Водородный показатель (рН)

Водородный показатель (рН) характеризует нейтральную, кислую или щелочную реакцию воды. Молекула воды диссоциирует на ионы водорода (Н⁺) и гидроксила (ОН^-). Если в воде количество ионов водорода и гидроксила одинаково, то в этом случае их концентрация составляет по 10^-7 г-ион/л. Такая вода имеет нейтральную реакцию, а степень числа 10 в значении концентрации водороных ионов применяют для обозначения величины рН, т.е. в данном случае рН 7. Если же в воде преобладают кислоты, концентрация ионов водорода в ней будет больше, чем ионов гидроксила, т.е. рН будет меньше 7. При щелочной реакции концентрация ионов водорода будет меньше, чем ионов гидроксила, и рН станет больше 7. Принято считать воду:

Значение рН в аквариуме подвержено колебаниям, которые связаны с изменением растворенного в воде углекислого газа и временной жесткостью воды. Так, увеличение количества углекислого газа или снижение временной жесткости делает воду более кислой, а увеличение временной жесткости или уменьшение углекислого газа — щелочной. Поэтому при длительном ярком солнечном освещении аквариума с большим количеством растений, интенсивно поглощающими углекислый газ, значение рН может подняться даже до 9, а ночью в связи с увеличением количества углекислого газа, вызванного дыханием рыб и растений, может упасть до 6, что неблагоприятно для населения аквариума. Это является одной из причин использования искусственного освещения, при правильном выборе которого подобный риск сведен к минимуму.

Рис. 8. Стабилизатор "Proper Ph" фирмы Aquarium Pharmaceuticals

Известь, имеющаяся в воде, находится в тесной связи с содержанием углекислого газа и, следовательно, со значением рН. В мягкой воде из-за отсутствия известкового буфера значение рН может сильно понизиться или повыситься. Его можно стабилизировать с помощью органических кислот (например фильтрацией через торф). В жесткой воде недостаток углекислого газа может позволить подняться значению рН в щелочную область. Из-за того, что известь тотчас же связывает подводимые органические кислоты, вода с высоким ее содержанием практически не окисляется и этим способом в такой воде нельзя на длительный срок понизить значение рН. Подмешивание к бедной известью воде дистиллированной или обессоленной воды понижает концентрацию извести. Добавление углекислого газа в очень жесткую воду позволяет держать постоянное значение рН от нейтральной до очень слабокислой области.

Для измерения значения рН можно использовать специальные бумажные индикаторы, которые при погружении в воду получают окраску определенного цвета, соответствующую тому или иному значению рН. Однако точность измерения невелика (0,3), да и нередки ошибки в показаниях, так что приходится делать несколько измерений и рассчитывать их среднее значение.

Более надежны имеющиеся в продаже жидкие индикаторы зарубежных фирм, позволяющие по прилагаемой к ним цветной шкале определить значение рН (например, «Tetra AquaSafe» фирмы Tetra или индикаторы фирмы Aquarium Pharmaceuticals, инструкции к которым приведены ниже).

Freshwater high range рН test kit — набор для измерения рН пресной воды в пределах от 7,2 до 8,8. Он позволяет произвести 250 измерений. Набор включает в себя: флакон с раствором индикатора, стеклянную пробирку с пробкой, инструкцию с цветной таблицей для определения рН.

Способ применения

1. Налейте в чистую пробирку из набора 5 мл аквариумной воды (до белой отметке на пробирке).
2. Добавьте к воде в пробирке 4 капли раствора индикатора из флакона.
3. Закройте пробирку пробкой и встряхните пробирку несколько раз до полного перемешивания раствора.
4. Определение рН должно производиться в хорошо освещенном месте. Приложите пробирку к белой бумаге и сравните цвет раствора с приложенной цветной таблицей. Число, находящееся в квадрате, цвет которого совпадает с цветом раствора в пробирке, равно рН воды в аквариуме.
5. Промывайте пробирку водопроводной водой после каждого применения.

Freshwater рН test kit — набор для измерения рН пресной воды в пределах от 6,0 до 7,6. Он позволяет произвести 250 измерений. Набор включает в себя: флакон с раствором индикатора, стеклянную пробирку с пробкой, инструкцию с цветной таблицей для определения рН.

Способ применения

1. Налейте в чистую пробирку из набора 5 мл аквариумной воды (до белой отметке на пробирке).
2. Добавьте к воде в пробирке 3 капли раствора индикатора из флакона.
3. Закройте пробирку пробкой и встряхните пробирку несколько раз до полного перемешивания раствора.
4. Определение рН должно производиться в хорошо освещенном месте. Приложите пробирку к белой бумаге и сравните цвет раствора с приложенной цветной таблицей. Число, находящееся в квадрате, цвет которого совпадает с цветом раствора в пробирке, равно рН воды в аквариуме.
5. Промывайте пробирку водопроводной водой после каждого применения.

Жидкий индикатор Н. Алямовского можно изготовить своими силами. Он состоит из цветной шкалы — пробирок с растворами, окрашенными в различные цвета, причем каждый цвет соответствует определенному значению рН и индикатора, который вливают в пробирку с исследуемой водой, и окрашенную воду сравнивают с цветной шкалой, определяя значение рН.

Таблица 3.

Соотношение растворов в цветной шкале

Примечание: Если вода имеет желтоватый оттенок, то ее нужно профильтровать через активированный уголь, чтобы она стала бесцветной.

Индикатор

• 0,04 г сухого метилового красного растворителя растирают с 6 мл 0,01 Н раствора NaOH, смывают смесь дистиллированной водой в мерную колбу 100 мл, прибавляют 20 мл этилового спирта и доводят до метки 100 мл дистиллированной водой;
• 0,01 г бромтимолового синего растирают с 3,7 мл 0,01 Н раствора NaOH, смывают смесь дистиллированной водой в мерную колбу 50 мл, прибавляют 10 мл этилового спирта и доводят до метки 50 мл дистиллированной воды.

Оба раствора сливают в один флакон, закрывают пробкой и хранят в прохладном месте.

Цветная шкала

Готовят растворы солей:

• хлористый кобальт CoCl₂·6H₂O (59,5 г в 1 л 1 % НС1);
• хлорное железо FeCl₃·6H₂O (45,05 г в 1 л 1 % НС1);
• хлорная медь CuCl₂·2H₂O (400 г в 1 л 1 % НС1);
• сернокислая медь CuSO₄·H₂O (200 г в 1 л 1 % НС1).

Растворы наливают согласно таблице 3 в одинаковые стеклянные пробирки из бесцветного стекла и запаивают.

Для определения рН в пробирку из бесцветного стекла наливают 5 мл аквариумной воды и добавляют 0,1 мл индикатора, взбалтывают и сравнивают полученную окраску с цветной шкалой.

Зарубежные фирмы предлагают электронный измеритель рН, состоящий из электрода и датчика, который показывает значение рН на световом табло.

Принципиально измерительная система состоит из измерительного электрода и электрода сравнения, между которым возникает электрическое напряжение, замеряемое датчиком. Измерительный электрод содержит буферный раствор и, как правило, на своем нижнем конце имеет шарик, нижняя сторона которого обладает свойствами мембраны. При нахождении шарика в воде сквозь мембрану могут проникать ионы водорода как внутрь, так и наружу. Поскольку содержащийся в электроде буфер обладает постоянным значением рН, между внешней и внутренней поверхностью мембраны возникает разность потенциалов. Накапливающееся на внутренней стороне мембраны напряжение проводником отводится на электронный датчик и там измеряется. Полученное значение датчик сравнивает с мерной величиной, взятой электродом сравнения, в котором находится элемент сравнения, погруженный в насыщенный раствор хлорида калия, сообщающийся через диафрагму с измеряемой водой, и высвечивает значение рН на световом табло.

Слабым местом электрода является его диафрагма, состоящая из пористой керамики или пучка стекловолокна. Она служит прекрасным местом для поселения водорослей. В результате измерения начинают проводиться все медленнее и медленнее и, наконец, вообще прекращаются. Фирмы предлагают специальные растворы для чистки электрода. Но опыт показывает, что и при регулярной чистке пропускная способность диафрагмы ослабевает, и электрод, в конце концов, приходит в негодность. Обычный срок службы электрода в любительских аквариумах составляет 2—3 года, а с большим количеством рыб — 0,5-1,5 года.

Электроды, измеряющие значение рН, могут получать питание как от сети, так и от батареек. Последние позволяют ходить с прибором от аквариума к аквариуму и измерять различные типы воды. При этом важно учитывать, что электродам необходимо определенное время на адаптацию к новому типу воды. При одном замере рН электрод должен минимум 15 минут пробыть в замеряемой воде. При этом следует обращать внимание на интенсивное движение воды (без пузырьков воздуха около электрода).

В качестве примера применения такого электронного измерителя ниже приведена инструкция фирмы Dupla к электроду "Dupla-pH-Eleltrode".

Техническая характеристика

Подготовка к калибровке электрода

Для калибровки прилагаются:

• 3 химических стакана (тестцилиндра) Dupladest;
• калибровочный раствор рН 7;
• калибровочный раствор рН 9 или рН 4 в зависимости от назначения.

Подключите электрод к прибору "Dupla-pH-Control". Снимете с электрода защитный кожух и быстро промойте наконечник электрода в "Dupladest". Наполните чистый химический стакан раствором рН 7. Вставьте электрод в химический стакан и подождите пока показание прибора станет постоянным. Вращая регулятор прибора, добейтесь показания рН 7.

Промойте электрод снова в "Dupladest". Теперь наполните второй химический стакан калибровочным раствором рН 9 или рН 4.

Установите электрод во второй химический стакан и подождите, пока показание прибора станет постоянным. Теперь, вращая регулятор, установите на приборе рН 9 или рН 4 (в зависимости от применения калибровочного раствора). Промыв электрод в "Dupladest", укрепите его присоской на отведенное для него место. Обратите внимание на чистоту плоскости присоски. Электрод готов к введению в действие.

Очистка

• Диафрагма и стеклянная мембрана электрода чувствительно реагируют на грязь и водоросли. Следствием является замедленная реакция электрода.
• Не применяйте для чистки механические средства, как, например, щетка, губка и т.п. Водоросли, прикрепившиеся к электроду, можно удалить мягкой тканью в струе теплой воды.
• Поставьте электрод на 2 часа в химический стакан со средством для очистки фирмы Dupla.
• Промойте быстро электрод в "Dupladest".
• Наполните защитный кожух 3-молярньш КСl наполнителем и осторожно соедините с электродом. Оставьте электрод 3-4 часа лежать спокойно. Теперь он готов к новой калибровке.

Замена электролита

Если больше асимметрию нельзя выверить электродом, то нужно провести замену электролита. Для этого сдвиньте шланг с головки электрода, пока не откроется отверстие. Теперь дозировочной пипеткой Dupla удалите из электрода электролит, а затем залейте вплоть до отверстия 3-молярный раствор КСl. Надвиньте шланг. Теперь электрод готов к новой калибровке.

Хранение

Для хранения электрода на его конец осторожно надевают защитный кожух, наполненный 3-молярным раствором КСl. Электрод контролируют каждые 2 недели. Никогда не кладите электрод в дистиллированную воду.

• Присоединительный штекер всегда должен быть сухим.
• Кабель электрода никогда не прокладывайте вместе с токопроводящим кабелем, например сетевым или нагревательным.
• При длительной эксплуатации электрод необходимо калибровать сначала каждые 2 недели, затем каждые 4 недели.
• При длительной эксплуатации электрода нужно открывать отверстие электролита, чтобы избежать образования вакуума из-за понижения его уровня.
• Для экстремально точного измерения процесс калибровки можно повторить несколько раз.
• Калибровочный раствор не используйте многократно.
• Если электрод при калибровке реагирует так медленно, что это бросается в глаза, то необходима его очистка.
• Электрод сделан почти полностью из стекла! С ним нужно обращаться осторожно, не допускать ударов и давления.
• Если электрод длительное время хранился сухим, то перед измерениями его нужно продержать 24 часа в 3-молярном растворе КС1.
• Корпус электрода должен всегда иметь достаточно жидкости. Столб жидкости внутри электрода должен возвышаться на несколько сантиметров над уровнем измеряемого раствора (воды аквариума).
• При периодическом применении электрода перед каждым измерением необходимо открывать отверстие под головкой электрода, служащее для заливки электролита, что необходимо для выравнивания давления. Это необходимо делать и при первом вводе в эксплуатацию.

Для подкисления воды можно использовать торф, который берут из глубоких слоев верховых болот, где он в течение многих веков из-за сильного разложения приобретает темно- или черно-коричневый цвет. Г. Штерба /23/ рекомендует проводить проверку пригодности торфа для аквариумных целей следующим образом. Пробу торфа размягчают в небольшом количестве воды и через 10-20 ч проверяют у нее значение рН, которое должно лежать в кислой области. Затем воду аэрируют, и если значение рН увеличится, то торф непригоден.

Перед подкислением воды в аквариуме торф кипятят в дистиллированной воде (из расчета 5 г торфа на 1 л воды) в течение 20-30 мин., пока вода не приобретет темно-коричневый цвет. Полученный экстракт тщательно фильтруют и вливают в аквариум небольшими порциями, следа за его равномерным распределением (поможет аэрация), и проверяют при этом значение рН.

Подкислять воду торфом ниже рН 6 не рекомендуется, потому что в воду выделяются дубильные вещества, избыток которых вреден для населения аквариума.

Понизить значение рН можно также с помощью ольховых шишек без семян. Столовую ложку шишек заливают стаканом кипятка и кипятят в течение 5-10 мин. Стакан отфильтрованного отвара рассчитан на 10 л воды.

Подкислять воду без ограничения рН лучше раствором химически чистой ортофосфорной кислоты, который по каплям добавляют в воду, постоянно контролируя значение рН.

И. Хоменко /11/ приводит такой способ подкисления воды.

Воду со слабокислой реакцией (рН от 5,8 до 6,5 в зависимости от жесткости) можно получить растворив 20-30 г дигидрофосфата натрия — NaH₂PO₄ или дигидрофосфата калия — KH₂PO₄ в 100 л аквариумной воды.

Для подщелачивания он рекомендует использовать гидрофосфат натрия Na₂HPO₄, гидрофосфат калия K₂HPO₄, гидрокарбонат натрия (питьевая сода) NaHCO₃, для чего растворить 3-8 г одной из названных солей, а еще лучше смесь солей натрия и калия, в 100 л аквариумной воды.

При подщелачивании питьевой содой при передозировке значение рН не поднимется выше 8,4. Более стойкие результаты получаются при подщелачивании воды жесткостью 8° и выше.

При подкислении или подщелачивании воды удобно определить количество применяемого средства для получения необходимого рН в единичном объеме воды и затем пересчитать его на требуемый объем.

Изменение рН в аквариуме, населенном рыбами, производят постепенно, не более чем на 0,3 в сутки.

Зарубежные фирмы предлагают препараты, стабилизирующие значение рН, как, например, стабилизатор "Proper рН" фирмы Aquarium Pharmaceuticals.

Наборы "Proper рН" включают 3 варианта получаемых значений рН: 6,5, 7,0 и 7,5. Каждый пакетик реактива рассчитан на обработку 38 л воды и продается в защищенной от влаги упаковке, содержащей 2 пакета, а также в оптовых контейнерах, содержащих 100 пакетов.

"Proper pH" не только корректирует рН и подцерживает заданный уровень (6,5, 7,0 или 7,5), но и успешно буферизирует воду. "Proper pH" содержит медленно растворимые компоненты, которые, постепенно растворяясь, в состоянии поддерживать заданный уровень рН. В очень жесткой щелочной воде может потребоваться предварительное смягчение воды, чтобы получить рН 6,5 или 7,0. Активное взаимодействие реактива с щелочами может вызывать незначительное помутнение воды, которое безвредно для рыб и быстро устраняется элементарной фильтрацией. Для гарантированного достижения и удержания заданного уровня рН вода должна иметь жесткость не выше средней.

Содержимое пакета растворяется в воде в течение нескольких часов и стабилизирует значение рН в продолжении 3 недель, однако в перенаселенных аквариумах, вода которых богата органическими кислотами, потребуется более частое применение реактива. Повторно вносить в воду "Proper pH" следует после того, как тестирование показало, что значение рН отклонилось от заданного более чем на 0,2 единицы.

Инструкция по применению стабилизатора "Proper pH"

1. На каждые 38 л воды аквариума использовать один пакет.
2. Повторно внести содержимое пакета, когда значение рН изменится более чем 0,2 единицы.

При использовании "Proper pH" на поверхности воды иногда возникает небольшой слой пены. Он вызван уменьшением силы поверхностного натяжения воды, не вреден для рыб и со временем исчезнет.

При смене воды требуется повторное применение реактива. В новых аквариумах без рыб реактив может быть размещен непосредственно в фильтрах для обеспечения быстрейшего достижения результата.

OverKiller[GLMRs]
All rights reserved © 2000