Советник



2471 570
Рыбинск
1 года

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
2014-01-1111/01/2014 15:03:30
#1917099
Советник

Модератор
Модератор

5596 1145
Краснодар
12 час.

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.
2014-01-1111/01/2014 16:30:55
#1917163
Нравится e99
Советник



2471 570
Рыбинск
1 года

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.
2014-01-1111/01/2014 17:59:19
#1917239
Свой на Aqa.ru


6634 1570
Подольск
39 мин.
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.
2014-01-1111/01/2014 19:28:45
#1917301
Советник



4352 499
Климовск
2 года

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.
2014-01-1111/01/2014 19:33:08
#1917303
Советник

Модератор
Модератор

5596 1145
Краснодар
12 час.

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.
2014-01-1111/01/2014 21:43:07
#1917407
Малёк


48 1
Рязань
1 года
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
2014-01-2222/01/2014 11:17:30
#1923196
Советник

Модератор
Модератор

5596 1145
Краснодар
12 час.

Линь

Все так
2014-01-2222/01/2014 11:50:18
#1923217
Малёк


48 1
Рязань
1 года

Daxel

Благодарю.
2014-01-2222/01/2014 12:02:00
#1923224
Постоянный посетитель


693 79
Выкса
24 дн.

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
2014-01-2222/01/2014 16:26:03
#1923353
Нравится e99
Советник

Модератор
Модератор

5596 1145
Краснодар
12 час.

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.
2014-01-2222/01/2014 16:55:29
#1923377
Советник



2471 570
Рыбинск
1 года

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.
2014-01-2222/01/2014 17:18:20
#1923396
Постоянный посетитель


693 79
Выкса
24 дн.

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.....
2014-01-2222/01/2014 17:27:37
#1923401
Советник

Модератор
Модератор

5596 1145
Краснодар
12 час.

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
2014-01-2222/01/2014 17:38:48
#1923409
Советник



2471 570
Рыбинск
1 года

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
2014-01-2222/01/2014 20:42:16
#1923533
Постоянный посетитель


693 79
Выкса
24 дн.

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?
2014-01-2323/01/2014 02:30:35
#1923673
Малёк


48 1
Рязань
1 года

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
2014-01-2323/01/2014 09:45:20
#1923750
Советник

Модератор
Модератор

5596 1145
Краснодар
12 час.

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
2014-01-2323/01/2014 11:47:32
#1923827
Малёк


48 1
Рязань
1 года

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.
2014-01-2323/01/2014 14:48:37
#1923958
Советник



2471 570
Рыбинск
1 года

Z0RS
Т.е. тему создали просто "по-издеваться" немножко....или как ликбез?

Для "по-издеваться" свою тему создавать не надо, чужих достаточно .
2014-01-2323/01/2014 20:38:32
#1924193
Советник

Модератор
Модератор

5596 1145
Краснодар
12 час.

Линь

Так Вы про аквариумную воду говорили? Тогда мои советы отменяются.
2014-01-2323/01/2014 22:36:56
#1924252
Малёк


48 1
Рязань
1 года

сообщение Daxel

Линь

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


Хм, это аквариумный сайт?
2014-01-2424/01/2014 09:15:40
#1924353
Советник

Модератор
Модератор

5596 1145
Краснодар
12 час.

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 форума (от 22.03.2016) и создайте свою тему с полным описанием своего аквариума и своими вопросами.
2014-01-2424/01/2014 12:02:41
#1924478



Top