πίεση στο βάθος της θάλασσας περίπου 600 m), το αέριο αυτό μετατρέπεται σε υγρό. Και με ισχυρή ψύξη (μείον 78,5 ° C), κρυσταλλώνει και γίνεται ο λεγόμενος ξηρός πάγος, ο οποίος χρησιμοποιείται ευρέως στο εμπόριο για την αποθήκευση κατεψυγμένων τροφίμων στα ψυγεία.

Υγρό διοξείδιο του άνθρακα και ξηρός πάγος λαμβάνονται και χρησιμοποιούνται στην ανθρώπινη δραστηριότητα, αλλά αυτές οι μορφές είναι ασταθείς και εύκολα αποσυντίθενται.

Αλλά το αέριο διοξείδιο του άνθρακα διανέμεται παντού: απελευθερώνεται κατά την αναπνοή των ζώων και των φυτών και αποτελεί σημαντικό μέρος της χημικής σύνθεσης της ατμόσφαιρας και του ωκεανού.

Ιδιότητες του διοξειδίου του άνθρακα

Το διοξείδιο του άνθρακα CO2 είναι άχρωμο και άοσμο. Υπό κανονικές συνθήκες, δεν έχει γεύση. Ωστόσο, όταν εισπνέετε υψηλές συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα, μπορείτε να αισθανθείτε μια ξινή γεύση στο στόμα σας, που προκαλείται από το γεγονός ότι το διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται στις βλεννώδεις μεμβράνες και στο σάλιο, σχηματίζοντας μια ασθενή λύση του ανθρακικού οξέος.

Παρεμπιπτόντως, η ικανότητα του διοξειδίου του άνθρακα να διαλύεται στο νερό χρησιμοποιείται για την παραγωγή αεριούχου νερού. Οι φυσαλίδες λεμονιών είναι το ίδιο διοξείδιο του άνθρακα. Η πρώτη συσκευή για κορεσμό του CO2 ανακαινίστηκε το 1770 και ήδη το 1783 η επιχείρηση Swiss, Jacob Schwepp, ξεκίνησε τη βιομηχανική παραγωγή σόδας (το εμπορικό σήμα Schweppes εξακολουθεί να υπάρχει).

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι 1,5 φορές βαρύτερο από τον αέρα, επομένως τείνει να "καθιζάνει" στα χαμηλότερα στρώματα του, εάν ο χώρος δεν αερίζεται καλά. Το φαινόμενο "σπήλαιο σκυλιών" είναι γνωστό, όπου το CO2 εκπέμπεται απευθείας από το έδαφος και συσσωρεύεται σε ύψος περίπου μισού μέτρου. Ένας ενήλικας, που μπαίνει σε μια τέτοια σπηλιά, στο ύψος της ανάπτυξής του δεν αισθάνεται περίσσεια διοξειδίου του άνθρακα, αλλά τα σκυλιά βρίσκονται απευθείας σε ένα παχύ στρώμα διοξειδίου του άνθρακα και δηλητηριάζονται.

Το CO2 δεν υποστηρίζει καύση, επομένως χρησιμοποιείται σε πυροσβεστήρες και συστήματα πυρόσβεσης. Η εστίαση με την κατάσβεση ενός κεριού που καίγεται με τα περιεχόμενα ενός υποτιθέμενου κενού γυαλιού (και στην πραγματικότητα του διοξειδίου του άνθρακα) βασίζεται ακριβώς σε αυτή την ιδιότητα του διοξειδίου του άνθρακα.

Διοξείδιο του άνθρακα στη φύση: φυσικές πηγές

Το διοξείδιο του άνθρακα στη φύση σχηματίζεται από διάφορες πηγές:

• Η αναπνοή των ζώων και των φυτών.
  Κάθε φοιτητής γνωρίζει ότι τα φυτά απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα CO2 από τον αέρα και το χρησιμοποιούν στη φωτοσύνθεση. Ορισμένες νοικοκυρές προσπαθούν από μια πληθώρα εσωτερικών φυτών για να εξιλεώσουν τις ελλείψεις του εξαερισμού. Ωστόσο, τα φυτά όχι μόνο απορροφούν, αλλά εκπέμπουν επίσης διοξείδιο του άνθρακα χωρίς το φως - αυτό είναι μέρος της διαδικασίας αναπνοής. Επομένως, η ζούγκλα σε μια ανεπαρκώς αεριζόμενο υπνοδωμάτιο δεν είναι καλή ιδέα: το βράδυ το επίπεδο CO2 θα αυξηθεί ακόμη περισσότερο.
• Ηφαιστειακή δραστηριότητα.
  Το διοξείδιο του άνθρακα αποτελεί συστατικό των ηφαιστειακών αερίων. Σε περιοχές υψηλής ηφαιστειακής δραστηριότητας, το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να εκπέμπεται απευθείας από το έδαφος - από ρωγμές και βλάβες που ονομάζονται θρόμβοι. Η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στις κοιλάδες με μοφτά είναι τόσο υψηλή που πολλά μικρά ζώα πεθαίνουν εκεί.
• Αποσύνθεση οργανικής ύλης.
  Το διοξείδιο του άνθρακα σχηματίζεται κατά την καύση και την αποσύνθεση της οργανικής ύλης. Ογκομετρικές φυσικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα συνοδεύουν τις δασικές πυρκαγιές.

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι "αποθηκευμένο" στη φύση με τη μορφή ενώσεων άνθρακα στα ορυκτά: άνθρακας, πετρέλαιο, τύρφη, ασβεστόλιθος. Τα γιγαντιαία αποθέματα CO2 βρίσκονται σε διαλυμένη μορφή στους ωκεανούς του πλανήτη.

Η απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα από μια ανοιχτή δεξαμενή μπορεί να οδηγήσει σε μια λινολογική καταστροφή, όπως συνέβη για παράδειγμα το 1984 και το 1986. στις λίμνες Manoun και Nyos στο Καμερούν. Και οι δύο λίμνες σχηματίστηκαν στη θέση των ηφαιστειακών κρατήρων - είναι πλέον εξαφανισμένες, αλλά βαθιά στο ηφαιστειακό μάγμα εκπέμπουν ακόμη διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο ανεβαίνει στα νερά των λιμνών και διαλύεται σε αυτά. Ως αποτέλεσμα ορισμένων κλιματικών και γεωλογικών διαδικασιών, η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στα ύδατα υπερέβη την κρίσιμη τιμή. Μια τεράστια ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα εκπέμφθηκε στην ατμόσφαιρα, η οποία, όπως μια χιονοστιβάδα, κατέβηκε στις πλαγιές του βουνού. Περίπου 1.800 άτομα έγιναν θύματα καταστροφών σε λιμνονομικές καταστροφές στις λίμνες του Καμερούν.

Τεχνητές πηγές διοξειδίου του άνθρακα

Οι κύριες ανθρωπογενείς πηγές διοξειδίου του άνθρακα είναι:

• βιομηχανικές εκπομπές που συνδέονται με τις διεργασίες καύσης ·
• οδικές μεταφορές.

Παρά το γεγονός ότι το μερίδιο των φιλικών προς το περιβάλλον μεταφορών στον κόσμο αυξάνεται, η μεγάλη πλειοψηφία του παγκόσμιου πληθυσμού δεν θα έχει σύντομα την ευκαιρία (ή επιθυμία) να στραφεί σε νέα αυτοκίνητα.

Η ενεργός αποψίλωση των δασών για βιομηχανικούς σκοπούς οδηγεί επίσης σε αύξηση της συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα του διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα.

Διοξείδιο του άνθρακα στο ανθρώπινο σώμα

Το CO2 είναι ένα από τα τελικά προϊόντα του μεταβολισμού (η διάσπαση της γλυκόζης και του λίπους). Εκκρίνεται στους ιστούς και μεταφέρεται από την αιμοσφαιρίνη στους πνεύμονες μέσω των οποίων εκπνέεται. Περίπου το 4,5% του διοξειδίου του άνθρακα (45.000 ppm) στον αέρα που εκπνέει ένα άτομο είναι 60-110 φορές περισσότερο από ό, τι στην εισπνεόμενη.

Το διοξείδιο του άνθρακα παίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της παροχής αίματος και της αναπνοής. Η αύξηση του επιπέδου CO2 στο αίμα οδηγεί στο γεγονός ότι τα τριχοειδή αγγεία αναπτύσσονται αφήνοντας περισσότερο αίμα, το οποίο παρέχει οξυγόνο στους ιστούς και απομακρύνει το διοξείδιο του άνθρακα.

Το αναπνευστικό σύστημα διεγείρεται επίσης από την αύξηση της περιεκτικότητας σε διοξείδιο του άνθρακα και όχι από την έλλειψη οξυγόνου, όπως φαίνεται. Στην πραγματικότητα, η έλλειψη οξυγόνου δεν γίνεται αισθητή για μεγάλο χρονικό διάστημα από το σώμα και είναι πολύ πιθανό ότι κάποιος θα χάσει τη συνείδησή του στον αραιό αέρα πριν αισθανθεί την έλλειψη αέρα. Η διεγερτική ιδιότητα του CO2 χρησιμοποιείται σε συσκευές τεχνητής αναπνοής: το διοξείδιο του άνθρακα αναμειγνύεται με οξυγόνο εκεί για να "ενεργοποιήσει" το αναπνευστικό σύστημα.

Διοξείδιο του άνθρακα και εμείς: τι είναι επικίνδυνο με το CO2

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι απαραίτητο για το ανθρώπινο σώμα καθώς και για το οξυγόνο. Αλλά ακριβώς όπως και με το οξυγόνο, ένα πλεόνασμα διοξειδίου του άνθρακα βλάπτει την ευημερία μας.

Μια υψηλή συγκέντρωση CO2 στον αέρα οδηγεί σε δηλητηρίαση του σώματος και προκαλεί κατάσταση υπερκαπνίας. Με υπερκαπνία, ένα άτομο έχει δυσκολία στην αναπνοή, ναυτία, κεφαλαλγία και μπορεί να χάσει ακόμη και τη συνείδηση. Εάν η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα δεν μειωθεί, τότε η στροφή της υποξίας - η πείνα με οξυγόνο. Το γεγονός είναι ότι τόσο το διοξείδιο του άνθρακα όσο και το οξυγόνο κινούνται γύρω από το σώμα με την ίδια "μεταφορά" - αιμοσφαιρίνη. Κανονικά, "ταξιδεύουν" μαζί, συνδέονται με διαφορετικά σημεία του μορίου αιμοσφαιρίνης. Ωστόσο, μια αυξημένη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα μειώνει την ικανότητα του οξυγόνου να δεσμεύεται στην αιμοσφαιρίνη. Η ποσότητα οξυγόνου στο αίμα μειώνεται και παρουσιάζεται υποξία.

Τέτοιες ανθυγιεινές επιδράσεις στο σώμα προέρχονται από την εισπνοή αέρα με περιεκτικότητα σε CO2 άνω των 5.000 ppm (για παράδειγμα, μπορεί να είναι ο αέρας στα ορυχεία). Στην αλήθεια, στη συνηθισμένη ζωή, δεν συναντούμε σχεδόν ποτέ τέτοιο αέρα. Ωστόσο, μια πολύ χαμηλότερη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα δεν επηρεάζει καλύτερα την υγεία.

Σύμφωνα με τα συμπεράσματα μερικών μελετών, ήδη 1,000 ppm CO2 προκαλούν κόπωση και κεφαλαλγία στα μισά από τα άτομα. Πολλοί άνθρωποι αρχίζουν να νιώθουν τη θαμπή και δυσφορία ακόμη και νωρίτερα. Με μια περαιτέρω αύξηση της συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα σε 1 500 - 2 500 ppm, η αποτελεσματικότητα είναι σημαντικά μειωμένη, ο εγκέφαλος είναι "τεμπέλης" για να αναλάβει πρωτοβουλία, να επεξεργαστεί πληροφορίες και να πάρει αποφάσεις.

Και αν το επίπεδο των 5.000 ppm είναι σχεδόν αδύνατο στην καθημερινή ζωή, τότε 1.000 και ακόμη 2.500 ppm μπορεί εύκολα να αποτελούν μέρος της πραγματικότητας του σύγχρονου ανθρώπου. Το πείραμά μας στο σχολείο έδειξε ότι σε σπάνια αεριζόμενες σχολικές τάξεις το επίπεδο CO2 για ένα σημαντικό μέρος του χρόνου παραμένει πάνω από 1.500 ppm και μερικές φορές πηδά πάνω από 2.000 ppm. Υπάρχει κάθε λόγος να υποθέσουμε ότι σε πολλά γραφεία και ακόμη και διαμερίσματα η κατάσταση είναι παρόμοια.

Οι φυσιολόγοι θεωρούν 800 ppm ασφαλείς για την ανθρώπινη ευημερία ως επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα.

Μια άλλη μελέτη βρήκε μια σχέση μεταξύ των επιπέδων CO2 και του οξειδωτικού στρες: όσο υψηλότερο είναι το επίπεδο του διοξειδίου του άνθρακα, τόσο περισσότερο υποφέρουμε από το οξειδωτικό στρες, το οποίο καταστρέφει τα κύτταρα του σώματός μας.

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

Το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό δημιουργούν ένα μείγμα σε μια φιάλη σόδα;

Πώς μπορεί να τοποθετηθεί τόσο πολύ αέριο σε ένα υγρό και γιατί ξεκινάει να βγαίνει όταν ανοίγει το καπάκι;

Το διοξείδιο του άνθρακα, που αντλείται ή τοποθετείται με κάποιο άλλο τρόπο σε δοχείο με συνηθισμένο νερό υπό πίεση, δεν σχηματίζει "μείγμα", αλλά ένα διαυγές διάλυμα. Σε αυτή τη λύση, το διοξείδιο του άνθρακα είναι κυρίως με τη μορφή μορίων CO2 και εν μέρει και με τη μορφή προϊόντων χημικής αλληλεπίδρασης διοξειδίου του άνθρακα με θετικά φορτισμένα με νερό κατιόντα υδρογόνου H + και αρνητικά φορτισμένα υδρογονανθρακικά ιόντα HCO3- και με μικρό αριθμό μορίων ανθρακικού οξέος H2C03. Η ποσότητα του διαλυμένου αερίου υπακούει στον νόμο του Henry - όσο μεγαλύτερη είναι η μερική πίεση του αερίου (δηλαδή η πίεση χωρίς να λαμβάνονται υπόψη άλλα αέρια, συμπεριλαμβανομένου του αέρα) πάνω από το διάλυμα, τόσο περισσότερο αέριο διαλύεται. Η σταθερά του Henry για διοξείδιο του άνθρακα και νερό είναι γνωστή. Εάν, για παράδειγμα, το διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνεται από ένα δοχείο από χάλυβα σε ένα σιφόνι λίτρα με 0,9 λίτρα νερού (περιέχει 8,8 g, το οποίο είναι εύκολο να προσδιοριστεί με ζύγιση, το αέριο σε αυτό βρίσκεται υπό πίεση σε υγρή κατάσταση), τότε σύμφωνα με τον νόμο του Henry, θα μεταφέρει περίπου το 85% του αερίου και το υπόλοιπο θα παραμείνει πάνω από το διάλυμα με τη μορφή συμπιεσμένου αερίου. Η μερική πίεση του θα είναι περίπου 5,5 atm (και άλλη 1 ατμόσφαιρα αέρα που σιφωνίστηκε με νερό πριν από την πρόσληψη διοξειδίου του άνθρακα). Εάν γεμίσετε το σιφόνι στην κορυφή, η πίεση πάνω από το νερό θα αυξηθεί ελαφρά. Παρεμπιπτόντως, η οξύτητα ενός υδατικού διαλύματος CO2 (ρΗ από 3,3 έως 3,7, ανάλογα με την πίεση) είναι πολύ μικρότερη από την οξύτητα του γαστρικού χυμού. Ως εκ τούτου, ακόμη και ένα συμπυκνωμένο υδατικό διάλυμα ανθρακικού οξέος μπορεί να πιει χωρίς φόβο. Εάν ανοίξει ένα σιφόνι ή μια φιάλη με ανθρακούχο νερό, η πίεση πάνω από το διάλυμα πέφτει απότομα και γίνεται ίση με την ατμοσφαιρική. Την ίδια στιγμή, σύμφωνα με τον ίδιο νόμο του Henry, η διαλυτότητα του αερίου επίσης πέφτει απότομα, θα αρχίσει να ξεχωρίζει με τη μορφή φυσαλίδων σε ένα υγρό, το οποίο θα επιπλέει προς τα πάνω και προς τα έξω στον αέρα. Σε αυτή την περίπτωση, τα ιόντα Η + και ΗΟΟ3- συνδυάζονται για να σχηματίσουν το ανθρακικό οξύ H2CO3, το οποίο αποσυντίθεται με την απελευθέρωση του CO2 (δηλ. Οι διεργασίες είναι "στην αντίθετη κατεύθυνση"). Και πάλι: ο σταθερός Henry εξαρτάται έντονα από τη θερμοκρασία. Σε ζεστό νερό, η διαλυτότητα του διοξειδίου του άνθρακα είναι πολύ λιγότερο, και σε παγωμένο νερό - περισσότερο. Εάν θερμαίσετε ένα μη φουσκωμένο μπουκάλι με σόδα, η πίεση του αερίου σε αυτό θα αυξηθεί σημαντικά.

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

Προσθήκη αριθ

Όλα για τα συμπληρώματα και τα τρόφιμα

E290 - Διοξείδιο του άνθρακα

Προέλευση:

Κατηγορία προσθέτων:

Κίνδυνος:

διοξείδιο του άνθρακα, E290, διοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα.

Το συμπλήρωμα διατροφής E290 (διοξείδιο του άνθρακα) χρησιμοποιείται στη βιομηχανία τροφίμων ως συντηρητικό, ρυθμιστής οξύτητας και αντιοξειδωτικό. Στην καθημερινή ζωή, το πρόσθετο E290 είναι καλύτερα γνωστό ως διοξείδιο του άνθρακα.

Σύμφωνα με τις φυσικές του ιδιότητες, το διοξείδιο του άνθρακα είναι ένα άχρωμο αέριο, άοσμο και με ελαφρώς ξινή γεύση. Το πρόσθετο E290 μπορεί να διαλυθεί σε νερό για να σχηματίσει ασθενές ανθρακικό οξύ. Χημικός τύπος διοξειδίου του άνθρακα: CO₂.

Σε βιομηχανική κλίμακα, το διοξείδιο του άνθρακα παράγεται από καυσαέρια απορροφώντας το με ανθρακικό κάλιο ή μονοαιθανολαμίνη. Για το σκοπό αυτό, ένα μείγμα βιομηχανικών αερίων διέρχεται μέσω ενός διαλύματος ανθρακικού καλίου. Το διοξείδιο του άνθρακα απορροφάται από αυτό το διάλυμα, σχηματίζοντας ένα υδρογονάνθρακα. Στη συνέχεια, το διάλυμα όξινου ανθρακικού άλατος θερμαίνεται ή υποβάλλεται σε μειωμένη πίεση, ως αποτέλεσμα του οποίου απελευθερώνεται καθαρό ανθρακικό οξύ από αυτό.

Επιπλέον, το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να παραχθεί σε ειδικές εγκαταστάσεις για τον διαχωρισμό του αέρα, ως παραπροϊόν στην εξαγωγή καθαρού οξυγόνου, αργού και αζώτου.

Σε εργαστηριακές ποσότητες, το διοξείδιο του άνθρακα παράγεται σε μικρές ποσότητες αντιδρώντας ανθρακικά με οξέα. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της αντίδρασης κιμωλίας με υδροχλωρικό οξύ, εμφανίζεται ο σχηματισμός ασταθούς ανθρακικού οξέος, ακολουθούμενη από την αποσύνθεση του σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό:

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι μέρος της ατμόσφαιρας και πολλά ζωντανά κύτταρα του σώματός μας. Για το λόγο αυτό, το πρόσθετο E290 μπορεί να χαρακτηριστεί ως σχετικά αβλαβή πρόσθετα τροφίμων.

Ωστόσο, πρέπει να θυμόμαστε ότι το διοξείδιο του άνθρακα συμβάλλει στην επιταχυνόμενη απορρόφηση διαφόρων ουσιών στο γαστρικό βλεννογόνο. Αυτή η επίδραση εκδηλώνεται στην ταχεία δηλητηρίαση ως αποτέλεσμα της χρήσης ανθρακούχων αλκοολούχων ποτών.

Επιπλέον, τα ανθρακούχα ποτά δεν είναι τίποτα περισσότερο από ένα ασθενές ανθρακικό οξύ. Ως εκ τούτου, η υπερβολική κατανάλωση ποτών που περιέχουν συμπληρώματα E290 αντενδείκνυται για άτομα με νόσο του στομάχου και του γαστρεντερικού σωλήνα (έλκη, γαστρίτιδα).

Υπάρχουν περισσότερες ακίνδυνες «παρενέργειες» των επιδράσεων του διοξειδίου του άνθρακα στο σώμα. Έτσι, όταν πίνουμε ανθρακούχα ποτά, οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν πικρία και "φούσκωμα".

Υπάρχει μια άλλη άποψη σχετικά με τη βλάβη του προσθέτου τροφίμων E290. Τα ισχυρά ανθρακούχα ποτά μπορούν να προωθήσουν το "πλύσιμο" του ασβεστίου από τα οστά του σώματος.

Στη βιομηχανία τροφίμων, το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται ως συντηρητικό E290 στην παραγωγή αλκοολούχων και μη αλκοολούχων ποτών. Το ανθρακικό οξύ που σχηματίζεται από την αντίδραση διοξειδίου του άνθρακα με νερό έχει απολυμαντικό και αντιμικροβιακό αποτέλεσμα.

Κατά το ψήσιμο, το πρόσθετο E290 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως σκόνη ψησίματος, παρέχοντας φλιτζάνι στα προϊόντα αρτοποιίας.

Το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή αμπελοοινικών προϊόντων. Με τη ρύθμιση της ποσότητας διοξειδίου του άνθρακα στο πολτό κρασιού, η ζύμωση μπορεί να ελεγχθεί.

Επίσης, το μονοξείδιο του άνθρακα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως προστατευτικό αέριο κατά την αποθήκευση και τη μεταφορά διαφόρων προϊόντων διατροφής.

Άλλες χρήσεις διοξειδίου του άνθρακα:

• στην παραγωγή συγκόλλησης ως προστατευτική ατμόσφαιρα.
• σε ψύξη με τη μορφή "ξηρού πάγου".
• σε συστήματα πυρόσβεσης
• σε πεπιεσμένο αέρα κυλίνδρων αερίου

Το πρόσθετο E290 επιτρέπεται να χρησιμοποιείται στη βιομηχανία τροφίμων σε όλες σχεδόν τις χώρες του κόσμου, συμπεριλαμβανομένης της Ουκρανίας και της Ρωσικής Ομοσπονδίας.

http://dobavkam.net/additives/e290

Σύστημα διοξειδίου του άνθρακα και ανθρακικού νερού

Πολλοί υδατοκαλλιεργητές γνωρίζουν τις συστάσεις για τη χρήση νερού που είναι μαλακότερο και πιο όξινο από ότι για το νερό ενυδρείου για ψάρια αναπαραγωγής. Για το σκοπό αυτό, είναι καλό να χρησιμοποιείτε απεσταγμένο νερό, μαλακό και ελαφρώς όξινο, το ανακατεύετε με νερό από το ενυδρείο. Αλλά αποδεικνύεται ότι στην περίπτωση αυτή, η σκληρότητα του νερού πηγής μειώνεται ανάλογα με την αραίωση και το ρΗ παραμένει σχεδόν αμετάβλητο. Η ιδιότητα να διατηρείται η τιμή του ρΗ, ανεξάρτητα από το βαθμό αραίωσης, ονομάζεται buffering. Σε αυτό το άρθρο θα παρουσιάσουμε τα κύρια συστατικά των ρυθμιστικών συστημάτων νερού ενυδρείων: οξύτητα νερού - pH, περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα - CO₂, ανθρακική "σκληρότητα" - dKN (η τιμή αυτή υποδεικνύει την περιεκτικότητα υδρογονανθρακικών ιόντων HCO σε νερό₃ -. στην αλιευτική υδροχημεία, αυτή η παράμετρος ονομάζεται αλκαλικότητα), ολική σκληρότητα - dGH (για απλότητα, θεωρείται ότι είναι μόνο ιόντα ασβεστίου - Ca ++). Ας συζητήσουμε την επίδρασή τους στη χημική σύνθεση του φυσικού νερού και του νερού ενυδρείου, τις πραγματικές ιδιότητες του ρυθμιστή, καθώς και τον μηχανισμό της επίδρασης των παραμέτρων που εξετάζονται στον οργανισμό των ψαριών. Οι περισσότερες από τις χημικές αντιδράσεις που αναφέρονται παρακάτω είναι αναστρέψιμες, επομένως είναι σημαντικό να εξοικειωθείτε πρώτα με τις χημικές ιδιότητες των αναστρέψιμων αντιδράσεων. Είναι βολικό να το κάνετε αυτό με το παράδειγμα του νερού και του pH.

• 6. CO₂ και φυσιολογία της αναπνοής των ψαριών ενυδρείου
• 7. Μίνι-εργαστήριο
• 8. Αναφορές

1. Σχετικά με τη χημική ισορροπία, τις μονάδες μέτρησης και το pH

Αν και το νερό είναι ασθενές, είναι ακόμα ένας ηλεκτρολύτης, δηλ. Είναι ικανός για διάσταση, που περιγράφεται από την εξίσωση

Αυτή η διαδικασία είναι αντιστρεπτή, δηλ.

Από χημική άποψη, το ιόν υδρογόνου Η + είναι πάντα ένα οξύ. Τα ιόντα που είναι ικανά να δεσμεύουν, το εξουδετερωτικό οξύ (Η +) είναι βάσεις. Στο παράδειγμα μας, πρόκειται για ιόντα υδροξυλίου (ΟΗ -), αλλά στην πρακτική του ενυδρείου, όπως θα φανεί παρακάτω, η κυρίαρχη βάση είναι το HCO υδρογονανθρακικού ιόντος₃ -, ανθρακικού ιόντος "ακαμψία". Και οι δύο αντιδράσεις προχωρούν με αρκετά μετρήσιμους ρυθμούς που καθορίζονται από τη συγκέντρωση: οι ρυθμοί των χημικών αντιδράσεων είναι ανάλογοι με το προϊόν των συγκεντρώσεων των αντιδρώντων ουσιών. Έτσι για την αντίστροφη αντίδραση του διαχωρισμού νερού H + + ΟΗ -> Η₂Σχετικά με την ταχύτητά της θα εκφραστεί ως εξής:

K - συντελεστής αναλογικότητας, που ονομάζεται σταθερά ρυθμού αντίδρασης.
Τα αγκύλια [] - τετράγωνα υποδηλώνουν τη γραμμομοριακή συγκέντρωση μιας ουσίας, δηλ. ο αριθμός των γραμμομορίων της ουσίας σε 1 λίτρο διαλύματος. Ένα mole μπορεί να οριστεί ως το βάρος σε γραμμάρια (ή στον όγκο σε λίτρα για αέρια) 6 × 10 23 σωματιδίων (μόρια, ιόντα) μιας ουσίας - τον αριθμό Avogadro. Ένας αριθμός που δείχνει το βάρος των 6 × 10 23 σωματιδίων σε γραμμάρια είναι ίσος με τον αριθμό που υποδεικνύει το βάρος ενός μορίου σε daltons.

Έτσι, για παράδειγμα, η έκφραση [Η₂Ο] δηλώνει τη γραμμομοριακή συγκέντρωση ενός υδατικού διαλύματος... νερού. Το μοριακό βάρος του νερού είναι 18 daltons (δύο άτομα υδρογόνου στο 1d, συν ένα άτομο οξυγόνου 16d), αντίστοιχα, 1 mol (1Μ) Η₂Περίπου - 18 γραμμάρια. Στη συνέχεια, 1 λίτρο (1000 γραμμάρια) νερού περιέχει 1000: 18 = 55,56 γραμμομόρια νερού, δηλ. [Η₂O] = 55,56Μ = const.

Δεδομένου ότι η διάσταση είναι μια αναστρέψιμη διαδικασία (H₂O - H + + OH -), τότε υπό την προϋπόθεση ότι οι ταχύτητες των άμεσων και αντίστροφων αντιδράσεων είναι ίσες (V_pr= V_arr), έρχεται μια κατάσταση χημικής ισορροπίας, στην οποία τα προϊόντα αντίδρασης και τα αντιδραστήρια είναι σε σταθερές και καθορισμένες αναλογίες: Κ_pr[Η₂O] = Κ_arr[Η +] [ΗΕ -]. Εάν οι σταθερές συνδυάζονται σε ένα μέρος της εξίσωσης, και τα αντιδραστήρια στο άλλο, παίρνουμε

όπου το Κ είναι επίσης μια σταθερά και ονομάζεται σταθερά ισορροπίας.

Η τελευταία εξίσωση είναι μια μαθηματική έκφραση του λεγόμενου. ο νόμος δράσης των μαζών: σε μια κατάσταση χημικής ισορροπίας, η αναλογία των προϊόντων των συγκεντρώσεων των αντιδραστηρίων ισορροπίας είναι σταθερή. Η σταθερά ισορροπίας υποδεικνύει τις αναλογίες των χημικών ισορροπιών των αντιδραστηρίων. Γνωρίζοντας την τιμή του K, μπορεί κανείς να προβλέψει την κατεύθυνση και το βάθος της χημικής αντίδρασης. Αν K> 1, η αντίδραση προχωράει προς τα εμπρός, αν K +] [OH -] / [H₂O] = 1,8 • 10 -16. Δεδομένου ότι [H₂O] = 55.56 = const, τότε μπορεί να συνδυαστεί με το Κ στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης. Στη συνέχεια:

Η εξίσωση διάστασης ύδατος που μετατρέπεται σε μια τέτοια μορφή ονομάζεται ιοντικό προϊόν του νερού και συμβολίζεται με το Κ_w. K αξία_w παραμένει σταθερή σε οποιαδήποτε τιμή των συγκεντρώσεων Η + και ΟΗ -, δηλ. με την αυξανόμενη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου Η +, η συγκέντρωση των ιόντων υδροξυλίου - ΟΗ - μειώνεται και αντίστροφα. Έτσι, για παράδειγμα, αν [H +] = 10-6, τότε [OH -] = K_w/ [Η +] = (10-14) / (10-6) = 10-8. Αλλά Κ_w = (10-6). (10-8) = 10-14 = const. Από το ιοντικό προϊόν του νερού, προκύπτει ότι στην κατάσταση ισορροπίας [H +] = [OH -] = √K_w = √1 • 10 -14 = 10 -7 Μ.

Η μοναδικότητα της σχέσης μεταξύ της συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου και υδροξυλίου σε ένα υδατικό διάλυμα επιτρέπει μία από αυτές τις τιμές να χρησιμοποιηθεί για να χαρακτηρίσει την οξύτητα ή την αλκαλικότητα του μέσου. Συνήθως χρησιμοποιείται η τιμή της συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου Η +. Δεδομένου ότι είναι άβολο να λειτουργήσει με τιμές της τάξεως των 10-7, το 1909, ο Σουηδός χημικός Κ. Serenzen πρότεινε για τον σκοπό αυτό να χρησιμοποιήσει τον αρνητικό λογάριθμο της συγκέντρωσης των ιόντων υδρογόνου Η + και ορίστηκε το ρΗ του από lat. potentia υδρογόνου - η ισχύς του υδρογόνου: pH = -lg [H +]. Στη συνέχεια η έκφραση [H +] = 10 - 7 μπορεί να γραφτεί σύντομα ως ρΗ = 7. Δεδομένου ότι Η προτεινόμενη παράμετρος δεν έχει μονάδες, ονομάζεται μέτρο (pH). Η ευκολία της πρότασης του Serenson φαίνεται να είναι προφανής, αλλά επικρίθηκε από τους συγχρόνους για την ασυνήθιστη αντίστροφη σχέση μεταξύ της συγκέντρωσης των ιόντων υδρογόνου Η + και της τιμής του ρΗ: με αυξανόμενη συγκέντρωση Η +, δηλ. με την αύξηση της οξύτητας του διαλύματος, η τιμή του pH μειώνεται. Από το ιοντικό προϊόν του νερού, προκύπτει ότι το ρΗ μπορεί να λάβει τιμές από 0 έως 14 με σημείο ουδετερότητας pH = 7. Τα όργανα της ανθρώπινης γεύσης αρχίζουν να διακρίνουν την ξινή γεύση από την τιμή του ρΗ = 3,5 και κάτω.

Για τον ενυδρείο, η περιοχή pH είναι 4,5-9,5 (μόνο θα εξεταστεί παρακάτω) και η ακόλουθη κλίμακα υιοθετείται παραδοσιακά με μεταβλητή τιμολόγηση:

• pH 8 - αλκαλικό

Στην πράξη, στις περισσότερες περιπτώσεις, μια πιο χονδρική κλίμακα με μια σταθερή τιμή διαίρεσης είναι πολύ πιο ενημερωτική:

• ρΗ = 5 ± 0,5 - όξινο
• pH = 6 ± 0,5 - ελαφρώς όξινο
• pH = 7 ± 0,5 - ουδέτερο
• pH = 8 ± 0,5 - ελαφρώς αλκαλικό
• pH> 8,5 - αλκαλικό

Τα περιβάλλοντα με pH 9,5 είναι βιολογικά επιθετικά και πρέπει να θεωρούνται ακατάλληλα για τη ζωή των κατοίκων του ενυδρείου. Δεδομένου ότι το pH είναι λογαριθμική τιμή, η μεταβολή του pH κατά 1 μονάδα σημαίνει μια μεταβολή της συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου κατά 10 φορές, παράγοντα 2 φορές κατά 100 φορές κ.ο.κ.. Μια μεταβολή της συγκέντρωσης του Η + διπλασιάζει την τιμή του pH μόνο κατά 0,3 μονάδες.

Πολλά ψάρια ενυδρείων ανέχονται τις αλλαγές 100 φορές (δηλαδή 2 μονάδες pH) στην οξύτητα του νερού χωρίς ιδιαίτερη βλάβη στην υγεία. Διαχωριστές haratsinovyh και άλλα λεγόμενα. ψαριών μαλακών υδάτων, ρίχνουν τους παραγωγούς από το γενικό ενυδρείο (συχνά με ασθενώς αλκαλικό νερό) στη δεξαμενή ωοτοκίας (με ασθενώς όξινο) και πίσω χωρίς ενδιάμεση προσαρμογή. Η πρακτική δείχνει επίσης ότι οι περισσότεροι κάτοικοι βιοτόπων με όξινο νερό σε αιχμαλωσία αισθάνονται καλύτερα στο νερό με ένα pH 7,0-8,0. Ο S. Spott θεωρεί το pH 7,1-7,8 βέλτιστο για ένα ενυδρείο γλυκού νερού.

Το αποσταγμένο νερό έχει ρΗ 5,5-6,0 και όχι το αναμενόμενο ρΗ = 7. Για να αντιμετωπίσετε αυτό το παράδοξο, πρέπει να εξοικειωθείτε με την "ευγενή οικογένεια": CO₂ και των παραγώγων της.

2. CO2 ΜΕ ΕΜΠΟΡΙΟ, PH, ΚΑΙ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ ΜΟΝΑΔΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ

Σύμφωνα με τον νόμο του Henry, η περιεκτικότητα σε αέριο ενός μείγματος αέρα στο νερό είναι ανάλογη του κλάσματος του στον αέρα (μερική πίεση) και του συντελεστή απορρόφησης. Ο αέρας περιέχει έως και 0,04% CO₂, που αντιστοιχεί στη συγκέντρωσή του έως 0,4 ml / l. Αναλογία απορρόφησης CO₂ νερό = 12,7. Στη συνέχεια, 1 λίτρο νερού μπορεί να διαλύσει 0,6-0,7 ml CO₂ (ml, όχι mg!). Για λόγους σύγκρισης, ο βιολογικός αντίποδας είναι οξυγόνο, με περιεκτικότητα 20% στην ατμόσφαιρα και συντελεστή απορρόφησης 0,05, έχει διαλυτότητα 7 ml / l. Η σύγκριση των συντελεστών απορρόφησης δείχνει ότι, ενώ άλλα είναι ίσα, η διαλυτότητα του CO₂ υπερβαίνει σημαντικά τη διαλυτότητα του οξυγόνου. Ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε γιατί μια τέτοια αδικία.

Σε αντίθεση με το οξυγόνο και το άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα - CO₂, δεν είναι μια απλή ουσία, αλλά μια χημική ένωση - ένα οξείδιο. Όπως και άλλα οξείδια, αλληλεπιδρά με το νερό για να σχηματίσει ένυδρα οξείδια και, όπως και άλλα μη μέταλλα, το υδροξείδιο του είναι όξινο (ανθρακικό):

Ως αποτέλεσμα, η μεγαλύτερη σχετική διαλυτότητα του διοξειδίου του άνθρακα οφείλεται στη χημική σύνδεση με νερό, η οποία δεν συμβαίνει με οξυγόνο ή άζωτο. Εξετάστε προσεκτικά τις όξινες ιδιότητες του ανθρακικού οξέος, εφαρμόζοντας το νόμο της μαζικής δράσης και λαμβάνοντας υπόψη ότι [H₂O] = const:

εδώ Κ₁ και Κ₂ - οι σταθερές διάστασης του ανθρακικού οξέος σε στάδιο 1 και 2.

Jonah NSO₃ - ονομάζονται διττανθρακικά (στην παλαιά βιβλιογραφία, διττανθρακικά), και τα ιόντα CO₃ -- - ανθρακικά άλατα. Διάταξη του K₁ και Κ₂ υποδηλώνει ότι το ανθρακικό οξύ είναι ένα πολύ ασθενές οξύ (Κ₁ Για να₂).

Από την εξίσωση K₁ Μπορείτε να υπολογίσετε τη συγκέντρωση των ιόντων υδρογόνου H +:

Εάν εκφράσουμε τη συγκέντρωση του H + σε όρους pH, όπως έκαναν οι Henderson και Hasselbalch στην εποχή τους για τη θεωρία των ρυθμιστικών διαλυμάτων, παίρνουμε:

όπου, κατ 'αναλογία με το ρΗ, ρΚ₁ = -lgК₁ = -lg4 • 10-7 = 6.4 = const. Στη συνέχεια ρΗ = 6,4 + 1 g [ΗΟΟ₃ - ] / [CO₂]. Η τελευταία εξίσωση είναι γνωστή ως η εξίσωση Henderson-Hasselbalch. Τουλάχιστον δύο σημαντικά συμπεράσματα προκύπτουν από την εξίσωση Henderson-Hasselbalch. Πρώτον, για να αναλυθεί η τιμή του pH, είναι απαραίτητη και επαρκής γνώση των συγκεντρώσεων των συστατικών μόνο του CO.₂-συστήματος. Δεύτερον, η τιμή ρΗ προσδιορίζεται από την αναλογία των συγκεντρώσεων [HCO₃ - ] / [CO₂] και όχι το αντίστροφο.

Δεδομένου ότι το περιεχόμενο του [HCO₃ - ] άγνωστος, για να υπολογίσετε τη συγκέντρωση του Η + σε απεσταγμένο νερό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον τύπο που υιοθετήθηκε στην αναλυτική χημεία [H +] = √K₁[CO₂]. Στη συνέχεια, το pH = -lg√K₁[CO₂]. Για να εκτιμήσουμε την τιμή pH που μας ενδιαφέρει, ας επιστρέψουμε στις μονάδες μέτρησης. Από το νόμο του Henry είναι γνωστό ότι η συγκέντρωση του CO₂ σε αποσταγμένο νερό είναι 0,6 ml / l. Έκφραση [CO₂] σημαίνει τη μοριακή συγκέντρωση (βλέπε παραπάνω) διοξειδίου του άνθρακα. 1Μ CO₂ ζυγίζει 44 γραμμάρια, και υπό κανονικές συνθήκες παίρνει όγκο 22,4 λίτρα. Στη συνέχεια, για να λυθεί το πρόβλημα, είναι απαραίτητο να καθοριστεί ποιο ποσοστό του 1Μ, δηλ. από 22,4 λίτρα, συνθέτουν 0,6 ml. Εάν η συγκέντρωση του CO₂ εκφρασμένο όχι σε όγκο, αλλά σε μονάδες βάρους, δηλ. σε mg / l, τότε το επιθυμητό κλάσμα πρέπει να ληφθεί υπόψη από το γραμμομοριακό βάρος του CO₂ - από 44 γραμμάρια. Στη συνέχεια, η απαιτούμενη τιμή θα είναι:

όπου το x είναι ο όγκος (ml / l), y είναι η συγκέντρωση CO (βάρους / λίτρο)₂. Οι απλούστεροι υπολογισμοί δίνουν μια τιμή περίπου 3 • 10 -5 M CO_2, ή 0,03 mM. Τότε

η οποία είναι σύμφωνη με τις μετρούμενες τιμές.

Από την εξίσωση Henderson-Hasselbalch, μπορεί να δει κανείς πώς η τιμή pH εξαρτάται από την αναλογία [HCL₃ - ] / [CO₂]. Περίπου μπορούμε να υποθέσουμε ότι εάν η συγκέντρωση ενός συστατικού υπερβαίνει τη συγκέντρωση του άλλου κατά 100 φορές, τότε η τελευταία μπορεί να παραμεληθεί. Στη συνέχεια, με το [NSO₃ - ] / [CO₂] = 1/100 pH = 4,5, το οποίο μπορεί να θεωρηθεί ως το κατώτατο όριο για το CO₂-συστήματος. Μικρότερες τιμές ρΗ οφείλονται στην παρουσία άλλων ανόργανων οξέων, όπως θειικού, υδροχλωρικού, και όχι καρβονικού. Με το [NSO₃ - ] / [CO₂] = 1/10, ρΗ = 5,5. Με το [NSO₃ - ] / [CO₂] = 1, ή [NSO₃ - ] = [CO₂], ρΗ = 6.5. Με το [NSO₃ - ] / [CO₂] = 10, ρΗ = 7,5. Με το [NSO₃ - ] / [CO₂] = 100, ρΗ = 8,5. Πιστεύεται ότι στο ρΗ> 8,3 (το σημείο ισοδυναμίας της φαινολοφθαλεΐνης) το ελεύθερο διοξείδιο του άνθρακα στο νερό πρακτικά απουσιάζει.

3. ΦΥΣΙΚΟ ΙΔΙΟΤΗΛΕΦΩΝΟ ΚΑΙ ΑΝΘΡΑΚΑ ΑΝΘΡΑΚΑ

Στη φύση, ατμοσφαιρική υγρασία, κορεσμένη με CO₂ αέρα και να πέσει με βροχοπτώσεις, φιλτράρεται μέσω του γεωλογικού φλοιού των καιρικών συνθηκών. Θεωρείται ότι εκεί, αλληλεπιδρώντας με το μεταλλικό τμήμα της κρούστας που προκαλείται από τις καιρικές συνθήκες, εμπλουτίζεται με το λεγόμενο. τυπομορφικά ιόντα: Ca ++, Mg ++, Na +, SO₄ --, С1 - και σχηματίζει τη χημική του σύνθεση.

Ωστόσο, τα έργα του V.I. Vernadsky και Β. Β. Ο Polynov έδειξε ότι η χημική σύνθεση των επιφανειακών και υπογείων υδάτων περιοχών με υγρό και μέτρια υγρό κλίμα σχηματίζεται κυρίως από το έδαφος. Η επίδραση της κρούστας που προκαλείται από τις καιρικές συνθήκες σχετίζεται με τη γεωλογική της ηλικία, δηλ. με βαθμό έκπλυσης. Τα αποικοδομητικά υπολείμματα φυτών παρέχονται στο CO₂, NSO₃ - και τα στοιχεία τέφρας σε αναλογία που αντιστοιχεί στην περιεκτικότητά τους σε ζωντανή φυτική ύλη: τέφρα> Na> Mg. Είναι περίεργο το γεγονός ότι σχεδόν σε όλο τον κόσμο το πόσιμο νερό που χρησιμοποιείται στα υδραγωγεία περιέχει επίσης HCO διττανθρακικού ιόντος ως κυρίαρχο ανιόν.₃ -, και μεταξύ των κατιόντων, Ca ++, Na +, Mg ++, συχνά με μερικά Fe. Και τα επιφανειακά νερά υγρών τροπικών είναι γενικά εκπληκτικά ομοιόμορφα στη χημική σύνθεση, που διαφέρουν μόνο στον βαθμό της αραίωσης τους. Η σκληρότητα τέτοιων υδάτων σπάνια φθάνει σε τιμές (8 ° dGH), συνήθως διατηρώντας μέχρι και 4 ° dGH. Λόγω του γεγονότος ότι σε τέτοια ύδατα [CO₂] = [HCO₃ - ], έχουν μια ασθενώς όξινη αντίδραση και ένα ρΗ 6.0-6.5. Η αφθονία των απορριμμάτων φύλλων και η ενεργός καταστροφή τους με μεγάλη ποσότητα βροχοπτώσεων μπορεί να οδηγήσει σε πολύ υψηλή περιεκτικότητα σε CO σε τέτοια ύδατα.₂ και τις χουμικές ουσίες (φουλβικά οξέα) στην σχεδόν πλήρη απουσία στοιχείων τέφρας. Αυτά είναι τα λεγόμενα. "Μαύρα νερά" της Αμαζονίας, όπου η τιμή της τιμής του pH μπορεί να μειωθεί στο 4,5 και επιπλέον να διατηρηθεί το λεγόμενο. υγρό ρυθμιστικό διάλυμα.

Στη συντήρηση ΜΕ₂ σε φυσικά νερά επηρεάζει την κινητικότητά τους. Έτσι στα ρέοντα ύδατα της CO₂ περιέχεται σε συγκέντρωση 2-5 mg / l (μέχρι 10), ενώ στα στάσιμα νερά των βάλτων και των λίμνων οι τιμές αυτές φθάνουν σε 15-30 mg / l.

Σε ξηρές και φτωχές περιοχές βλάστησης, ο σχηματισμός της ιοντικής σύνθεσης των επιφανειακών υδάτων επηρεάζεται σημαντικά από τη γεωλογική ηλικία των πετρωμάτων που συνθέτουν την κρούστα καιρού και τη χημική τους σύνθεση. Σε αυτά, το ρΗ και οι αναλογίες των τυπομορφικών ιόντων θα διαφέρουν από αυτά που δόθηκαν παραπάνω. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται νερό με σημαντική περιεκτικότητα SO₄ - και C1 - και από κατιόντα Na + με σημαντική αναλογία Mg ++ μπορεί να επικρατήσει. Αύξηση της ολικής περιεκτικότητας σε αλάτι - μεταλλοποίηση. Ανάλογα με την περιεκτικότητα σε υδρογονάνθρακες, η τιμή pH αυτών των υδάτων κυμαίνεται κατά μέσο όρο από pH 7 ± 0,5 έως pH 8 ± 0,5 και η σκληρότητα είναι πάντα υψηλότερη από 10 ° dGH. Σε σταθερά αλκαλικά νερά, σε pH> 9, τα κύρια κατιόντα θα είναι πάντοτε Mg ++ και Na + με αξιοσημείωτη περιεκτικότητα σε κάλιο, αφού το Ca ++ καταβυθίζεται με τη μορφή ασβεστόλιθου. Από αυτή την άποψη, τα ύδατα της Μεγάλης Αφρικανικής κοιλάδας Rift, η οποία χαρακτηρίζεται από το λεγόμενο. σόδα. Ταυτόχρονα, ακόμη και τα ύδατα τέτοιων γίγαντων όπως η λίμνη Βικτόρια, Μαλάουι και Ταγγάνικα χαρακτηρίζονται από υψηλή ανοργανοποίηση και υψηλή περιεκτικότητα σε υδρογονάνθρακες που η «σκληρότητα» των ανθρακικών στα νερά τους υπερβαίνει τη συνολική σκληρότητα: dKH> dGH.

CO που περιέχεται στο νερό₂ και τα παράγωγά του, όξινα ανθρακικά και ανθρακικά άλατα, αλληλοσυνδέονται με τα λεγόμενα. ισορροπία διοξειδίου του άνθρακα:

Στις περιοχές όπου η κρούστα είναι καινούργια και περιέχει ασβεστόλιθο (CaCO₃) ισορροπία διοξειδίου του άνθρακα εκφράζεται από την εξίσωση

Εφαρμόζοντας σε αυτή την εξίσωση το νόμο δράσης των μαζών (βλέπε παραπάνω) και λαμβάνοντας υπόψη ότι [Η₂O] = const και [CaCO₃] = const (στερεά φάση), παίρνουμε:

όπου k_CO2 - σταθερά ισορροπίας διοξειδίου του άνθρακα.

Εάν οι συγκεντρώσεις των δραστικών ουσιών εκφράζονται σε χιλιοστογραμμομόρια (mM, 10-3 M), τότε_CO2 = 34.3. Από την εξίσωση K_CO2 ορατό υδρογονανθρακικό αστάθεια: απουσία CO_2, δηλ. με [CO₂] = 0, η εξίσωση δεν έχει νόημα. Ελλείψει διοξειδίου του άνθρακα, τα διττανθρακικά αποσυντίθενται σε CO.₂ και αλκαλοποιημένο νερό: HCO₃ - → HE - + ΜΕ₂. Περιεχόμενο δωρεάν CO₂ (για το "άψυχο" νερό είναι πολύ ασήμαντο), το οποίο εξασφαλίζει τη σταθερότητα μιας δεδομένης συγκέντρωσης υδρογονανθράκων σε ένα σταθερό pH, ονομάζεται ισορροπία διοξειδίου του άνθρακα - [CO₂]_σ. Συνδέεται τόσο με την περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα όσο και με dKH νερού: με αύξηση του dKH, η ποσότητα [CO₂]_σ. Περιεκτικότητα σε CO₂ σε φυσικά νερά, κατά κανόνα, είναι κοντά στην ισορροπία και αυτό το χαρακτηριστικό τους, και όχι οι τιμές dKH, dGH και pH, που διακρίνει πιο συχνά την κατάσταση των φυσικών υδάτων από το νερό ενυδρείου. Επίλυση της εξίσωσης k_CO2 σχετικά με₂, Μπορείτε να προσδιορίσετε τη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα ισορροπίας:

Δεδομένου ότι οι έννοιες της ολικής σκληρότητας, της «σκληρότητας» ανθρακικού και της οξύτητας είναι η λατρεία του γλυκού νερού, είναι ενδιαφέρον ότι οι εξισώσεις:

συνδυάστε τα σε ένα σύστημα. Διαίρεση του K_CO2 στο K_1, λαμβάνουμε τη γενικευμένη εξίσωση:

Θυμηθείτε ότι το [H +] και το pH είναι αντιστρόφως ανάλογες. Στη συνέχεια, η τελευταία εξίσωση δείχνει ότι οι παράμετροι: dGH, dKH και pH είναι άμεσα αναλογικές. Αυτό σημαίνει ότι σε μια κατάσταση κοντά στην ισορροπία του αερίου, η αύξηση της συγκέντρωσης ενός συστατικού θα οδηγήσει σε αύξηση της συγκέντρωσης των άλλων. Αυτή η ιδιότητα εμφανίζεται σαφώς όταν συγκρίνεται η χημική σύνθεση των φυσικών υδάτων διαφόρων περιοχών: τα πιο σκληρά ύδατα χαρακτηρίζονται από υψηλότερες τιμές ρΗ και dKH.

Για τα ψάρια, η βέλτιστη περιεκτικότητα σε CO₂ κάνει 1-5mg / l. Συγκεντρώσεις άνω των 15 mg / l είναι επικίνδυνες για την υγεία πολλών ειδών ψαριών ενυδρείου (βλ. Παρακάτω).

Έτσι, από την άποψη της ισορροπίας του διοξειδίου του άνθρακα, η περιεκτικότητα σε CO₂ σε φυσικά νερά πάντα κοντά στο [CO₂] σελ.

4. ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟ ΝΕΡΟ ΥΔΑΤΟΣ ΚΑΙ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΔΙΑΛΥΣΗΣ

Το νερό του ενυδρείου δεν είναι ισορροπία όσον αφορά το CO₂ καταρχήν. Μέτρηση του διοξειδίου του άνθρακα με χρήση CO₂-test σας επιτρέπει να καθορίσετε το συνολικό διοξείδιο του άνθρακα - [CO₂]_γενικά, η αξία της οποίας, κατά κανόνα, υπερβαίνει τη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα σε ισορροπία - [CO₂]_γενικά> [CO₂]_σ. Αυτή η περίσσεια ονομάζεται μη ισορροπημένο διοξείδιο του άνθρακα - [CO₂]_ner. Τότε

Και οι δύο μορφές διοξειδίου του άνθρακα, τόσο ισορροπία όσο και μη ισορροπία, δεν είναι μετρήσιμες, αλλά υπολογίζονται μόνο οι παράμετροι. Είναι διοξείδιο του άνθρακα μη ισορροπίας που παρέχει ενεργή φωτοσύνθεση των υδρόβιων φυτών και, από την άλλη πλευρά, μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα κατά τη διατήρηση ορισμένων ειδών ψαριών. Σε ένα καλά ισορροπημένο ενυδρείο, οι φυσικές καθημερινές διακυμάνσεις της περιεκτικότητας σε διοξείδιο του άνθρακα δεν οδηγούν σε πτώση της συγκέντρωσης κάτω από το [CO₂]_σ και μην ξεπερνάτε τις δυνατότητες του ρυθμιστή νερού του ενυδρείου. Όπως θα φανεί στο επόμενο κεφάλαιο, το εύρος αυτών των ταλαντώσεων δεν θα πρέπει να υπερβαίνει το ± 0,5 [CO₂]_σ. Αλλά με αύξηση της περιεκτικότητας σε διοξείδιο του άνθρακα μεγαλύτερη από 0,5 [CO₂]_σ, τη δυναμική των αξιούμενων συστατικών ΜΕ₂-Τα συστήματα - dGH, dKH και pH θα είναι πολύ διαφορετικά από τα φυσικά: η συνολική σκληρότητα (dGH) σε μια τέτοια κατάσταση αυξάνεται σε σχέση με την πτώση των τιμών pH και dΚΝ. Αυτή είναι η κατάσταση που μπορεί να διακρίνει θεμελιωδώς το νερό του ενυδρείου από το φυσικό νερό. Μία αύξηση στην dGH εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της διάλυσης του ασβεστολιθικού εδάφους. Σε ένα τέτοιο νερό, ζωτικές διεργασίες ανταλλαγής αερίων στο σώμα των ψαριών μπορούν να παρεμποδιστούν, ειδικότερα - η απομάκρυνση του CO₂, και οι αναδυόμενες παθολογικές διαδικασίες αντίδρασης συχνά οδηγούν σε σφάλματα κατά την αξιολόγηση της κατάστασης (βλ. παρακάτω). Σε ενυδρεία θαλάσσιων υφάλων, το νερό αυτό μπορεί να διαλύσει το πρόσφατα καταβυθισμένο CaCO₃ σκληρός κοραλλιογενής σκελετός, συμπεριλαμβανομένης της θέσης του τραυματισμού, που μπορεί να οδηγήσει στην αποσύνδεση του σώματος πολυπόδων από τον σκελετό και στο θάνατο του ζώου κατά τη διάρκεια της ευημερίας του ενυδρείου σύμφωνα με άλλες παραμέτρους.

Με μια πληθώρα υδρόβιων φυτών, είναι δυνατή μια κατάσταση όταν [CO₂]_γενικά ++ +Με₃ -- _(rr). Εφαρμόζοντας το νόμο δράσης των μαζών, παίρνουμε: [Ca ++] [CO₃ -- ]_(rr)/ [CaCO₃]_{(τηλεόραση)}= Κ Επειδή [CaCO₃]_{(τηλεόραση)}= const (στερεά φάση), τότε [Ca ++] [CO₃ -- ]_(rr)= Κ Δεδομένου ότι η τελευταία εξίσωση χαρακτηρίζει την ικανότητα μιας ουσίας να διαλύεται, τότε ένα τέτοιο προϊόν των συγκεντρώσεων κορεσμένων ιόντων των ελάχιστα διαλυτών ουσιών ονομαζόταν προϊόν διαλυτότητας - PR (σύγκριση με το ιοντικό προϊόν του νερού K_w).

PR_Caso3 = [Ca ++] [CO₃ -- ] = 5 • 10-9. Όπως το ιοντικό προϊόν του νερού, PR_Caso3 παραμένει σταθερή ανεξάρτητα από τις μεταβολές στη συγκέντρωση ιόντων ασβεστίου και ανθρακικών αλάτων. Στη συνέχεια, εάν υπάρχουν ασβεστόλιθοι στο έδαφος του ενυδρείου, τα ιόντα ανθρακικών θα βρίσκονται πάντοτε στο νερό σε ποσότητα που καθορίζεται από το PR_Caso3 και συνολική ακαμψία:

Υπό την παρουσία διοξειδίου του άνθρακα μη ισορροπίας σε νερό, λαμβάνει χώρα η ακόλουθη αντίδραση:

που μειώνει τη συγκέντρωση κορεσμού ανθρακικών ιόντων [CO₃ -- ]. Ως αποτέλεσμα, σύμφωνα με το προϊόν διαλυτότητας, οι αντισταθμιστικές ποσότητες CO θα ρέουν μέσα στο νερό.₃ -- από caso₃, δηλ. ο ασβεστόλιθος θα αρχίσει να διαλύεται. Δεδομένου ότι sb₂+H₂Ο = Η + + NSO₃ -, η έννοια της παραπάνω εξίσωσης μπορεί να διατυπωθεί με μεγαλύτερη ακρίβεια: CO₃ -- +Η + = NSO₃ -. Η τελευταία εξίσωση λέει ότι τα ανθρακικά άλατα στο νερό σύμφωνα με το PR_Caso3, εξουδετερώνει το οξύ (Η +) που σχηματίζεται με τη διάλυση του CO₂, οπότε το ρΗ του νερού παραμένει αμετάβλητο. Έτσι, φτάσαμε βαθμιαία στο σημείο όπου ξεκινήσαμε τη συζήτηση:

5. ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ ΚΑΡΒΟΝΤΩΝ

Οι λύσεις ονομάζονται buffer εάν διαθέτουν δύο ιδιότητες:

Α: Η τιμή του pH των διαλυμάτων δεν εξαρτάται από τη συγκέντρωσή τους ή από τον βαθμό αραίωσης τους.

Β: Προσθέτοντας οξύ (Η +) ή αλκάλιο (ΟΗ -), η τιμή του pH τους αλλάζει ελάχιστα, μέχρις ότου η συγκέντρωση ενός από τα συστατικά του ρυθμιστικού διαλύματος αλλάξει κατά περισσότερο από το ήμισυ.

Αυτές οι ιδιότητες έχουν διαλύματα που αποτελούνται από ένα ασθενές οξύ και το άλας του. Στην πρακτική ενυδρείου, το οξύ αυτό είναι διοξείδιο του άνθρακα, και το κυρίαρχο άλας του είναι το διττανθρακικό ασβέστιο - Ca (HCO₃)₂. Από την άλλη πλευρά, η αύξηση του CO₂ η παραπάνω ισορροπία είναι ισοδύναμη με την προσθήκη οξέος στο νερό - Η +, και η μείωση της συγκέντρωσής του κάτω από την ισορροπία είναι ισοδύναμη με την προσθήκη αλκαλίων - ΟΗ - (αποσύνθεση των δισανθρακικών - βλέπε παραπάνω). Η ποσότητα οξέος ή αλκαλίου που πρέπει να προστεθεί στο ρυθμιστικό διάλυμα (νερό ενυδρείου) έτσι ώστε η τιμή του pH να μεταβληθεί κατά 1 μονάδα καλείται χωρητικότητα buffer. Από αυτό προκύπτει ότι το pH του νερού ενυδρείου αρχίζει να αλλάζει νωρίτερα από ότι εξαντλείται η χωρητικότητα του ρυθμιστή, αλλά αφού εξαντληθεί η χωρητικότητα του ρυθμιστή, το pH αλλάζει ήδη με την ποσότητα του εισαγόμενου οξέος ή αλκαλίου. Η βάση του ρυθμιστικού συστήματος είναι το λεγόμενο. Η αρχή του Le Chatelier: η χημική ισορροπία μετατοπίζεται πάντοτε προς την αντίθετη κατεύθυνση από την εφαρμοζόμενη επίδραση. Εξετάστε τις ιδιότητες των συστημάτων απομόνωσης Α και Β.

Α. Η ανεξαρτησία του ρΗ των ρυθμιστικών διαλυμάτων στη συγκέντρωσή τους προκύπτει από την εξίσωση Henderson-Hasselbalch: ρΗ = ρΚ₁ +lg [HCO₃ - ] / [CO₂]. Στη συνέχεια, σε διαφορετικές συγκεντρώσεις HCO₃ - και CO₂ τη στάση τους [HCO₃ - ] / [CO₂] μπορεί να παραμείνει αμετάβλητη. Για παράδειγμα, [HCO₃ - ] / [CO₂] = 20/8 = 10/4 = 5/2 = 2,5 / 1 = 0,5 / 0,2 = 2,5, - δηλαδή, διαφορετικά ύδατα, που διαφέρουν στην τιμή της "σκληρότητας" ανθρακικού άλατος dKN και στην περιεκτικότητα του CO₂, αλλά τα περιέχουν στην ίδια αναλογία θα έχουν την ίδια τιμή pH (βλέπε επίσης ch.2). Αυτά τα ύδατα σίγουρα διαφέρουν ως προς την χωρητικότητα του ρυθμιστή: όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωση των συστατικών του ρυθμιστικού συστήματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα του ρυθμιστή και το αντίστροφο.

Οι υδατοκαλλιεργητές συναντούν αυτήν την ιδιότητα των ρυθμιστικών συστημάτων, συνήθως κατά τη διάρκεια περιόδων άνοιξης και φθινοπωρινής πλημμύρας, εάν οι σταθμοί εισαγωγής νερού τροφοδοτούνται με επιφάνεια αντί για αρτεσιανό νερό. Κατά τη διάρκεια τέτοιων περιόδων, η χωρητικότητα του νερού μπορεί να μειωθεί σε τέτοιο βαθμό ώστε ορισμένα είδη ψαριών να μην αντέχουν στην παραδοσιακή πυκνή προσγείωση. Στη συνέχεια, αρχίζουν να εμφανίζονται ιστορίες για μυστηριώδεις ασθένειες, για παράδειγμα, κλιμακωτές ή σπαθιά, και κατά των οποίων όλα τα φάρμακα είναι ανίσχυρα.

Β. Μπορείτε να μιλήσετε για τρία ρυθμιστικά συστήματα νερού νερού ενυδρείου, καθένα από τα οποία είναι σταθερό στην περιοχή pH του:

2. ρΗ = 8,3 NSO₃ - δισανθρακικού ρυθμιστικού διαλύματος

Εξετάστε την ιδιότητα Β σε δύο εκδόσεις: var. Β1 - με αυξανόμενο περιεχόμενο CO₂ και var. B2 - μειώνοντας παράλληλα το περιεχόμενό του.

B1. CO₂ αυξήσεις (στενή προσγείωση, πολύ παλιό νερό, υπερφόρτωση).

Οξικές ιδιότητες του CO₂ εκδηλώνεται στο σχηματισμό ιόντων υδρογόνου Η + όταν αλληλεπιδρά με το νερό: CO₂+H₂О → Н + + НСО₃ -. Στη συνέχεια αυξάνεται η συγκέντρωση του CO₂ ισοδύναμη με αύξηση της συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου Η +. Σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, αυτό θα οδηγήσει στην εξουδετέρωση του Η +. Στην περίπτωση αυτή, τα ρυθμιστικά συστήματα λειτουργούν ως εξής.

Ρυθμιστικό διάλυμα ανθρακικών 3: παρουσία ανθρακικού χώματος, τα ιόντα υδρογόνου θα απορροφηθούν από ανθρακικά άλατα που υπάρχουν στο νερό: H + + CO₃ -- → NSO₃ -. Η συνέπεια αυτής της αντίδρασης θα είναι η διάλυση του CaCO₃ (βλέπε παραπάνω).

Διφτανθρακικό ρυθμιστικό διάλυμα 1 - 2: με την αντίδραση του H + + HCO₃ - → CO₂↑ + Η₂Α. Η σταθερότητα του ρΗ θα επιτευχθεί με τη μείωση της "σκληρότητας" του ανθρακικού άλατος του dKH και την απομάκρυνση του προκύπτοντος CO₂ - είτε λόγω φωτοσύνθεσης είτε λόγω διάχυσης στον αέρα (με κατάλληλο αερισμό).

Εάν η πηγή της περίσσειας CO₂ δεν θα εξαλειφθεί, με μείωση της τιμής dKN δύο φορές από την αρχική τιμή, το pH του νερού θα αρχίσει να μειώνεται με ταυτόχρονη πτώση της χωρητικότητας ρυθμιστικού διαλύματος και αύξηση της συνολικής σκληρότητας. Όταν η τιμή pH μειώνεται κατά 1 μονάδα, η χωρητικότητα του ρυθμιστικού συστήματος θα εξαντληθεί. Σε ρΗ = 6,5, η περιεκτικότητα των παραμένοντων διττανθρακικών [HCO₃ - ] = [CO₂] και σε pH -> H + + CO₃ --. Στη συνέχεια, μετά τη μείωση του περιεχομένου

Με₂, η αναλογία των υδρογονανθράκων θα μειωθεί επίσης αναλογικά και η τιμή του λόγου [NSO₃ - ] / [CO₂] παραμένουν σταθερές (βλ. ιδιότητα Α, εξίσωση Henderson-Hasselbalch). Όταν η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα πέφτει κάτω από 0,5 [CO₂]_σ, η τιμή του ρΗ θα αρχίσει να αυξάνεται και μπορεί να αυξηθεί σε ρΗ = 8,3. Μετά την επίτευξη αυτής της τιμής, ο δισανθρακικός ρυθμιστής 1 εξαντλεί τις δυνατότητές του, αφού σε ένα τέτοιο νερό CO₂ σχεδόν απουσία.

Διφτανθρακικό ρυθμιστικό διάλυμα 2 διατηρεί την τιμή pH = 8,3. Ο αριθμός αυτός προκύπτει από τον τύπο [H +] = √К₁Για να₂, όπου k₁ και Κ₂ - 1η και 2η σταθερά διάστασης του ανθρακικού οξέος (βλ. Παραπάνω). Στη συνέχεια:

Δηλαδή Η τιμή ρΗ οποιωνδήποτε υδρογονανθρακικών διαλυμάτων είναι σταθερή, δεν υπερβαίνει το ρΗ = 8,3 και είναι συνέπεια της πολύ χημικής φύσης αυτών των ουσιών.

Ελλείψει CO₂ Οι υδρογονάνθρακες αποσυντίθενται από την εξίσωση:

NSO₃ - → CO₂+OH - νερό αλκαλινισμού και προβολή CO₂, που τα φυτά καταναλώνουν. Αλλά, το ίδιο διττανθρακικό εξουδετερώνει το ΟΗ - σύμφωνα με το καθεστώς: ΦΠΑ₃ - → CO₃ -- +Η +; και Η + + ΟΗ -> Η₂Α. Συνεπώς, η τιμή του pH θα παραμείνει σταθερή, πράγμα που αντανακλά τη συνοπτική εξίσωση:

Η σταθερότητα ΡΗ επιτυγχάνεται και πάλι με μείωση της ποσότητας δισανθρακικών, δηλ. με τη μείωση της χωρητικότητας buffer του νερού. Ωστόσο, η δοκιμή dKN ενυδρείου δεν αισθάνεται αυτή τη μείωση λόγω των χαρακτηριστικών της ίδιας της μεθόδου ανάλυσης.

Δεδομένου ότι το διττανθρακικό-ιόν έχει την ικανότητα να διαχωρίζει τόσο όξινο όσο και βασικό τύπο, δηλαδή: HCO₃ - → Η + + CO₃ -- και NSO₃ - → HE - + ΜΕ₂, Αυτή η "ακαμψία" ανθρακικού άλατος dKN (περιεκτικότητα σε υδρογονάνθρακες) είναι επίσης ένα ρυθμιστικό σύστημα.

Η τεχνητή εισαγωγή διττανθρακικών σε νερό (συνήθως με τη μορφή σόδα ψησίματος) γίνεται μερικές φορές όταν οι κιχλίδες των Μεγάλων Αφρικανικών Λιμνών κρατούνται στο εμπόριο θαλάσσιου ενυδρείου. Σε αυτή την περίπτωση, υλοποιούνται δύο στρατηγικές: η αύξηση της χωρητικότητας buffer του νερού ενυδρείου και η αύξηση της τιμής pH στο 8,3.

Εάν η ποσότητα CO₂ στο νερό του ενυδρείου θα μειωθεί περαιτέρω, και όταν το περιεχόμενό του μειωθεί κατά το ήμισυ σε σύγκριση με το επίπεδο ισορροπίας, το pH του νερού θα αρχίσει να αυξάνεται. Όταν η τιμή του ρΗ αυξηθεί πάνω από το ρΗ = 8,3, το διοξείδιο του άνθρακα από το νερό εξαφανίζεται και ο ανόργανος άνθρακας παριστάνεται μόνο με διττανθρακικά και ανθρακικά άλατα.

Ρυθμιστικό διάλυμα ανθρακικών 3. Όταν το ανθρακικό άλας υπερβαίνει τη συγκέντρωση που αντιστοιχεί στο προϊόν διαλυτότητας [CO₃ -- ] = PR_Caso3/ [Ca ++], σχηματίζονται κρυστάλλους CaCO σε νερό₃. Δεδομένου ότι ο κύριος και μοναδικός καταναλωτής της CO₂ σε ένα ενυδρείο γλυκού νερού είναι υδρόβια φυτά, τότε οι εν λόγω διεργασίες εμφανίζονται κυρίως στην επιφάνεια του πράσινου φύλλου. Με αύξηση του pH> 8.3, η επιφάνεια των ώριμων φύλλων θα αρχίσει να καλύπτεται με ασβέστη, η οποία είναι ένα αξιόλογο υπόστρωμα για την ανάπτυξη των φυκών. Δεσμευτικά ανθρακικά CO₃ --, σχηματίζοντας CaCO₃ διατηρεί επίσης σταθερότητα ρΗ. Εν τούτοις, απουσία ιόντων Ca ++ (σε πολύ μαλακό νερό), με ενεργή φωτοσύνθεση, αύξηση της συγκέντρωσης ανθρακικών θα αυξήσει την τιμή ρΗ λόγω της υδρόλυσης ανθρακικών: CO₃ -- +H₂О → ОН - + НСО₃ -.

Με την αύξηση της τιμής του ρΗ κατά 1 μονάδα, σε σύγκριση με την αρχική, η χωρητικότητα του ρυθμιστή νερού θα εξαντληθεί και με τη συνεχιζόμενη πτώση της περιεκτικότητας σε CO₂, Η τιμή του pH μπορεί γρήγορα να αυξηθεί σε επικίνδυνο pH> 8,5. Ως αποτέλεσμα, η μείωση του CO₂ σε νερό ενυδρείου, θα αυξήσει την τιμή του pH με ελαφρά μείωση της ολικής σκληρότητας. Σε ένα τέτοιο νερό (ως έντονα μη ισορροπία, όπως στην έκδοση Β1), πολλά ψάρια ψαριών θα αισθάνονται πολύ άβολα.

Έτσι, το σύστημα ανθρακικού ρυθμιστικού διαλύματος νερού συνδυάζει τις παραδοσιακές υδροχημικές παραμέτρους του ενυδρείου: συνολική και ανθρακική σκληρότητα, pH και περιεκτικότητα σε CO.₂. Μεταξύ dGH - pH - dKH - CO₂ η πιο συντηρητική παράμετρος είναι η dGH και η πιο πτητική είναι η CO₂. Σύμφωνα με το βαθμό αλλαγής του dGH, το pH και ιδιαίτερα το dKH σε σύγκριση με το καθιζημένο, αεριζόμενο νερό της βρύσης, μπορεί κανείς να κρίνει τον βαθμό έντασης των διαδικασιών αναπνοής και φωτοσύνθεσης σε ένα ενυδρείο. Η εξάντληση της χωρητικότητας του νερού ενυδρείου, τόσο στην μία όσο και στην άλλη κατεύθυνση, αλλάζει έτσι την ικανότητα απορρόφησης του CO₂, ότι είναι αυτή η ιδιότητα που συχνά την μετατρέπει σε έντονη μη ισορροπία όσον αφορά την CO₂ και ριζικά διαφορετικό από το φυσικό. Αλλαγές στην ικανότητα των υδάτων ενυδρείων να απορροφούν CO που εκτέθηκαν από τα ψάρια₂, μπορεί να υπερβεί τις φυσιολογικές δυνατότητες του σώματος ψαριού για την απομάκρυνσή του. Επειδή αυτό επηρεάζει την υγεία του πληθυσμού των ψαριών του ενυδρείου, θα πρέπει να εξοικειωθείτε με τα χαρακτηριστικά των φυσιολογικών επιπτώσεων του CO₂ στο σώμα των ψαριών.

© Αλέξανδρος Yanochkin, 2005
© Aqua Logo, 2005

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