Зависимость кН от концентрации СО2


Советник

Модератор
Модератор



2395 485
Рыбинск
17 час. назад
Зависимость кН от концентрации СО2
Живёт на форуме такой мем, будто бы кН (щёлочность в данном контексте) зависит от концентрации СО2 из-за диссоциации угольной кислоты на H(+) и HCO3(-). Предлагаю разобраться – насколько это верно. Вообще-то даже сама мысль об увеличении щёлочности не щёлочью, а кислотой, кажется абсурдной.

Давайте растворим в воде 10мг/л СО2. Можно определить его молярную концентрацию:
[СО2] = 0,01/44 = (2,27*10^-4)М,
где 44 – молекулярный вес СО2

Кислотные св-ва угольной кислоты можно записать в таком виде:
[Н+][HCO3-] = (4*10^-7) * [CO2],
где (4*10^-7) – константа диссоциации угольной кислоты по 1-ой ступени.

Решаем:
[Н+][HCO3-] = (4*10^-7) * (2,27*10^-4) = (0,9*10^-12)М^2

Исходя из уравнения диссоциации:
H2CO3 = H(+) + HCO3(-)
видно, что концентрации ионов будут равны. Следовательно:
[HCO3-] = sqrt (0,9*10^-12) = 0,95*10^-6
или
(0,95*10^-6)М = 0,00000095 моль/л = 0,00095 ммоль/л = 0,00266кН

Таким образом увеличение концентрации СО2 на 10мг/л СО2 вызовет увеличение щёлочности всего на 0,00266кН.

Кроме этого, увеличение концентрации H(+) вызовет соответственное уменьшение другой щёлочности - OH(-), потому что ионное произведение воды – величина постоянная:
[H+] * [OH-] = 10^14

Если я в чём-то ошибся – поправьте, только в цифрах, пожалуйста.

Изменено 11.1.14 автор e99
2014-01-11 добавлено 11/01/2014 15:03:30#1917099

Советник

Модератор
Модератор



4952 691
Краснодар
15 час. назад
e99

А зачем в цифрах?
КН-тест - титрование воды кислотой. А в воде с подачей СО2 уже есть угольная кислота. Следовательно, при тестировании этой воды на КН уйдет меньше реактива теста на КН, потому что его индикатор отреагирует на угольную кислоту в тестируемой воде так же, как отреагировал бы на бОльшее количество кислоты, вносимой с самим тестом на КН.
При взбалтывании пробы воды с тестом на КН избыточный углекислый газ выветрится до равновесной концентрации, и тест на КН покажет реальное значение.
Не КН воды уменьшается при принудительной подаче СО2, а теста на КН меньше уходит.
2014-01-11 добавлено 11/01/2014 16:30:55#1917163
Нравится e99

Советник

Модератор
Модератор



2395 485
Рыбинск
17 час. назад
Daxel

Я всё-таки настаиваю на цифрах. Да, в воде с подачей СО2 уже есть угольная кислота, вопрос - сколько?
Кислота - это протоны, их молярная концентрация, добавленная диссоциацией угольной кислоты, будет равна концентрации [HCO3-], т.е. те же 0,00095 ммоль/л или 0,00266кН. Настолько меньше израсходуется титра, такая будет и ошибка.

Я хочу напомнить, что угольная кислота очень слабая и диссоциирует незначительная часть молекул. Тесты pH и кН по этой причине находятся в разных "весовых категориях" и разница в чувствительности у них на три порядка.
2014-01-11 добавлено 11/01/2014 17:59:19#1917239

Свой на Aqa.ru




5916 1146
Подольск
2
2 дн. назад
Ребят,вы подняли старую тему Барра.
Со2 даёт очень мало угольной кислоты,порядка одного процента.Если не ошибся. Кому интересно , читайте у него оригинал.
Там ещё и о пш, и ещё чего то.
2014-01-11 добавлено 11/01/2014 19:28:45#1917301

Советник





4352 494
Климовск
5 мес. назад
Hedin


Женя тут о щелочности вопрос.
Есть парадокс, по расчетам как бы влияния нет, а тест на kH говорит об обратном. Я математикой в этом вопросе не владею, вот и курю в сторонке.
Если есть ссылка на объяснения влияния или НЕ влияния, то дай.
2014-01-11 добавлено 11/01/2014 19:33:08#1917303

Советник

Модератор
Модератор



4952 691
Краснодар
15 час. назад
e99
Тесты pH и кН по этой причине находятся в разных "весовых категориях" и разница в чувствительности у них на три порядка.

Вот тут Вы ошибаетесь. Например, лабораторные тесты на рН и на общую щелочность (КН) используют одни и те же индикаторы. А чувствительность тестов на общую щелочность зависит от концентрации кислоты, применяемой в этом тесте. Что намешивают фирмы-производители аквариумных тестов знают в соответствующих фирмах.
По рассчетам я пас.
2014-01-11 добавлено 11/01/2014 21:43:07#1917407

Новичок




48 1
Рязань
3 г. назад
Подскажите пожалуйста: у меня PH=7, KH=8 СО2 не подаётся, по формуле СО2=KH*3*10^(7-PH)=24мг/л. Это что? У меня так вода насыщена углекислым газом? Или есть какой нюанс ?
Если микро-макро веществ в достатке, то растения при таких параметрах должны быстро расти?

Изменено 22.1.14 автор Линь
2014-01-22 добавлено 22/01/2014 11:17:30#1923196

Советник

Модератор
Модератор



4952 691
Краснодар
15 час. назад
Линь

Все так
2014-01-22 добавлено 22/01/2014 11:50:18#1923217

Новичок




48 1
Рязань
3 г. назад
Daxel

Благодарю.
2014-01-22 добавлено 22/01/2014 12:02:00#1923224

Свой на Aqa.ru




693 77
Выкса
8 мес. назад
Daxel
КН-тест - титрование воды кислотой. А в воде с подачей СО2 уже есть угольная кислота. Следовательно, при тестировании этой воды на КН уйдет меньше реактива теста на КН, потому что его индикатор отреагирует на угольную кислоту в тестируемой воде так же, как отреагировал бы на бОльшее количество кислоты, вносимой с самим тестом на КН.



Если точнее, то тест на КН - это нормированный раствор кислоты, причем от-нормированный таким образом, что одна капля раствора эквивалентна 1 градусу KH ( и это весьма концентрированный раствор) и смеси из двух индикаторов с зоной выраженного изменения окраски в районе pH=3.8 - 4.0 У разных производителей может варьироваться....по крайней мере у JBL, SERA и некоторых других - именно так.

Чтобы достигнуть этой же точки эквивалентности путем влияния СО2 - его концентрация в воде должна быть (при наличии в воде солей щелочности в эквиваленте 4 dKH) более 12 000 ppm. При нормальном атмосферном давлении - это даже теоретически недостижимо.....а только около 1500 ppm.

Поэтому, конечно влияние, например 20 ppm СО2 - будет...но сильно ли оно повлияет на измерение...20/12000*100 = 0,17% - это вообще за чертой какой либо значимости....но это если в воде есть эти самые 4 dKH....а вообще, зависимость такая - чем меньше солей щелочности в воде - тем больше влияние СО2 на измерение...

Поэтому
e99
- прав, когда говорил :

e99
Я хочу напомнить, что угольная кислота очень слабая и диссоциирует незначительная часть молекул. Тесты pH и кН по этой причине находятся в разных "весовых категориях" и разница в чувствительности у них на три порядка.


Только, тест на pH - в этом случае не причем....а вот СО2 в концентарациях, которые бывают в аквариуме, скажем, до 30 ppm и кислота в тесте на КН (0,036 Н раствор) - они действительно в разных "весовых категориях"....


e99

В начале темы Вы рассматриваете условную ситуацию. Только вода (условно обессоленная и обезгаженная) и СО2....
В воде реального аквариума может быть чему прореагировать с ионами [H+] - посмотрите в этом направлении....

Изменено 22.1.14 автор Z0RS

Изменено 22.1.14 автор Z0RS

Изменено 22.1.14 автор Z0RS
2014-01-22 добавлено 22/01/2014 16:26:03#1923353
Нравится e99

Советник

Модератор
Модератор



4952 691
Краснодар
15 час. назад
Z0RS
они действительно в разных "весовых категориях"....

С аквариумными тестами так и будет, но я говорил про лабораторные, в которых применяются стандарт-титры. А там концентрация кислоты меньше 0,36 Н.
Кстати, в водоподготовке есть тест на кислотность - титрование воды раствором щелочи. Но я не слышал, чтобы такой тест применялся в аквариумистике, если не принимать во внимание, что некоторые люди называют "кислотностью" тест на рН.
2014-01-22 добавлено 22/01/2014 16:55:29#1923377

Советник

Модератор
Модератор



2395 485
Рыбинск
17 час. назад
Z0RS
В начале темы Вы рассматриваете условную ситуацию. Только вода (условно обессоленная и обезгаженная) и СО2....
В воде реального аквариума может быть чему прореагировать с ионами [H+] - посмотрите в этом направлении....

Спасибо. Я специально упростил ситуацию - иногда упрощение бывает полезно для понимания, но м.б. не в этом случае. Для более сложных систем пока не хватает знаний в химии, это поправимо.
2014-01-22 добавлено 22/01/2014 17:18:20#1923396

Свой на Aqa.ru




693 77
Выкса
8 мес. назад
Daxel
. А там концентрация кислоты меньше 0,36 Н.


Извиняюсь.. исправил на 0,036 Н конечно....но сути не меняет...

И, на самом деле...все равно что, мы измеряем, кислотность ли ...щелочность ли...
Суть титрования - это сдвиг, равновесия в какую либо сторону до точки эквивалентности индикатора...
А потом зная затраченное кол-во вещества вычисляется - Щелочность например, если при титровании двигались в сторону понижения Ph - но это не значит, что параллельно нельзя определить и кислотность в стартовой точке - просто расчеты другие будут...

А лабораторные тесты - это очень "собирательное понятие" .... лаборатория может быть разная с десятками индикаторов, и комбинированных в т.ч. и используемых фиксаналов может быть очень много....даже при анализе воды....задачи анализа могут быть разные - на металлургическом предприятии одни - в лаборатории водоканала города - другие.....
2014-01-22 добавлено 22/01/2014 17:27:37#1923401

Советник

Модератор
Модератор



4952 691
Краснодар
15 час. назад
Z0RS
Извиняюсь.. исправил на 0,036 Н конечно....но сути не меняет...

Это - к топикстартеру. Мне химические рассчеты не интересны. Далек я от теоретической химии
По тестам согласен. Кому чего нужно, тот это и измеряет, и точность тестов подбирает под свои, конкретные нужды
2014-01-22 добавлено 22/01/2014 17:38:48#1923409

Советник

Модератор
Модератор



2395 485
Рыбинск
17 час. назад
Линь
Подскажите пожалуйста: у меня PH=7, KH=8 СО2 не подаётся, по формуле СО2=KH*3*10^(7-PH)=24мг/л. Это что? У меня так вода насыщена углекислым газом? Или есть какой нюанс ?

Всё не так, нюансы есть …
То, насколько вода насыщена углекислым газом, определяется законом Генри. Согласно ему, концентрация СО2 в воде пропорциональна парциальному давлению СО2 в газе. Связаны эти величины константой Генри или по-другому – коэффициентом равновесности. Из закона Генри следует, что содержание СО2 не зависит от конкретных свойств воды, кН и др. (действие закона ограничено слабыми концентрациями растворов). В моём аквариуме, в Вашем или в реке Волга летом, - в любом водоёме при одинаковой температуре без принудительной подачи будет примерно одинаковое содержание СО2 - одинаково низкое. Даже, если Вы надышите или рыбки, то максимальная оценка – порядка 1-2 мг/л.
Та формула, которую Вы привели, справедлива только в случае, если в воде нет (или мало) других веществ, влияющих на pH. Например, она работает для дропчекера с эталонным раствором кН. Купите дропчекер и всё станет ясно – он покажет недостаток СО2. Хотите значительно повысить содержание СО2 над равновесным с атмосферным – подавайте СО2 принудительно, как все делают.

Кстати, с понятием равновесного СО2 на форуме такая путаница, что можно отдельную тему открыть. Путают равновесный с атмосферным СО2, рассчитанный по закону Генри, с равновесным СО2 в химических реакциях в растворе. Второй является расчётной величиной и не определяет реальное содержание СО2, и от него не зависит, а зависит только от концентрации солей гидрокарбонатов (кН):
[CО2]равновесн=([Ca++][HCO3-]^2)/34,3
По соотношению [CО2] и [CО2]равновесн., можно судить, в какую сторону будут идти реакции, например, если растворить СО2 больше равновесной:
[CО2] > [CО2]равновесн.,
то углекислота будет растворять карбонаты в «фонящем» грунте до тех пор, пока не наступит новое равновесие, но уже при большем кН.

Изменено 22.1.14 автор e99
2014-01-22 добавлено 22/01/2014 20:42:16#1923533

Свой на Aqa.ru




693 77
Выкса
8 мес. назад
e99
то углекислота будет растворять карбонаты в «фонящем» грунте до тех пор, пока не наступит новое равновесие, но уже при большем кН.


Т.е. тему создали просто "по-издеваться" немножко....или как ликбез?
2014-01-23 добавлено 23/01/2014 02:30:35#1923673

Новичок




48 1
Рязань
3 г. назад
e99

Спасибо огромное, всё понятно. Интуитивно я чуствовал, что так просто почти идеальной концентрации СО2 быть не может.
Аквариуму всего 1,5 недели, но вода залита в основном старая, подложка серовская и речной крупный песок. Самое интересное, что практически сразу после включения света растения начинают пузырять, не сильно правда. Растут пока медленно.

Изменено 23.1.14 автор Линь
2014-01-23 добавлено 23/01/2014 09:45:20#1923750

Советник

Модератор
Модератор



4952 691
Краснодар
15 час. назад
Линь
Интуитивно я чуствовал, что так просто почти идеальной концентрации СО2 быть не может.
Самое интересное, что практически сразу после включения света растения начинают пузырять, не сильно правда.

Нагрев воды тут никто не отменял. Тесты у Вас есть. Проверьте зависимость концентрации СО2 от температуры воды через рН и КН. Интуиция и теория - вещи хорошие, но есть и практика.

Z0RS
Как обычно, из интересного для многих вопроса на сообразительность тема доходит до научного диспута, который большинству и даром не нужен
2014-01-23 добавлено 23/01/2014 11:47:32#1923827

Новичок




48 1
Рязань
3 г. назад
Daxel

Т.е., конкретно, что мне нужно сделать? Я мерял КН и РН (тесты Нилпа) утром(21 гр.С) и вечером (24 гр.С) показания одинаковые. За полторы недели КН вырос с 7 до 8, а РН наоборот снизился с 7,5 до 7.
2014-01-23 добавлено 23/01/2014 14:48:37#1923958

Советник

Модератор
Модератор



2395 485
Рыбинск
17 час. назад
Z0RS
Т.е. тему создали просто "по-издеваться" немножко....или как ликбез?

Для "по-издеваться" свою тему создавать не надо, чужих достаточно .
2014-01-23 добавлено 23/01/2014 20:38:32#1924193

Советник

Модератор
Модератор



4952 691
Краснодар
15 час. назад
Линь

Так Вы про аквариумную воду говорили? Тогда мои советы отменяются.
2014-01-23 добавлено 23/01/2014 22:36:56#1924252

Новичок




48 1
Рязань
3 г. назад
сообщение Daxel
Линь

Так Вы про аквариумную воду говорили? Тогда мои советы отменяются.


Хм, это аквариумный сайт?
2014-01-24 добавлено 24/01/2014 09:15:40#1924353

Советник

Модератор
Модератор



4952 691
Краснодар
15 час. назад
Линь
Хм, это аквариумный сайт?

Да, аквариумный. Только Ваши вопросы к этой теме не относятся, хоть Вы их тут и задаете.
У Вас проблемы с ростом растений? Почитайте Правила и создайте свою тему с полным описанием своего аквариума и своими вопросами.
2014-01-24 добавлено 24/01/2014 12:02:41#1924478

Создать новую темуБыстрый ответ