Энциклопедия юного аквариумиста - Галанина Юлия Евгеньевна

Показатель pH – штука сложная и изменчивая. Попробуй-ка ее определи на глаз! Но есть более стабильный показатель.

Это:

Жесткость воды

Жесткость воды зависит от присутствия в ней растворенных солей кальция (Ca) и магния (Mg).

Жесткость подразделяется на временную, карбонатную (Ca, MgCO3), от которой легко избавиться кипячением, и постоянную, некарбонатную.

Ионы кальция и магния имеют знак «+» и обозначаются как Ca++, Mg++. Они называются катионами и связаны с различными анионами со знаком «-». (Если разделить соль кальция CaCO3, то Ca++ – это катион, а остаток CO3– соответственно анион).

Карбонатная жесткость – это когда катионы связаны с анионами угольной кислоты.

Некарбонатная жесткость – если катионы связаны с анионами хлора, соединениями серы, азота, фосфора, кремния и т. д.

Если значение pH более 8,3, то осадок карбонатов может частично перейти обратно в раствор.

Для измерения жесткости воды аквариумисты пользуются немецкими градусами жесткости dGH (deutsche Gesamt Harte). Общая жесткость здесь обозначается dH или GH, а временная – KH (Karbonat Harte).

Один градус жесткости dGH означает, что в одном литре воды растворено 10 мг CaO.

В бывшем СССР за единицу жесткости воды принят миллиграмм-эквивалент/литр, то есть 1 мг экв/л равен 20,4 мг кальция или 12,4 мг магния.

Этот показатель отличается от немецкого градуса жесткости, от английского, американского и французского.

1 мг экв/л равен: 2,8 немецкого градуса,

3,5 английского градуса (А),

2,91 американского градуса(Аm)

5,0 французского градуса (ТН).

У общей жесткости воды, так же как у показателя pH, есть своя шкала показателей dH.

Воду разделяют так:

> от 0 до 4 dH – очень мягкая,

> от 5 до 10 dH – мягкая,

> от 11 до 18 dH – средней жесткости,

> свыше 30 dH – очень жесткая.

В природе общая жесткость воды меняется в воде в течение всего года.

Она может увеличиться из-за испарения воды – ведь концентрация солей кальция и магния тогда станет больше. А может уменьшиться из-за дождей, или таяния снега и льда, когда мягкая вода попадет в водоем.

В разных городах общая жесткость воды тоже разная.

Так в Москве общая жесткость воды колеблется от 4 до 14dH,

в Санкт-Петербурге от 2 до 3 dH,

в Саратове от 9 до 14 dH,

в Одессе от 12 dH и выше,

в Риге от 6 до 12 dH.

Рыбкам и растениям нужна вода определенной жесткости. Это тоже всегда указывается в их описаниях, наряду с pH. (Например так: жесткость воды 5 – 20 dH, pH около 7. Иногда вместо dH ставят значок градуса °).

А многие рыбки могут разводиться только в мягкой воде (например, на родине они нерестятся после сезона дождей, когда вода в водоемах разбавляется дождевой и становится мягкой). Поэтому аквариумисту приходится общую жесткость воды уменьшать.

Сделать это можно, добавив дистиллированную, дождевую, снеговую, или сделанную из растаявшего льда воду. Или с помощью специальных ионообменных смол (анионит и катионит).

Поскольку зима у нас долгая и холодная, аквариумисты нашли способ достаточно просто получить много мягкой воды. Это делают вымораживанием.

Для вымораживания нужна вода, ведро и мороз. Водопроводную воду наливают в ведро, выставляют на холод (зимой – на балкон) и замораживают.

Вода замерзает постепенно, начиная со стенок. Замерзая, она «оттесняет» растворенные соли в центр ведра. Этот рассол превращается в лед в последнюю очередь. Главное – не прозевать момент и дождаться, чтобы жидкой осталась примерно 1/3 – ¼ часть воды. Тогда ледяное ведро пробивают, концентрированный рассол сливают, а лед растапливают.

А раньше изготовленное подобным образом ледяное ведро в Сибири охотники использовали для ловли горностаев и других мелких хищников. Его закапывали на тропе, а внутрь кидали клочок сена и спускали живую мышку в качестве приманки. Горностай за мышкой проникал через пробитую дыру вовнутрь ледяного ведра, а выбраться обратно по скользким ледяным стенкам не мог. :-)

Но мягкая вода создает перед аквариумистами и проблемы: показатель pH в ней сильно колеблется. А в жесткой воде кальций и магний играют роль буфера, который тормозит эти колебания.

И в городах, где водопроводная вода мягкая (а значит карбонатная или временная жесткость воды невысока), аквариумисты могут столкнуться с тем, что по ночам в аквариумах могут происходить заморы – будут гибнуть рыбки, для которых сильные сдвиги pH смертельны, и хиреть растения.

Там же, где вода имеет жесткость выше 6 dH, таких неприятностей можно не опасаться.

Добавление 1 мл 10 % раствора хлористого кальция увеличивает жесткость литра воды примерно на 2,9 dH, а 1 мл 25 % раствора сульфата магния – на 4 dH.

Если pH и жесткость воды вас не испугала, то честь вам и хвала!

Но мы на этом не остановимся. Теперь нас интересует:

Редокс-потенциал среды

И снова химия… :-(

Активная реакция воды (pH) очень влияет на жизнь в водоеме.

Но так же жизнь всех его обитателей зависит от окислительно-восстановительного потенциала. Его называют редокс-потенциал.

Чем же важен редокс-потенциал?

Он стимулирует или наоборот тормозит рост и развитие водных организмов.

О растворенном в воде молекулярном кислороде мы уже говорили. Им дышат животные и растения, он попадает в воду или через поверхность, или в результате фотосинтеза, или посредством аэрации.

А сейчас мы будем говорить об атомарном кислороде, который содержится в молекуле воды H2O.

В слове редокс зашифровано два понятия: восстановление (редукция) и окисление (оксидация).

Редукция – это процесс выделения кислорода или поглощения водорода. Оксидация – процесс поглощения кислорода.

Когда идут окислительные или восстановительные реакции, одно вещество, отдавая свои электроны и заряжаясь положительно, окисляется, другое, приобретая электроны и заряжаясь отрицательно, – восстанавливается. Их электрические потенциалы изменяются.

А разность электрических потенциалов между ними и называют редокс-потенциал.

Чем выше концентрация веществ, которые способны окисляться, к концентрации веществ, способных восстанавливаться, тем выше показатель редокс-потенциала.

Что же из всего этого значит?

А это значит, что как только аквариум оборудован и начинает жить, в нем постоянно происходят невидимые нам окислительные и восстановительные реакции. Он как бы полон сил и энергии.

Про только что устроенный аквариум говорят, что в нем высокий редокс-потенциал. Сразу после оборудования в процессы окисления включаются неорганические вещества. Потом в аквариум заселяют растения и рыбок, – это усиливает окислительные процессы. В них включаются погибшие части корней и листьев, выделения животных, массовое появление, а затем гибель бактерий.

Но вот проходит время, водоем стабилизируется, грунт в аквариуме заиливается, вода «стареет». Он становится похож на пожилого человека, в котором уже нет энергии молодости.

В «постаревшем» аквариуме с заиленным грунтом и «старой» водой активнее протекают процессы восстановления.

Примерно так выглядит процесс, если описать его предельно упрощенно.

В лабораториях электрохимии показатель редокс-потенциала измеряют сложными приборами с платиновыми электродами. Величину редокс-потенциала обозначают как Eh и записывают в милливольтах.

А биохимики переводят эти измерения в свои единицы, которые называют rH (reduktion Hydroqenii).

Для редокс-потенциала биохимики создали, разумеется, тоже шкалу, как и для жесткости воды, как и для pH.