2020-09-24
92
В аквариумной литературе различные интервалы pH получили следующие названия: pH < 3 — сильно — кислая вода; pH 3—5 — кислая; pH 5—б — слабокислая; pH 6—7 — очень слабокислая; pH 7 — нейтральная; pH 7—8 — очень слабощелочная; pH 8—9 — слабощелочная; pH 9—10 щелочная и pH > 10 — сильнощелочная.
Пример. Водородный показатель воды в двадцатилитровом аквариуме равен 7. Рассчитайте объем 0,5% —ной соляной кислоты, которую надо внести в воду, чтобы pH стал равным 6. Плотность раствора кислоты принять равным 1 г/л.
Решение. Определяем концентрацию ионов H+ в воде, которую надо приготовить. Используя формулу (7), получаем:
c(H+) = 10‾ pH; c(H+) = 10‾ 6 моль/л.
Т, к. при диссоциации одной молекулы кислоты образуется один ион водорода (HCl = H+ + Cl‾), можно считать, что концентрация кислоты, которую надо создать в растворе, должна быть равна концентрации ионов водорода: c(HCl) = c(H+) = 10‾ 6 моль/л (концентрацией ионов водорода, образующихся при диссоциации воды, можно пренебречь),
По формулам (4) и (5) определяем массу HCl, которая должна содержаться в растворе:
|
|
|
m(HCl) = c(HCl) • V • M(HCl); m(HCl) = 10‾ 6 моль/л • 20 л • 36,5 г/моль=7,3 • l0‾ 4 г.
Рассчитываем массу 0,5% — ного раствора кислоты, в котором содержится 7,3 • 10‾ 4 г HCl. По формуле (2):
| m = | m(HCl) • 100 | ; | m = | 7,3 • 10‾ 4 г • 100 | = 0,146 г. |
| w(HCl) | 0,5 |
Наконец, зная, что плотность раствора равна 1 г/мл, определяем, что в аквариум надо внести 0,146 мл 0,5% —наго раствора HCl.
Следует отметить, приведенный расчет справедлив лишь для совершенно чистой воды. Например, если в аквариум налить дистиллированную воду, то, внеся рассчитанное количество кислоты, можно достичь требуемого значения pH. Если в аквариуме используется водопроводная вода или вода из природных водоемов, в которых растворены различные соединения, внесение рассчитанного количества кислоты не приведет к желаемому сдвигу pH. В ряде случаев необходимое изменение pH не достигается даже при внесении кислоты в десятикратном размере по сравнению с рассчитанным количеством. Это происходит потому, что вода с растворенными в ней веществами обладает буферными свойствами, т. е. является буферным раствором.
Буферные растворы — это такие растворы, pH которых почти не зависит от разбавления и почти не меняется при добавлении к ним небольших количеств кислот и щелочей. Наиболее распространенные буферные растворы содержат, как правило, слабую кислоту (CH3COOH, H2СO3, H3PO4 и др.) и соль этой же кислоты. Например, буферными свойствами обладают смеси кислых и средних солей одной кислоты или смеси двух кислых солей, например NaHCO3 + Na2CO3, NaH2PO4 + Na2HPO4. Смеси небольших равных количеств NaH2PO4 и Na2HPO4 (или соответствующих калиевых солей) позволяют поддерживать реакцию воды, близкую к нейтральной (pH в интервале от 6,5 до 7,5).
|
|
|
Так называемый аммиачный буфер образует водный раствор аммиака и какая-нибудь соль аммонии: NH4ОН + NH4Cl. Буферные свойства аквариумной воды обусловлены содержанием в ней углекислоты H2СO3 и ее кислых солей Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2. Буферные растворы находят применение в тех случаях, когда надо поддержать определенное значение pH. Они могут быть использованы аквариумистами при лечении рыб, обеззараживании водной растительности, при борьбе с вредителями аквариума, проведении химического анализа аквариумной воды и т. д. О приготовлении буферных растворов можно прочитать в литературе по аналитической химии (см. Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1979).
Какова кислотность воды, в которой могут жить рыбы и водные растения? Жизнь в воде возможна в довольно широком интервале pH: некоторые микроорганизмы могут существовать в сильнокислой и сильнощелочной среде. В природных водоемах значение pH колеблется в интервале от 3,2 до 10,5. Если говорить об аквариумных рыбах, то интервал pH, пригодный для их содержания, несколько уже. В табл. 6 приведены значения pH некоторых природных водоемов в различных частях света. Во всех перечисленных водоемах водятся рыбы, представляющие интерес для аквариумистов.
Таблица 6 Кислотность воды в некоторых природных водоемах.
| Название водоема | Место расположения водоема | Интервал значений pH |
| р. Маморе | Ю. Америка: Боливия | 6,0—8,0 |
| р. Чучунак | Ц. Америка: Панама | 7,0—7,4 |
| р. Ярдайн | Австралия: п-ов Кейп-Йорк | 5,2—6,6 |
| оз. Танганьика | Африка: Танзания, Заир | 8,7—9,0 |
| р. Ньонг | Африка: Камерун | 5,7—6,2 |
| р. Верде | С. Америка: Мексика | 6,9—7,3 |
| р. Борай Пет | Азия: Таиланд | 5,8—6,8 |
Рис. 4. Интервалы pH, в которых могут жить некоторые аквариумные рыбы
Итак, для многих аквариумных рыб подходит pH от 5 до 9. Однако для различных видов наиболее благоприятный интервал кислотности еще уже. На рис. 4 показаны интервалы pH, в которых оптимально чувствуют себя различные представители аквариумной ихтиофауны. Рыбы достаточно хорошо адаптируются к изменению внешних условий, в том числе и к кислотности в достаточно широких интервалах. Такая адаптация происходит наиболее полно при выращивании в воде определенного состава нескольких поколений рыб. Поэтому возможно содержание, а иногда и разведение рыб, при значениях pH, которые выходят за рамки приведенных на рис. 4 интервалов, хотя наилучшие результаты достигаются при определенном значении водородного показателя. На рис. 5 показана экспериментально установленная зависимость успешного спаривания петушков (Betta splendens) от кислотности воды. Наилучшие результаты были получены при значении pH близком к 7.
