Dear Oleg Mosin! Saya membaca artikel anda "Air tanpa udara (gas)" di www.o8ode.ru/article/answer/voda_bez_vozduha_gazov.htm. Biar saya bertanya soalan secara peribadi. Saya ahli biologi dengan pengetahuan asas kimia. Persoalannya berkenaan kelarutan karbon dioksida di dalam air. Intipati proses ini. Sebahagian daripada gas terlarut berinteraksi dengan air untuk membentuk asid karbonik, yang memisahkan ionik bikarbonat dan hidrogen. Mengetahui pemisahan pemisahan, kandungan karbon dioksida terlarut, kita boleh mengira indeks keasaman dan kandungan asid karbonik itu sendiri - ia boleh diabaikan.

Persoalannya ialah: apa yang menyimpan seluruh karbon dioksida di dalam air, kerana ia tidak dalam fasa gas, jika tidak, ia akan segera menguap? Di manakah saya boleh mencari jawapan kepada soalan ini: apa yang memegang dioksida itu sendiri di dalam air? Bolehkah ia membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air? Oleh kerana ikatan hidrogen boleh dibentuk di antara atom hidrogen yang disambungkan kepada atom elektronegatif dan unsur elektronegatif yang mempunyai elektron bebas (O, F, N)?

Dan satu lagi soalan. Pada pH = 3, tindak balas pemisahan beralih ke kiri, asid karbonik terurai menjadi karbon dioksida dan air. Dan membubarkan dioksida? Semua isu ini berkaitan dengan proses pernafasan serangga dan pelepasan karbon dioksida dari cecair tracheol. Tindakan anhydrase karbonik memangkinkan proses mengikat dioksida dengan air dan pembentukan bikarbonat berkaitan langsung dengan soalan-soalan ini. Tetapi saya tidak tahu bahawa salah satu daripada pelbagai isoforms anhidrase karbonik memangkinkan proses terbalik. Dalam kes carbohemoglobin, semuanya jelas - kesan Bohr. Tetapi bikarbonat memasuki alveoli dari plasma darah, yang mendorong proses mengikat kepada proton? Apakah kinetik proses ini?

Saya akan sangat berterima kasih jika anda memperjelaskan soalan-soalan ini atau menjelaskan arah mencari jawapan.

Yang ikhlas, Vladimir.

Secara umum, sejauh yang saya tahu, kelarutan karbon dioksida di dalam air lebih tinggi untuk semua gas, ia adalah kira-kira 70 kali lebih tinggi daripada kelarutan oksigen dan 150 kali lebih tinggi daripada kelarutan nitrogen dengan pekali penjerapan karbon dioksida sebanyak 12.8, yang bersamaan dengan keterlarutan 87 ml gas dalam 100 mg air. Sudah tentu, seseorang akan mengandaikan, contohnya, CO₂ entah bagaimana tertanam dalam kluster air tertutup dan diadakan di dalamnya, seperti halnya dalam..... Tetapi proses ini tidak mungkin terjadi. Kelarutan gas dalam air adalah berbeza dan bergantung kepada faktor luaran - suhu dan tekanan, dan sifat gas itu sendiri dan keupayaannya untuk bertindak balas secara kimia dengan air (seperti yang berlaku dengan karbon dioksida, yang larut dalam air akibat reaksi kimia dengan pembentukan asid karbonik, seterusnya, berpecah menjadi ion H + dan HCO - ₃). Tetapi sebaliknya, hanya 1% DENGAN₂, hadir dalam larutan akueus, terdapat di dalamnya dalam bentuk H₂DENGAN₃. Tidak konsisten ini diperhatikan oleh banyak penyelidik. Oleh itu, untuk memudahkan pengiraan persamaan kimia, pK_a dan pH dianggap sebagai keseluruhan CO₂ bertindak balas dengan air.

Dari sudut pandangan kinetika kimia, proses membubarkan karbon dioksida dalam air agak rumit. Apabila CO₂ larut dalam air maka keseimbangan ditubuhkan antara asid karbonik H₂DENGAN₃, bicarbonate VAT₃ - dan karbonat CO₃ -.

Pengiraan pemalar pengionan dalam kes ini dilakukan mengikut skim berikut:

Tahap pengionan pertama adalah sama dengan pK_{a1 =} 4.4 x 10 -7,

Pemalar pengionan peringkat kedua adalah pK_{A2 =} 5.6 x 10-11,

Oleh kerana kedua tahap pengionan berada dalam keseimbangan dalam penyelesaian asid karbonik, pemalar pengionan pertama dan kedua pK boleh digabungkan._a1 dan pK_a2, mendarab mereka:

pK_a1 x pK_a2 = 4.4 x 10 -7 x 5.6 x 10 -11 = 2.46 x10 -17

Keseimbangan antara karbon dioksida, bikarbonat dan karbonat bergantung kepada pH: di sini prinsip Le Chatelier beroperasi - kehadiran ion hidrogen dalam larutan mengalihkan reaksi alkali medium dan bahagian asid (pH hingga 5.5). Sebaliknya, mengeluarkan proton dari sistem mengalihkan keseimbangan reaksi ke kiri apabila karbon dioksida diisi semula daripada karbonat dan bikarbonat. Oleh itu, pada pH rendah, karbon dioksida mendominasi dalam sistem, dan sebenarnya tidak bikarbonat mahupun karbonat terbentuk, sedangkan pada pH neutral, bikarbonat menguasai CO.₂ dan H₂CO₃. Dan hanya pada pH yang tinggi, karbonat diguna pakai.

Anhidrase karbonik mempelbagaikan proses penghidratan CO₂ dan CO dehidrasi₂ (kira-kira 100 kali).

Adapun kesan Bohr, jika saya tidak salah, mekanisme lain - penurunan nilai pH menyebabkan penurunan pengikatan oksigen ke hemoglobin, akibatnya oksigen dilepaskan. Seperti yang saya ingat dari kursus institut dalam bidang biokimia, kesan Bohr dijelaskan oleh fakta bahawa terdapat tapak pengikat proton dalam molekul hemoglobin dalam bentuk sisa histidine dan asid aspartik. Bagaimana semuanya berlaku di sana, saya tidak boleh mengatakan dengan pasti, tetapi intipati utama terletak pada kemampuan residu asid amino ini untuk berinteraksi antara satu sama lain dalam bentuk deoxy-hydroxy. Dalam bentuk deoxy, residu asid aspartik mampu membentuk ikatan antara residu histidin protonasi. Sisa histidine ini mempunyai nilai pK yang tinggi._a, sejak sambungan histidin dengan residu asid aspartik memelihara proton dari penceraian. Tetapi dalam bentuk bentuk hidroksi, pembentukan ikatan tersebut tidak mungkin dan oleh itu nilai pK_a untuk bentuk hidroksi histidine, kembali ke pK biasa_a. Oleh itu, pada pH darah sebanyak 7.4, histidine wujud dalam oxyhemoglobin dalam bentuk yang tidak terlindung. Kepekatan proton yang tinggi menyumbang kepada pembentukan bentuk deoxy histidine dan, sebagai akibatnya, pelepasan oksigen. Pelepasan CO₂ Sebaliknya, mengurangkan pertalian hemoglobin dengan oksigen dalam dua cara. Pertama, beberapa CO₂ berubah menjadi bikarbonat, membebaskan proton yang bertanggungjawab terhadap kesan Bohr. Satu lagi bahagian bikarbonat ini dibebaskan oleh eritrosit, manakala sebahagian daripada bikarbonat berinteraksi langsung dengan hemoglobin, mengikat kepada gugus N-gugur asid amino dan membentuk urethane ester karbamat ester yang tidak stabil. Dalam proses ini, proton dilepaskan semula, yang seterusnya membawa kepada pelepasan O₂ dan mengikat CO₂. Oleh itu kitaran pernafasan berlaku.

http://www.o8ode.ru/article/learn/ugaz.htm

Air ditambah karbon dioksida

Karbon dioksida dan reaksi aktif air. Atau bagaimana membuat stalagmit tidak tumbuh di daun tumbuhan akuarium

Kenapa dan bagaimana menguruskan kandungan karbon dioksida di dalam akuarium.
Adalah diketahui bahawa karbon dioksida sangat penting untuk tumbuh-tumbuhan. Diasimilasikan semasa proses fotosintesis, CO2 merupakan bahan binaan utama untuk sintesis molekul organik. Dan tumbuhan akuarium tidak terkecuali. Dengan defisit karbon dioksida, mereka hanya akan mempunyai apa-apa untuk membina kain mereka, yang akan melambatkan atau menghentikan pertumbuhan mereka sepenuhnya. Sebaliknya, dengan kelebihan karbon dioksida di dalam air akuarium, ikan mula tercekik walaupun kandungan oksigen di dalamnya tinggi (Rut Effect). Oleh itu, seorang aquarist, jika dia ingin menikmati benda-benda hidup, bukan tumbuhan dan ikan plastik, mesti dapat mengekalkan kepekatan karbon dioksida di dalam air dalam julat optimum.

Dengan ketepatan yang mencukupi, seorang aquarist dapat menentukan kandungan karbon dioksida dalam air akuarium dengan pengiraan jika dia mengetahui nilai pH dan kekerasan karbonat air, yang akan dibincangkan dalam artikel ini. Tetapi pertama-tama anda perlu menjawab soalan ini: adakah perlu untuk aquarist untuk mengukur sesuatu sama sekali dan kemudian mengira sesuatu? Adakah ia benar-benar perlu untuk "menyelaraskan keharmonian dengan algebra"? Lagipun, segala sesuatu yang bersifat mampu mengawal diri. Akuarium juga pada dasarnya adalah "sekeping" kecil alam dan ia tidak menjadi pengecualian kepada peraturan ini. Dalam akuarium yang biasa (klasik) * proporsi dengan cukup, tetapi tidak sebilangan besar ikan, parameter air yang diperlukan biasanya ditetapkan oleh mereka sendiri. Jadi pada masa akan datang mereka tidak menyimpang dari norma, tidak perlu terlalu banyak makan ikan, secara teratur dan sekurang-kurangnya sekali setiap dua minggu, menggantikan seperempat atau sepertiga jumlah air. Dan ini benar-benar akan cukup. Dalam perjalanan hidup mereka, ikan memancarkan jumlah karbon dioksida, nitrat dan fosfat yang mencukupi agar tumbuhan tidak hidup dalam kesengsaraan. Sebaliknya, tumbuhan memberikan ikan dengan oksigen yang mencukupi. Sejak suku terakhir abad ke-19 (sejak zaman NF Zolotnitsky) dan untuk kebanyakan abad ke-20, hampir semua aquarists telah melakukannya. Segala-galanya baik untuk mereka, tetapi banyak daripada mereka tidak tahu apa ujian akuarium...

Akuarium moden tanpa menggunakan cara untuk menentukan parameter akuarium air tidak dapat difikirkan. Apa yang telah berubah?

Keupayaan teknikal! Dengan bantuan peralatan khas, kami mula menipu alam. Di dalam kotak kaca kecil, yang pada asasnya adalah akuarium bilik biasa (dan walaupun isipadu padu 200-300 liter untuk sebuah takungan air bilik adalah sangat kecil berbanding dengan takungan air semulajadi), ia menjadi mungkin untuk mengandungi bilangan organisma hidup yang tidak dapat dibandingkan dengan sumber semula jadi di dalamnya boleh didapati. Sebagai contoh, dalam air akuarium yang sangat tidak bergerak dan tidak terisi di permukaannya pada kedalaman 0.5-1 mm, jumlah oksigen boleh dua kali lebih besar seperti pada kedalaman hanya beberapa sentimeter. Pemindahan oksigen dari udara ke air sendiri sangat perlahan. Mengikut perhitungan beberapa penyelidik, molekul oksigen, berdasarkan penyebaran sahaja, dapat memperdalam tidak lebih dari 2 cm! Oleh itu, tanpa teknik mencampurkan atau menghidupkan air, tidak mustahil seorang aquarist menampung akuarium dengan ikan "tambahan". Peralatan akuarium moden membolehkan anda menanam di akuarium dan untuk beberapa waktu berjaya mengandungi jumlah ikan yang luar biasa pada masa lalu, dan lampu terang sangat padat menanam akuarium dengan tumbuhan dan juga menutup bahagian bawahnya dengan lapisan tebal richi!

Ini adalah serpihan bahagian bawah akuarium. Ia padat ditanam dengan tanaman penutup tanah: glossist (Glossostigma elatinoides), lumut Jawa (Vesicularia dubyana) dan Riccia (Riccia fluitans). Yang terakhir biasanya terapung berhampiran permukaan, tetapi ia dapat dicapai sehingga ia tumbuh di dasar. Untuk ini, akuarium perlu bersinar terang dan karbon dioksida dimasukkan ke dalam air.
Udang Amano, juga, tidak sengaja memukul kerangka;
Tetapi kita tidak boleh lupa bahawa alam yang ditipu dari saat itu, kerana kita sangat padat dengan akuarium dengan organisma hidup, tidak lagi bertanggungjawab untuk apa-apa lagi! Kebergantungan sistem sedemikian sekarang tidak dijamin. Untuk kekacauan ekologi bahawa aquarist telah diatur dalam akuarium, dia dan dia sahaja akan menjadi jawapannya. Malah kesilapan kecil kehendaknya membawa kepada bencana ekologi. Dan agar tidak membuat kesilapan, anda perlu tahu bagaimana dan mengapa setidaknya parameter asas air berubah. Dengan mengawalnya dengan tepat pada masanya, anda boleh dengan cepat campur tangan dalam kerja sistem yang terlalu banyak dan tidak stabil, membekalkannya dengan sumber yang hilang dan mengeluarkan buangan berlebihan yang "biocenosis" akuarium itu sendiri tidak dapat digunakan. Salah satu yang diperlukan untuk akuarium tumbuhan adalah karbon dioksida.

Gambar itu diambil pada seminar yang dijalankan oleh Takashi Amano di Moscow pada tahun 2003. Ini adalah pandangan belakang akuarium. Tiada latar belakang buatan di sini. Ia akan menghasilkan tumbuh-tumbuhan, sangat padat ditanam di sepanjang dinding belakang. Agar mereka boleh berkembang tanpa "mencekik" antara satu sama lain, beberapa helah berdasarkan teknologi tinggi akuarium digunakan sekali gus. Ini adalah primer yang bukan berbilang berasaskan pelbagai lapisan, kaya dengan mineral yang terdapat pada tumbuh-tumbuhan, sumber cahaya yang sangat terang dengan spektrum yang dipilih secara khusus, dan sudah tentu alat yang memperkayakan air dengan CO2 (semua dibuat oleh ADA)

Sebahagian daripada sistem yang memperkayakan air akuarium dengan penutup karbon dioksida. Di luar, peranti dilampirkan yang membolehkan anda mengawal aliran aliran buih gas ke dalam akuarium. Di dalamnya adalah penyebar. Untuk kejelasan, penganjur seminar memulakan gas dengan sangat kuat dan seluruh lajur gelembung naik dari penyebar. Banyak tumbuhan akuarium karbon dioksida tidak perlu. Dalam operasi biasa, apabila gas lebih kurang, gelembung hampir tidak boleh dilihat, kerana karbon dioksida cepat larut dalam air. Oleh itu, tumbuh-tumbuhan yang subur di akuarium "alami" Takashi Amano tidak tumbuh dengan sendirinya - ini memerlukan peralatan khas. Jadi ia bukan akuarium semulajadi, ia agak buatan manusia!

Terdapat sedikit CO2 di atmosfer bumi - hanya 0.03%. Dalam udara atmosfera kering dengan tekanan barometrik standard (760 mm Hg. Art.), Tekanan separa hanya 0.2 mm. Hg Seni. (0.03% daripada 760). Tetapi jumlah yang sangat kecil ini agak mencukupi untuk menandakan kehadirannya dengan cara yang bermakna untuk sebuah aquarist. Sebagai contoh, air sulingan atau disalin dengan baik, berdiri di dalam bekas terbuka untuk masa yang mencukupi untuk menyesuaikan dengan udara atmosfera **, akan menjadi sedikit berasid. Ini akan berlaku kerana karbon dioksida dibubarkan di dalamnya.

Dengan tekanan separa karbon dioksida di atas, kepekatannya dalam air boleh mencapai 0.6 mg seliter, yang akan membawa kepada penurunan dalam pH kepada nilai-nilai yang hampir kepada 5.6. Kenapa Hakikatnya adalah bahawa beberapa molekul karbon dioksida (tidak lebih daripada 0.6%) berinteraksi dengan molekul air untuk membentuk asid karbonik:
CO2 + H2O H2CO3
Asid karboksik dipisahkan menjadi ion hidrogen dan ion hidrokarbonat: H2CO3 H + + HCO3-
Ini adalah mencukupi untuk menghasut air sulingan. Ingat bahawa pH (reaksi aktif air) hanya mencerminkan kandungan ion hidrogen dalam air. Ini adalah logaritma negatif kepekatan mereka.

Secara semula jadi, hujan jatuh juga berasid. Oleh itu, walaupun di kawasan ekologi yang bersih, di mana tidak terdapat asid sulfur dan nitrik dalam air hujan, ia masih sedikit berasid. Kemudian melalui tanah, di mana kandungan karbon dioksida banyak kali lebih tinggi daripada atmosfera, airnya lebih tepu dengan karbon dioksida.

Berinteraksi kemudian dengan batu yang mengandungi batu kapur, air tersebut menukar karbonat menjadi bikarbonat yang larut:

CaCO3 + H2O + CO2 Ca (HCO3) 2

Tindak balas ini boleh diterbalikkan. Ia boleh beralih ke kanan atau kiri bergantung kepada kepekatan karbon dioksida. Jika kandungan CO2 tetap stabil untuk jangka masa yang lama, maka keseimbangan karbon-asid-limau dibentuk di dalam air tersebut: tiada ion hidrokarbonat baru dibentuk. Sekiranya satu atau lebih cara mengeluarkan CO2 dari sistem keseimbangan, maka ia akan beralih ke kiri, dan kalsium karbonat yang tidak boleh larut akan jatuh dari larutan yang mengandungi bikarbonat. Ini berlaku, sebagai contoh, apabila air mendidih (ini adalah kaedah yang diketahui untuk mengurangkan kekerasan karbonat, iaitu, kepekatan dalam air adalah Ca (HCO3) 2 dan Mg (HCO3) 2). Proses yang sama juga diperhatikan dengan penyelesaian sederhana air artesian, yang berada di bawah tanah pada tekanan tinggi dan banyak karbon dioksida dibubarkan di sana. Sekali di permukaan, di mana tekanan separa CO2 adalah rendah, air ini mengeluarkan karbon dioksida yang berlebihan ke atmosfera sehingga ia mencapai keseimbangan dengannya. Pada masa yang sama, awan putih yang terdiri daripada zarah batu kapur muncul di dalamnya. Sesuai dengan prinsip yang sama, stalaktit dan stalagmit dibentuk: air yang mengalir dari pembentukan bawah tanah dibebaskan daripada kelebihan karbon dioksida dan pada masa yang sama dari kalsium dan magnesium karbonat. Dan pada kenyataannya, tindak balas yang sama berlaku di daun banyak tumbuhan akuarium, ketika mereka secara aktif mensintesis dalam cahaya terang, dan karbon dioksida di ruang tertutup dari akuarium berakhir. Di sini, daun mereka mula "menjadi kelabu", kerana mereka menjadi tertutup kerak kalsium karbonat. Tetapi apabila semua asid karbonik bebas diekstrak dari air, pH juga tumbuh dengan mendadak. Biasanya, tumbuhan boleh menaikkan pH air akuarium kepada 8.3-8.5. Dengan penunjuk reaktif yang aktif, terdapat hampir tidak ada molekul karbon dioksida sama sekali dan tumbuhan (spesies yang boleh melakukan ini, tetapi banyak yang boleh dilakukan) terlibat dalam pengekstrakan karbon dioksida dari bikarbonat.

Ca (HCO3) 2 -> CO2 (diserap oleh tumbuhan) + CaCO3 + H2O

Sebagai peraturan, mereka tidak boleh meningkatkan pH yang lebih tinggi, kerana pertumbuhannya yang lebih jauh sangat merosot keadaan fungsian tumbuhan sendiri: fotosintesis, dan oleh itu penyingkiran CO2 dari sistem melambatkan, dan karbon dioksida di udara menstabilkan pH. Oleh itu, tumbuh-tumbuhan akuarium boleh menelan antara satu sama lain. Mereka yang memenangi lebih baik mengeluarkan karbon dioksida dari hidrokarbonat menang, dan mereka yang tidak dapat melakukannya, misalnya, rotasi dan aponogoneton dari kumpulan Madagascar menderita. Tumbuhan ini dianggap paling lembut di kalangan aquarists.

Tumbuhan akuatik dalam akuarium ini tidak dalam keadaan terbaik. Untuk masa yang lama ia wujud dalam keadaan kekurangan karbon dioksida akut, maka bekalannya dianjurkan. Hasilnya jelas. Top hijau segar bercakap untuk dirinya sendiri. Kesan karbon dioksida yang sangat kuat adalah ketara pada rotary (Rotala macrandra). Mereka hampir mati, seperti yang dibuktikan oleh bahagian bawah batang, hampir tidak sepenuhnya daun, tetapi mereka hidup dan memberikan daun kemerahan yang cantik, yang tumbuh dengan cepat sudah semasa bekalan gas

Mereka tumbuh-tumbuhan yang boleh memecahkan bikarbonat lebih banyak. Ini termasuk Rdesta, Vallisneria, Echinodorus. Walau bagaimanapun, elodey tebal padat dapat mencekik mereka. Elodea lebih berkesan boleh mengeluarkan karbon dioksida yang terikat dalam hidrokarbon:
Ca (HCO3) 2 -> 2CO2 (diserap oleh tumbuhan) + Ca (OH) 2
Sekiranya kekeruhan air berkarbonat cukup tinggi, maka proses ini boleh membawa kepada peningkatan yang berbahaya bukan sahaja untuk tumbuh-tumbuhan lain, tetapi juga untuk kebanyakan ikan akuarium, nilai pH akuarium air hingga 10. Tidak mungkin untuk mengembangkan pelbagai tumbuhan dalam air akuarium dengan nilai pH yang tinggi, dan Banyak spesies ikan akuarium pasti tidak suka air alkali.

Adakah mungkin untuk membetulkan keadaan dengan meningkatkan pengudaraan akuarium dengan harapan bahawa akibat kelarutan karbon dioksida yang tinggi, air akuarium akan memperkayakan CO2? Malah, tekanan tekanan atmosfera dan suhu 20 ° C, 1.7 g karbon dioksida boleh dibubarkan dalam satu liter air. Tetapi ini akan berlaku hanya jika fasa gas yang mana air ini bersentuhan akan terdiri sepenuhnya daripada CO2. Dan, bersentuhan dengan udara atmosfera, yang mengandungi hanya 0.03% CO2 dalam 1 liter air, hanya 0,6 mg boleh lulus dari udara ini - ini adalah kepekatan keseimbangan yang sepadan dengan tekanan separa karbon dioksida di atmosfera di paras laut. Sekiranya kandungan karbon dioksida dalam air akuarium lebih rendah, maka pengudaraan akan meningkatkannya kepada kepekatan 0.6 mg / l dan tidak lagi! Tetapi biasanya kandungan karbon dioksida di dalam air akuarium masih di atas nilai yang ditentukan dan pengudaraan hanya akan mengakibatkan kehilangan CO2.

Masalahnya boleh diselesaikan dengan menyumbang karbon dioksida secara artifisial ke dalam akuarium, terutamanya kerana ia tidak sama sekali sukar. Dalam kes ini, anda juga boleh melakukan tanpa peralatan berjenama, tetapi hanya menggunakan proses fermentasi alkohol dalam larutan gula dengan yis dan beberapa peranti lain yang sangat mudah, yang akan kami ketahui.

Walau bagaimanapun, di sini kita harus sedar bahawa dengan ini kita menipu alam sekali lagi. Ketepuan tak tepu air akuarium dengan karbon dioksida tidak akan membawa kepada apa-apa yang baik. Jadi anda boleh dengan cepat membunuh ikan, dan kemudian tumbuh-tumbuhan. Proses bekalan karbon dioksida mesti dikawal ketat. Adalah ditubuhkan bahawa untuk ikan kepekatan CO2 dalam air akuarium tidak boleh melebihi 30 mg / l. Dan dalam beberapa kes, nilai ini sekurang-kurangnya kurang daripada tiga kali. Ingatlah bahawa turun naik yang kuat dalam pH untuk ikan juga berbahaya, dan bekalan tambahan karbon dioksida dengan cepat menghasut air.

Bagaimana untuk menganggarkan kandungan CO2 dan untuk memastikan bahawa apabila air tepu dengan gas ini, nilai pH berubah-ubah sedikit dan kekal dalam julat yang boleh diterima untuk ikan? Di sini kita tidak akan dapat melakukan tanpa formula dan pengiraan matematik: hidrokimia akuarium air, sayangnya, adalah topik yang agak "kering".

Hubungan antara kepekatan dalam air akuarium air tawar karbon dioksida, ion hidrogen dan ion hidrokarbonat mencerminkan persamaan Henderson-Hasselbach, yang dalam kes kita akan kelihatan seperti:
[H +] [HCO3 -] / [H2CO3 + CO2] = K1
di mana K1 adalah pengaliran asid karbonik yang jelas di tahap pertama, dengan mengambil kira keseimbangan ion dengan jumlah keseluruhan karbon dioksida di dalam air - jumlah asid karbonik yang ditentukan secara analitik (iaitu molekul CO2 yang terlarut dan molekul terhidrat dalam bentuk asid karbonik - H2CO3). Untuk suhu 25 ° C, pemalar ini bersamaan dengan 4.5 * 10-7. Kurungan persegi menandakan kepekatan molar.

Konversi formula memberikan:

Nilai pH dan [HCO3-] boleh ditentukan menggunakan ujian akuarium standard. Perlu diingat bahawa ujian KH menentukan tepat kandungan ion bikarbonat dalam air (dan bukan ion kalsium) dan sesuai untuk keperluan kita. Satu-satunya ketidaknyamanan penggunaannya adalah berkaitan dengan keperluan untuk mengira semula darjah dalam M, yang, bagaimanapun, tidak sama sekali sukar. Untuk ini, nilai kekerasan karbonat yang diperolehi selepas melaksanakan prosedur ujian dalam darjah adalah mencukupi untuk membahagi dengan 2.804. Kepekatan ion hidrogen yang dinyatakan dalam pH juga mesti ditukarkan kepada M, kerana ini adalah perlu untuk meningkatkan 10 kepada kuasa yang sama dengan nilai pH dengan tanda negatif:

Untuk menukar nilai [H2CO3 + СО2] yang dikira oleh formula (2) dari M hingga mg / l CO2, ia perlu didarabkan sebanyak 44000.

Dengan menggunakan persamaan Henderson-Hasselbach, adalah mungkin untuk mengira kepekatan total karbon dioksida yang ditentukan secara analitik dalam akuarium jika aquarist tidak menggunakan reagen khas dan kandungan humik dan asid organik lain dalam akuariumnya adalah sederhana untuk menstabilkan pH (anda boleh menilai mengikut warna akuarium air: jika ia tidak sama dengan "perairan hitam" Amazonia, ia tidak berwarna atau berwarna hanya sedikit - ini bermakna tidak ramai di antara mereka di sana).

Mereka yang berada di kaki pendek dengan komputer, khususnya dengan spreadsheet Excel, boleh, berdasarkan formula dan nilai K1 di atas, menyusun jadual terperinci mencerminkan kandungan karbon dioksida bergantung kepada kekerasan karbonat dan pH. Kami akan memberikan disini, tetapi, kami berharap, berguna untuk pilihan aquarist amatur seperti jadual, yang membolehkan anda secara automatik mengira kandungan karbon dioksida di dalam air:
PH minimum air di dalam akuarium untuk kekerasan karbonat yang diberikan di mana kandungan karbon dioksida masih tidak berbahaya untuk ikan (nombor merah di dalam tiang), dan nilai pH maksimum yang dibenarkan di mana tumbuhan tidak dapat mengeluarkan karbon dioksida daripada bikarbonat masih berkesan dalam fotosintesis. Untuk 25 ° C.

Jika anda memutuskan untuk membekalkan karbon dioksida ke akuarium, kemudian laraskan bekalannya supaya nilai pH untuk kekerasan karbonat yang sama jatuh di antara nombor merah dan hijau. Semasa waktu siang, reaksi aktif air akan berubah (biasanya pH meningkat), dan ini harus diambil kira semasa menubuhkan peralatan. Cuba tune di tengah-tengah selang, maka nilai pH kemungkinan besar tidak melompat dari sempadannya. Jika bekalan CO2 dikawal oleh pengawal pH, menutup bekalan gas apabila pH dikurangkan ke tahap yang ditentukan, tahap ini tidak boleh lebih rendah daripada minimum yang dibenarkan untuk ikan. Menggunakan pengawal pH adalah paling berkesan dan selamat, tetapi ia agak mahal.

Dalam latar depan foto ini adalah Rotala lain (Rotala wallichii). Di sebelah kiri - sungai mercusuar (Mayaca fluviatilis). Dia juga kekasih karbon dioksida bebas di dalam air. Dengan pencahayaan dan kandungan karbon dioksida yang sesuai di dalam akuarium dari urutan 15-20 mg / l, tumbuhan akuatik ini ditutup dengan gelembung oksigen, fotosintesis sangat berkesan

Di samping itu, tumbuhan CO2 boleh diberi makan dengan tablet khas yang diletakkan di dalam akuarium di dalam peranti khas. Mereka secara beransur-ansur melepaskan karbon dioksida ke dalam air. Dengan tujuan yang sama, pada awal cahaya siang, ada kemungkinan untuk menambahkan air berkarbonasi rendah ke akuarium (secara semula jadi, tanpa aditif makanan!). Jadual dan kalkulator yang diberikan dalam artikel ini akan membantu menilai sejauh mana langkah-langkah ini berkesan.

Jadual ini juga menunjukkan nilai-nilai pH yang, dengan kekerasan karbonat yang diberikan, diperolehi oleh air berudara yang baik di dalam akuarium bilik, jika ia mempunyai penduduk yang sederhana dengan ikan dan jika airnya tidak teroksida di dalamnya. Dalam erti kata lain, jika bekalan karbon dioksida ke akuarium tiba-tiba terhenti, maka kita boleh menjangkakan bahawa pH air akan meningkat kepada kira-kira nilai ini dalam masa beberapa jam. Angka dalam barisan terakhir jadual ini ialah pH air kekerasan karbonat yang diberikan dalam keseimbangan dengan atmosfera. Adalah jelas bahawa mereka lebih tinggi. Dalam takungan semulajadi, di dalam jeram sungai yang bersih, di mana air mendidih dan melepaskan semua karbondioksida yang berlebihan (bukan keseimbangan) ke atmosfera, nilai pH sedemikian sebenarnya berlaku. Di dalam bilik, tekanan separa karbon dioksida di udara lebih tinggi daripada di udara terbuka, dan proses-proses yang berlaku di dalam tanah dan penapis akuarium menyebabkan pembentukan karbon dioksida dan ion hidrogen. Semua ini memberikan lebih banyak daripada keadaan semulajadi kandungan karbon dioksida di dalam air akuarium dan air di dalamnya dengan kekerasan karbonat yang sama lebih berasid.

Sekarang perhatikan fakta ini. Asid karboksik, yang terbentuk dengan melarutkan karbon dioksida atmosfera dalam air, mengurangkan pH air suling hingga 5.6, dan air dengan kekerasan karbonat, contohnya, sama dengan 5 kH, berada dalam keseimbangan dengan gas atmosfera, mempunyai reaksi aktif sebanyak 8.4. Ia mudah untuk mengesan corak sedemikian: semakin tinggi kekerasan karbonat air, semakin alkali itu. Malah, peraturan ini diketahui ramai, tetapi tidak semua aquarists mengetahui hakikat bahawa kita bercakap tentang kekerasan karbonat. Sesungguhnya, jika kita hanya berurusan dengan perairan segar semula jadi, di mana kekerasan karbonat, sebagai peraturan, memberikan sumbangan yang sangat penting kepada jumlah keseluruhan, seseorang mungkin tidak memikirkannya, tetapi dalam air buatan yang disediakan, semuanya boleh berbeza. Sebagai contoh, penambahan kalsium klorida akan meningkatkan kekerasan air, tetapi bukan pH. Hakikat bahawa perairan semulajadi biasanya mempunyai reaksi aktif alkali yang lemah dikaitkan dengan kehadiran ion hidrokarbonat di dalamnya. Bersama dengan karbon dioksida yang dibubarkan dalam air, mereka membentuk sistem penyangga karbon dioksida-bikarbonat, yang menstabilkan pH air lebih kuat di rantau nilai alkali, semakin tinggi kepekatan bikarbonat (kekerasan karbonat). Untuk memahami mengapa ini berlaku dan untuk memilih nilai kekukuhan karbonat optimum untuk akuarium, anda mesti sekali lagi merujuk kepada formula Henderson-Hasselbach.

* Proporsi klasik akuarium adalah seperti berikut: lebar sama dengan atau tidak lebih dari seperempat kurang dari ketinggian. Ketinggian tidak melebihi 50 cm Walau bagaimanapun, pada dasarnya, panjangnya tidak terhad. Contohnya ialah akuarium 1 m panjang, 40 cm lebar dan 50 cm tinggi. Keseimbangan biologi dalam takungan air bilik seperti ini akan dibina dengan mudah.

** Dengan keseimbangan dengan udara atmosfera, kita memahami keadaan air apabila kepekatan (voltan) gas dibubarkan di dalamnya sesuai dengan tekanan separa gas ini di atmosfera. Jika tekanan gas berkurang, molekul gas akan mula meninggalkan air sehingga kepekatan keseimbangan sekali lagi tercapai. Sebaliknya, jika tekanan separa gas meningkat di atas air, maka sejumlah besar gas ini akan larut dalam air.

http://ru-aqua.ru/index.php?pid=16

Ciri-ciri fizikal dan kimia karbon dioksida

Formula - CO₂. Jisim molar - 44 g / mol.

Sifat Kimia Karbon Dioksida

Karbon dioksida tergolong dalam kelas oksida asid, iaitu. apabila berinteraksi dengan air, ia membentuk asid, yang dipanggil arang batu. Asid karbonik secara kimia tidak stabil dan pada masa pembentukannya segera terurai ke dalam komponennya, iaitu. tindak balas interaksi karbon dioksida dengan air boleh diterbalikkan:

Apabila dipanaskan, karbon dioksida terurai menjadi karbon monoksida dan oksigen:

Seperti semua oksida asid, karbon dioksida dicirikan oleh reaksi interaksi dengan oksida asas (hanya terbentuk oleh logam aktif) dan asas:

Karbon dioksida tidak menyokong pembakaran, hanya logam aktif yang terbakar di dalamnya:

CO₂ + 2Mg = C + 2MgO (t);

CO₂ + 2Ca = C + 2CaO (t).

Karbon dioksida bertindak balas dengan bahan mudah seperti hidrogen dan karbon:

Apabila karbon dioksida berinteraksi dengan peroksida logam aktif, karbonat terbentuk dan oksigen dilepaskan:

Reaksi kualitatif terhadap karbon dioksida adalah tindak balas interaksinya dengan air kapur (susu), iaitu. dengan kalsium hidroksida, di mana mendakan putih terbentuk - kalsium karbonat:

Sifat fizikal karbon dioksida

Karbon dioksida adalah bahan gas tanpa warna atau bau. Lebih berat daripada udara. Tahan lama. Apabila dimampatkan dan disejukkan dengan mudah masuk ke dalam keadaan cair dan pepejal. Karbon dioksida dalam keadaan agregat pepejal dipanggil "ais kering" dan dengan mudah diselaraskan pada suhu bilik. Karbon dioksida tidak larut dalam air, sebahagiannya bertindak balas dengannya. Ketumpatan - 1,977 g / l.

Pengeluaran dan penggunaan karbon dioksida

Terdapat kaedah perindustrian dan makmal untuk menghasilkan karbon dioksida. Oleh itu, dalam industri ia diperoleh dengan membakar batu kapur (1), dan di makmal, oleh tindakan asid kuat garam karbonat (2):

Karbon dioksida digunakan dalam makanan (karbonasi limun), kimia (kawalan suhu dalam penghasilan serat sintetik), metalurgi (perlindungan alam sekitar, contohnya, pemendakan gas coklat) dan industri lain.

Contoh penyelesaian masalah

Kami menulis persamaan pembubaran batu kapur dalam asid nitrik:

Kandungan kalsium karbonat tulen (tanpa pengotor) dalam batu kapur:

ω (CaCO₃)_cl = 100% - ω_admixture = 100% - 8% = 92% = 0.92.

Kemudian, jisim kalsium karbonat tulen:

Jumlah kalsium karbonat ialah:

n (CaCO₃) = 82.8 / 100 = 0.83 mol.

Jisim asid nitrik dalam penyelesaian akan sama dengan:

m (hno₃) = 200 × 10/100% = 20 g.

Jumlah asid kalsium nitrik ialah:

n (hno₃) = 20/63 = 0.32 mol.

Membandingkan bilangan bahan yang memasuki tindak balas, kami menentukan bahawa asid nitrik masih kurang, oleh itu kami membuat pengiraan lebih lanjut mengenai asid nitrik. Menurut persamaan tindak balas n (HNO₃): n (CO₂) = 2: 1, maka n (CO₂) = 1/2 × n (HNO₃) = 0.16 mol. Kemudian, jumlah karbon dioksida akan sama dengan:

http://ru.solverbook.com/spravochnik/svojstva-po-ximii/fizicheskie-i-ximicheskie-svojstva-uglekislogo-gaza/

Apakah CO2?

Apakah karbon dioksida?

Karbon dioksida dikenali terutamanya dalam keadaan gasnya, iaitu sebagai karbon dioksida dengan formula CO2 kimia mudah. Dalam bentuk ini, ia wujud dalam keadaan normal - pada tekanan atmosfera dan suhu "normal". Tetapi dengan peningkatan tekanan, melebihi 5,850 kPa (contohnya, tekanan di kedalaman laut kira-kira 600 m), gas ini berubah menjadi cecair. Dan dengan penyejukan yang kuat (tolak 78.5 ° C), ia mengkristal dan menjadi ais kering yang dipanggil, yang digunakan secara meluas dalam perdagangan untuk menyimpan makanan beku dalam peti sejuk.

Karbon dioksida cair dan ais kering diperolehi dan digunakan dalam aktiviti manusia, tetapi bentuk-bentuk ini tidak stabil dan mudah terurai.

Tetapi gas karbon dioksida diedarkan di mana-mana: ia dikeluarkan semasa pernafasan haiwan dan tumbuh-tumbuhan dan merupakan bahagian penting dari komposisi kimia atmosfera dan lautan.

Hartanah Karbon Dioksida

CO2 carbon dioxide tidak berwarna dan tidak berbau. Di bawah keadaan biasa, ia tidak mempunyai rasa. Walau bagaimanapun, apabila menghirup kepekatan karbon dioksida yang tinggi, anda boleh merasakan rasa masam di dalam mulut anda, disebabkan oleh fakta bahawa karbon dioksida larut pada membran mukus dan dalam air liur, membentuk penyelesaian lemah asid karbonik.

Dengan cara ini, keupayaan karbon dioksida untuk larut dalam air digunakan untuk membuat air berkarbonat. Gelembung limau adalah karbon dioksida yang sama. Alat pertama untuk menyerap CO2 dicipta semula pada tahun 1770, dan sudah pada tahun 1783 Switzerland, Jacob Schwepp yang giat, mula mengeluarkan soda industri (Schweppes masih ada).

Karbon dioksida adalah 1.5 kali lebih berat daripada udara, jadi ia cenderung untuk "menyelesaikan" dalam lapisan bawahnya jika ruangan itu kurang pengudaraan. Kesan "gua anjing" diketahui, di mana CO2 dikeluarkan secara langsung dari tanah dan berkumpul pada ketinggian kira-kira setengah meter. Dewasa, masuk ke dalam gua sedemikian, pada ketinggian pertumbuhannya tidak merasakan kelebihan karbon dioksida, tetapi anjing-anjing itu mendapati dirinya secara langsung dalam lapisan karbon dioksida yang tebal dan diracun.

CO2 tidak menstabilkan pembakaran, jadi ia digunakan dalam pemadam kebakaran dan sistem pemadaman kebakaran. Tumpuan dengan memadamkan lilin terbakar dengan kandungan kaca yang dikatakan kosong (dan sebenarnya karbon dioksida) didasarkan pada sifat karbon dioksida ini.

Karbon dioksida: sumber semula jadi

Karbon dioksida bersifat terbentuk dari pelbagai sumber:

• Napas haiwan dan tumbuh-tumbuhan.
  Setiap pelajar tahu bahawa tumbuhan menyerap karbon dioksida CO2 dari udara dan menggunakannya dalam fotosintesis. Sesetengah suri rumah cuba dengan banyak tumbuhan dalaman untuk menebus kelemahan pengudaraan. Walau bagaimanapun, tumbuh-tumbuhan bukan sahaja menyerap, tetapi juga memancarkan karbon dioksida jika tiada cahaya - ini adalah sebahagian daripada proses pernafasan. Oleh itu, hutan di dalam bilik pengudaraan yang kurang baik bukan idea yang baik: pada waktu malam tingkat CO2 akan meningkat lebih tinggi.
• Aktiviti gunung berapi.
  Karbon dioksida adalah komponen gas gunung berapi. Di kawasan aktiviti gunung berapi yang tinggi, CO2 boleh dipancarkan terus dari tanah - dari retak dan kerosakan yang disebut mofetes. Kepekatan karbon dioksida di lembah dengan mofetas sangat tinggi sehingga banyak haiwan kecil mati di sana.
• Penguraian bahan organik.
  Karbon dioksida terbentuk semasa pembakaran dan kerosakan bahan organik. Pelepasan semula jadi volumetrik karbon dioksida menemani kebakaran hutan.

Karbon dioksida adalah "disimpan" secara alamiah dalam bentuk sebatian karbon dalam galian: arang batu, minyak, gambut, batu kapur. Rizab CO2 raksasa didapati dalam bentuk terlarut di lautan dunia.

Pelepasan karbon dioksida dari takungan terbuka boleh menyebabkan bencana limnologis, seperti yang berlaku, misalnya, pada tahun 1984 dan 1986. di tasik Manoun dan Nyos di Cameroon. Kedua-dua tasik yang dibentuk di tapak kawah gunung berapi - kini sudah pupus, tetapi jauh di dalam magma gunung berapi masih memancarkan karbon dioksida, yang naik ke perairan tasik dan larut dalamnya. Hasil daripada beberapa proses iklim dan geologi, kepekatan karbon dioksida di perairan melampaui nilai kritikal. Sejumlah besar karbon dioksida dipancarkan ke atmosfera, yang, seperti longsor, menuruni lereng gunung. Kira-kira 1,800 orang menjadi mangsa bencana limnologi di tasik Cameroon.

Sumber karbon dioksida buatan

Sumber anthropogenic utama karbon dioksida adalah:

• pelepasan industri yang berkaitan dengan proses pembakaran;
• pengangkutan jalan raya.

Walaupun pengangkutan pengangkutan mesra alam di dunia semakin berkembang, majoriti penduduk dunia tidak lama lagi akan mempunyai peluang (atau keinginan) untuk beralih ke kereta baru.

Penebangan hutan secara aktif untuk tujuan perindustrian juga membawa peningkatan kepekatan karbon dioksida CO2 di udara.

Karbon dioksida dalam tubuh manusia

CO2 adalah salah satu produk akhir metabolisme (pecahan glukosa dan lemak). Ia dirembeskan di dalam tisu dan diangkut oleh hemoglobin ke paru-paru yang melegakannya. Kira-kira 4.5% karbon dioksida (45,000 ppm) di udara yang dilepaskan oleh seseorang adalah 60-110 kali lebih banyak daripada dihidap.

Karbon dioksida memainkan peranan besar dalam peraturan bekalan darah dan pernafasan. Peningkatan tahap CO2 dalam darah membawa kepada fakta bahawa kapilari berkembang, membiarkan lebih banyak darah, yang memberikan oksigen ke tisu dan menghilangkan karbon dioksida.

Sistem pernafasan juga dirangsang oleh peningkatan kandungan karbon dioksida, dan bukannya dengan kekurangan oksigen, kerana ia mungkin kelihatan. Malah, kekurangan oksigen tidak dirasakan untuk masa yang lama oleh tubuh dan ia adalah mungkin bahawa seseorang akan kehilangan kesedaran di udara jarang sebelum dia merasakan kekurangan udara. Properti CO2 yang merangsang digunakan dalam alat pernafasan tiruan: karbon dioksida bercampur dengan oksigen di sana untuk "mengaktifkan" sistem pernafasan.

Karbon dioksida dan kami: apa yang berbahaya dengan CO2

Karbon dioksida perlu untuk tubuh manusia dan juga oksigen. Tetapi seperti dengan oksigen, lebihan karbon dioksida menyakitkan kesejahteraan kita.

Kepekatan tinggi CO2 di udara membawa kepada mabuk badan dan menyebabkan keadaan hypercapnia. Dengan hypercapnia, seseorang mengalami kesukaran bernafas, mual, sakit kepala, dan mungkin kehilangan kesedaran. Jika kandungan karbon dioksida tidak dikurangkan, maka perubahan hipoksia - kebuluran oksigen. Hakikatnya ialah kedua-dua karbon dioksida dan oksigen bergerak di sekeliling badan pada "pengangkutan" yang sama - hemoglobin. Biasanya, mereka "bepergian" bersama-sama, melampirkan ke tempat yang berlainan dalam molekul hemoglobin. Walau bagaimanapun, peningkatan kepekatan karbon dioksida dalam darah menurunkan keupayaan oksigen untuk mengikat hemoglobin. Jumlah oksigen dalam darah berkurangan dan hipoksia berlaku.

Kesan yang tidak sihat untuk badan ini berasal daripada penyedutan udara dengan kandungan CO2 lebih daripada 5,000 ppm (contohnya udara di dalam lombong). Dalam keadilan, dalam kehidupan biasa, kita hampir tidak pernah mengalami udara sedemikian. Walau bagaimanapun, kepekatan karbon dioksida yang lebih rendah tidak menjejaskan kesihatan dengan lebih baik.

Mengikut penemuan beberapa kajian, sudah 1,000 ppm CO2 menyebabkan keletihan dan sakit kepala pada separuh mata pelajaran. Ramai orang mula merasakan kebingungan dan ketidakselesaan lebih awal. Dengan peningkatan kepekatan karbon dioksida lebih tinggi kepada 1 500 - 2 500 ppm, kecekapan dikurangkan secara kritikal, otak adalah "malas" untuk mengambil inisiatif, memproses maklumat dan membuat keputusan.

Dan jika tahap 5,000 ppm hampir mustahil dalam kehidupan seharian, maka 1,000 dan bahkan 2,500 ppm dengan mudah boleh menjadi sebahagian daripada realiti manusia moden. Percubaan kami di sekolah menunjukkan bahawa dalam kelas sekolah yang jarang pengudaraan, tahap CO2 untuk sebahagian besar masa itu berada di atas 1,500 ppm, dan kadang-kadang melompat melebihi 2,000 ppm. Ada sebab untuk mengandaikan bahawa di banyak pejabat dan juga pangsapuri keadaannya sama.

Ahli fisiologi menganggap 800 ppm selamat untuk kesejahteraan manusia sebagai tahap karbon dioksida.

Satu lagi kajian mendapati hubungan antara tahap CO2 dan tekanan oksidatif: semakin tinggi tahap karbon dioksida, lebih banyak kita mengalami tekanan oksidatif, yang menghancurkan sel-sel badan kita.

http://tion.ru/blog/dioksid-ugleroda-co2/

Adakah karbon dioksida dan air menghasilkan campuran dalam botol soda?

Bagaimanakah gas boleh diletakkan dalam cecair dan mengapa ia mula keluar apabila tudung dibuka?

Karbon dioksida, dipam atau diletakkan dalam cara lain dalam sebuah kapal dengan air biasa di bawah tekanan, tidak membentuk "campuran", tetapi penyelesaian yang jelas. Dalam penyelesaian ini, karbon dioksida adalah terutamanya dalam bentuk molekul CO2, dan sebahagiannya juga dalam bentuk produk interaksi kimia karbon dioksida dengan air - hidrogen kation positif H + dan ion hidrokarbonat HCO3 yang dikenakan negatif dan sebilangan kecil molekul asid karbonat H2CO3. Jumlah gas terlarut mematuhi undang-undang Henry - semakin tinggi tekanan separa gas (iaitu, tekanan tanpa mengambil kira gas lain, termasuk udara) di atas larutan, lebih banyak gas larut. Pemalar Henry untuk karbon dioksida dan air terkenal. Jika, contohnya, karbon dioksida dilepaskan dari kanister keluli ke dalam liter liter siphon dengan 0.9 liter air (ia memegang 8.8 g, yang mudah ditentukan dengan menimbang, gas di dalamnya berada di bawah tekanan dalam keadaan cair), maka pengiraan oleh undang-undang Henry, akan memindahkan kira-kira 85% gas, dan selebihnya akan kekal di atas penyelesaian dalam bentuk gas termampat. Tekanan separa adalah kira-kira 5.5 atm (dan satu lagi atm - udara yang disedut dengan air sebelum pengambilan karbon dioksida). Sekiranya anda mengisi sifon ke atas, tekanan di atas air akan bertambah sedikit. Dengan cara ini, keasidan larutan berair CO2 (pH dari 3.3 hingga 3.7, bergantung kepada tekanan) jauh lebih rendah daripada keasidan jus gastrik. Oleh itu, walaupun larutan akueus beralkali asid karbonik boleh diminum tanpa rasa ketakutan. Jika siphon atau sebotol air berkarbonat dibuka, tekanan di atas larutan jatuh tajam dan menjadi sama dengan atmosfera. Pada masa yang sama, mengikut undang-undang Henry yang sama, kelarutan gas juga jatuh mendadak, ia akan mula menonjol dalam bentuk buih dalam cecair, yang akan terapung dan keluar ke udara. Dalam kes ini, H + dan HCO3-ion bergabung untuk membentuk asid karbonat H2CO3, yang terurai dengan pelepasan CO2 (iaitu, proses "dalam arah yang bertentangan"). Dan sekali lagi: Henry berterusan sangat bergantung kepada suhu. Dalam air suam, kelarutan karbon dioksida adalah kurang, dan dalam air ais - lebih banyak lagi. Sekiranya anda memanaskan sebatang botol tanpa soda, tekanan gas di dalamnya akan meningkat.

http://www.bolshoyvopros.ru/questions/2215674-uglekislyj-gaz-i-voda-sozdajut-smes-v-butylke-s-gazirovkoj.html

Tambah tidak

Semua tentang E-suplemen dan makanan

E290 - Karbon Dioksida

Asal:

Kategori tambahan:

Bahaya:

karbon dioksida, E290, karbon dioksida, karbon dioksida, karbon dioksida, karbon dioksida.

Tambahan makanan E290 (karbon dioksida) digunakan dalam industri makanan sebagai bahan pengawet, pengatur keasidan dan antioksidan. Dalam kehidupan seharian, E290 tambahan lebih dikenali sebagai karbon dioksida.

Menurut sifat fizikalnya, karbon dioksida adalah gas tanpa warna, tidak berbau dan dengan rasa sedikit masam. Aditif E290 boleh dibubarkan di dalam air untuk membentuk asid karbonik yang lemah. Formula kimia karbon dioksida: CO₂.

Pada skala perindustrian, karbon dioksida dihasilkan dari gas serombong dengan menyerapnya dengan kalium karbonat atau monoethanolamine. Untuk ini, campuran gas industri diluluskan melalui larutan kalium karbonat. Karbon dioksida diserap oleh penyelesaian ini, membentuk hidrokarbonat. Seterusnya, penyelesaian bikarbonat dipanaskan atau tertekan dengan tekanan yang dikurangkan, oleh sebab itu asid karbonik tulen dibebaskan daripadanya.

Di samping itu, karbon dioksida boleh dihasilkan di kemudahan khas untuk pemisahan udara, sebagai produk sampingan dalam pengekstrakan oksigen tulen, argon dan nitrogen.

Dalam kuantiti makmal, karbon dioksida dihasilkan dalam kuantiti yang kecil dengan bertindak balas terhadap karbonat dengan asid. Sebagai contoh, semasa tindak balas kapur dengan asid hidroklorik, pembentukan asid karbonik yang tidak stabil berlaku, diikuti dengan penguraiannya menjadi karbon dioksida dan air:

Karbon dioksida adalah sebahagian daripada atmosfera dan banyak sel hidup di dalam badan kita. Atas sebab ini, E290 tambahan boleh dikelaskan sebagai aditif makanan yang tidak berbahaya.

Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa karbon dioksida menyumbang kepada penyerapan bahan-bahan yang dipercepatkan ke dalam mukosa gastrik. Kesan ini ditunjukkan dalam intoksikasi pesat akibat penggunaan minuman beralkohol berkarbonat.

Di samping itu, minuman berkarbonat tidak lebih daripada asid karbonik yang lemah. Oleh itu, penggunaan minuman berlebihan E290 yang berlebihan adalah kontraindikasi bagi orang yang mempunyai penyakit perut dan saluran gastrousus (ulser, gastritis).

Terdapat lebih banyak "kesan sampingan" yang tidak berbahaya kesan karbon dioksida pada badan. Oleh itu, apabila minum minuman berkarbonat, kebanyakan orang mengalami belching dan "kembung".

Terdapat pendapat lain mengenai bahaya bahan tambahan makanan E290. Minuman berkarbonat yang kuat boleh mempromosikan "mencuci" kalsium dari tulang badan.

Dalam industri makanan, karbon dioksida digunakan sebagai pengawet E290 dalam pengeluaran minuman beralkohol dan bukan alkohol. Asid karbonik yang dibentuk oleh reaksi karbon dioksida dengan air mempunyai kesan pembasmian dan antimikrob.

Dalam penaik, E290 tambahan boleh digunakan sebagai serbuk penaik, memberikan rasa sayang kepada produk roti.

Karbon dioksida digunakan secara meluas dalam pembuatan produk wain. Dengan menyesuaikan jumlah karbon dioksida dalam mash wain, penapaian boleh dikawal.

Juga, karbon monoksida boleh digunakan sebagai gas pelindung semasa penyimpanan dan pengangkutan pelbagai produk makanan.

Penggunaan karbon dioksida yang lain:

• dalam pengeluaran kimpalan sebagai atmosfera perlindungan;
• dalam penyejukan dalam bentuk "ais kering";
• dalam sistem pemadam kebakaran
• dalam pneumatik silinder gas

Aditif E290 dibenarkan untuk digunakan dalam industri makanan di hampir semua negara di dunia, termasuk Ukraine dan Persekutuan Rusia.

http://dobavkam.net/additives/e290

Sistem Air Karbon Dioksida dan Karbonat

Banyak aquarists sedar cadangan untuk menggunakan air yang lebih lembut dan lebih berasid daripada untuk air akuarium untuk pembiakan ikan. Ia mudah digunakan untuk tujuan ini air suling, lembut dan sedikit berasid, mencampurkannya dengan air dari akuarium. Tetapi ternyata dalam kes ini, kekerasan sumber air berkurangan mengikut kadar pencairan, dan pH kekal hampir tidak berubah. Harta untuk mengekalkan nilai pH, tanpa mengira tahap pencairan, dipanggil buffering. Dalam artikel ini kita akan memperkenalkan komponen-komponen utama sistem penyangga air akuarium: keasidan air - pH, kandungan karbon dioksida - CO₂, "kekerasan" karbonat - dKN (nilai ini menunjukkan kandungan ion hidrokarbonat HCO dalam air₃ - ; dalam hidrokimia perikanan, parameter ini disebut alkalinity), jumlah kekerasan - dGH (untuk kesederhanaan, dianggap bahawa hanya ion kalsium - Ca ++). Marilah kita membincangkan pengaruh mereka terhadap komposisi kimia air semula jadi dan akuarium, sifat penyangga sebenar, serta mekanisme kesan parameter yang dipertimbangkan pada organisma ikan. Kebanyakan tindak balas kimia yang dibincangkan di bawah boleh dibalikkan, oleh itu penting untuk terlebih dahulu membiasakan diri dengan sifat-sifat kimia tindakbalas yang boleh diterbalikkan; Ia mudah untuk melakukan ini pada contoh air dan pH.

• 6. CO₂ dan fisiologi pernafasan ikan akuarium
• 7. Bengkel mini
• 8. Rujukan

1. Mengenai kesamaan kimia, unit pengukuran dan pH

Walaupun air lemah, ia masih merupakan elektrolit, iaitu, ia mampu disosiasi, yang digambarkan oleh persamaan

Proses ini boleh diterbalikkan, iaitu

Dari sudut pandangan kimia, ion hidrogen H + sentiasa asid. Ion-ion yang boleh mengikat, meneutralkan asid (H +) adalah asas. Dalam contoh kita, ini adalah ion hidroksil (OH -), tetapi dalam amalan akuarium, seperti yang akan ditunjukkan di bawah, pangkalan dominan ialah ion hidrokarbonat HCO₃ -, ion karbonat "kekakuan". Kedua-dua tindak balas ini meneruskan dengan kadar yang cukup terukur yang ditentukan oleh tumpuan: kadar tindak balas kimia adalah berkadar dengan hasil kepekatan bahan bertindak balas. Oleh itu, untuk reaksi sebaliknya penyisihan air H + + OH -> H₂Mengenai kelajuannya akan dinyatakan seperti berikut:

K - pekali perkadaran, yang dipanggil pemalar kadar reaksi.
[] - kurungan persegi menunjukkan kepekatan molar bahan, iaitu. bilangan tahi lalat bahan dalam 1 liter larutan. Mol boleh ditakrifkan sebagai berat dalam gram (atau isipadu dalam liter untuk gas) daripada 6 × 10 23 zarah (molekul, ion) bahan - nombor Avogadro. Nombor yang menunjukkan berat 6 × 10 23 zarah dalam gram adalah sama dengan nombor yang menunjukkan berat satu molekul dalam daltons.

Jadi, sebagai contoh, ungkapan [H₂O] menandakan kepekatan molar larutan akueus... air. Berat molekul air adalah 18 dalton (dua atom hidrogen pada 1d, ditambah dengan atom oksigen 16d), masing-masing, 1 mol (1M) H₂Sekitar - 18 gram. Kemudian 1 liter (1000 gram) air mengandungi 1000: 18 = 55.56 mol air, iaitu. [H₂O] = 55.56M = const.

Oleh kerana pemisahan adalah proses boleh balik (H₂O - H + + OH -), maka di bawah syarat bahawa kelajuan tindak balas langsung dan sebaliknya adalah sama (V_pr= V_arr), terdapat keadaan keseimbangan kimia, di mana produk reaksi dan reaktan berada dalam nisbah tetap dan pasti: K_pr[H₂O] = K_arr[H +] [HE -]. Jika pemalar digabungkan dalam satu bahagian persamaan, dan reagen di pihak yang lain, kita dapat

di mana K juga tetap dan dipanggil pemalar keseimbangan.

Persamaan terakhir adalah ungkapan matematik yang dipanggil. undang-undang tindakan orang ramai: dalam keadaan keseimbangan kimia, nisbah produk kepekatan keseimbangan reagen adalah malar. Pemalar keseimbangan menunjukkan perkadaran keseimbangan kimia reagen berlaku. Mengetahui nilai K, seseorang boleh meramalkan arah dan kedalaman reaksi kimia. Sekiranya K> 1, tindak balas berlaku di arah hadapan, jika K +] [OH -] / [H₂O] = 1.8 • 10 -16. Sejak [H₂O] = 55.56 = const, maka ia boleh digabungkan dengan K di sebelah kiri persamaan. Kemudian:

Persamaan disosiasi air yang diubah menjadi bentuk sedemikian dinamakan produk ionik air dan dilambangkan oleh K_w. Nilai K_w kekal pada sebarang nilai kepekatan H + dan OH -, iaitu dengan peningkatan kepekatan ion hidrogen H +, kepekatan ion hidroksil - OH - menurun dan sebaliknya. Jadi, sebagai contoh, jika [H +] = 10 -6, maka [OH -] = K_w/ [H +] = (10 -14) / (10 -6) = 10 -8. Tetapi K_w = (10 -6). (10 -8) = 10 -14 = const. Dari produk ionik air, ia mengikuti bahawa dalam keadaan keseimbangan [H +] = [OH -] = √K_w = √1 • 10 -14 = 10 -7 M.

Keistimewaan hubungan antara kepekatan ion hidrogen dan hidroksil dalam larutan akueus membolehkan salah satu daripada nilai ini digunakan untuk mencirikan keasaman atau kealkalian medium. Adalah lazim untuk menggunakan nilai kepekatan ion hidrogen H +. Oleh kerana sukar untuk beroperasi dengan nilai urutan 10 -7, pada tahun 1909, ahli kimia Sweden K.Serenzen mencadangkan untuk menggunakan logaritma negatif kepekatan ion hidrogen H + untuk tujuan ini dan menetapkan pHnya, dari lat. potentia hydrogeni - kuasa hidrogen: pH = -lg [H +]. Kemudian ungkapan [H +] = 10 - 7 boleh ditulis secara ringkas sebagai pH = 7. Sejak itu Parameter yang dicadangkan tidak mempunyai unit, ia dipanggil ukuran (pH). Kemudahan cadangan Serenson kelihatan jelas, tetapi dia dikritik oleh orang sezaman untuk hubungan songsang yang luar biasa antara kepekatan ion hidrogen H + dan nilai pH: dengan peningkatan kepekatan H +, iaitu. dengan peningkatan keasidan penyelesaian, nilai pH berkurangan. Dari produk ionik air, ia mengikuti bahawa pH boleh mengambil nilai dari 0 hingga 14 dengan titik neutral pH = 7. Organ-organ rasa manusia mula membezakan rasa masam dari nilai pH = 3.5 dan ke bawah.

Untuk aquarism, julat pH adalah 4.5-9.5 (hanya akan dipertimbangkan di bawah) dan skala berikut secara tradisional diguna pakai dengan pembahagian harga berubah:

• pH 8 - alkali

Dalam amalan, dalam kebanyakan kes, skala kasar dengan harga pembahagian yang berterusan adalah lebih bermaklumat:

• pH = 5 ± 0.5 - berasid
• pH = 6 ± 0.5 - sedikit asid
• pH = 7 ± 0.5 - neutral
• pH = 8 ± 0.5 - sedikit alkali
• pH> 8.5 - alkali

Persekitaran dengan pH 9.5 adalah secara agresif secara biologi, dan harus dianggap tidak sesuai untuk kehidupan penduduk akuarium. Oleh kerana pH adalah nilai logaritma, perubahan dalam pH oleh 1 unit bermakna perubahan dalam kepekatan ion hidrogen sebanyak 10 kali, faktor 2 hingga 100 kali, dan sebagainya. Perubahan dalam kepekatan H + beri ganda nilai pH hanya dengan 0.3 unit.

Banyak ikan akuarium mentolerir 100 kali ganda (iaitu 2 unit pH) perubahan dalam keasidan air tanpa bahaya kepada kesihatan. Pembahagi haratsinovyh dan lain-lain yang dipanggil. ikan air tawar, membuang pengeluar dari akuarium am (sering kali dengan air beralkali) ke dalam tangki tangkapan (dengan sedikit berasid) dan kembali tanpa penyesuaian perantaraan. Amalan juga menunjukkan bahawa kebanyakan penduduk biotopes dengan air berasid di tawanan berasa lebih baik di dalam air dengan pH 7.0-8.0. S. Spott menganggap pH 7.1-7.8 optimum untuk akuarium air tawar.

Air sulingan mempunyai pH 5.5-6.0, dan bukannya pH = 7 yang diharapkan. Untuk menangani paradoks ini, anda perlu berkenalan dengan "keluarga bangsawan": CO₂ dan derivatifnya.

2. CO2 DENGAN COMRADE, PH, DAN LAGI UNIT PENGUKURAN

Mengikut undang-undang Henry, kandungan gas campuran udara dalam air adalah berkadar dengan fraksinya di udara (tekanan separa) dan pekali penyerapan. Udara mengandungi sehingga 0.04% CO₂, yang sepadan dengan kepekatannya sehingga 0.4 ml / l. Nisbah Penyerapan CO₂ air = 12.7. Kemudian 1 liter air dapat larut 0.6-0.7 ml CO₂ (ml, bukan mg!). Sebagai perbandingan, antipodanya biologi adalah oksigen, dengan kandungan 20% di atmosfera dan pekali penyerapan 0,05, ia mempunyai kelarutan sebanyak 7 ml / l. Perbandingan pekali penyerapan menunjukkan bahawa, perkara lain adalah sama, kelarutan CO₂ ketara melebihi keterlarutan oksigen. Mari kita cuba untuk mencari tahu mengapa ketidakadilan itu.

Tidak seperti oksigen dan nitrogen, karbon dioksida - CO₂, bukan bahan mudah, tetapi sebatian kimia - oksida. Seperti oksida lain, ia berinteraksi dengan air untuk membentuk hidrat oksida dan, seperti logam bukan lain, hidroksidanya adalah asid (karbon):

Hasilnya, kelarutan relatif karbon dioksida adalah disebabkan oleh kimia yang mengikat dengan air, yang tidak berlaku dengan oksigen atau nitrogen. Pertimbangkan dengan berhati-hati sifat-sifat berasid asid karbonik, memohon undang-undang tindakan besar-besaran dan mengambil kira bahawa [H₂O] = const:

di sini K₁ dan K₂ - pemalar pemisahan asid karbonik dalam peringkat 1 dan 2.

Jonah NSO₃ - dipanggil bikarbonat (dalam kesusasteraan lama, bikarbonat), dan ion CO₃ -- - karbonat. Perintah K₁ dan K₂ mencadangkan bahawa asid karbonik adalah asid yang sangat lemah (K₁ Untuk₂).

Daripada persamaan K₁ Anda boleh mengira kepekatan ion hidrogen H +:

Jika kita menyatakan konsentrasi H + dari segi pH, seperti yang dilakukan oleh Henderson dan Hasselbalch pada masa mereka untuk teori penyelesaian penampan, kita dapat:

di mana, dengan analogi dengan pH, pK₁ = -lgK₁ = -lg4 • 10 -7 = 6.4 = const. Kemudian pH = 6.4 + lg [HCO₃ - ] / [CO₂]. Persamaan terakhir dikenali sebagai persamaan Henderson-Hasselbalch. Sekurang-kurangnya dua kesimpulan penting mengikuti persamaan Henderson-Hasselbalch. Pertama, untuk menganalisis nilai pH, perlu dan pengetahuan yang mencukupi mengenai kepekatan komponen CO sahaja₂-sistem. Kedua, nilai pH ditentukan oleh nisbah kepekatan [HCO₃ - ] / [CO₂], dan bukan sebaliknya.

Oleh kerana kandungan [HCO₃ - ] tidak diketahui, untuk mengira kepekatan H + dalam air suling, anda boleh menggunakan formula yang digunakan dalam kimia analitik [H +] = √K₁[CO₂]. Kemudian pH = -lg√K₁[CO₂]. Untuk menganggarkan nilai pH yang kami berminat, mari kita kembali kepada unit ukuran. Ia diketahui dari undang-undang Henry bahawa kepekatan CO₂ dalam air suling ialah 0.6 ml / l. Ungkapan [CO₂] bermaksud kepekatan molar (lihat di atas) karbon dioksida. 1M CO₂ beratnya 44 gram, dan dalam keadaan normal mengambil jumlah 22.4 liter. Kemudian, untuk menyelesaikan masalah ini, perlu menentukan sejauh mana 1M, iaitu dari 22.4 liter, membentuk 0.6 ml. Sekiranya kepekatan CO₂ dinyatakan bukan dalam jumlah, tetapi dalam unit berat, i.e. dalam mg / l, maka pecahan yang dikehendaki perlu dipertimbangkan dari berat molar CO₂ - dari 44 gram. Kemudian nilai yang diperlukan adalah:

di mana x adalah isipadu (ml / l), y ialah kepekatan (mg / l) berat CO₂. Pengiraan yang paling mudah memberikan nilai anggaran 3 • 10 -5 M CO_2, atau 0.03mM. Kemudian

yang konsisten dengan nilai yang diukur.

Dari persamaan Henderson-Hasselbalch, dapat dilihat bagaimana nilai pH bergantung pada nisbah [HCL₃ - ] / [CO₂]. Kira-kira kita boleh menganggap bahawa jika kepekatan satu komponen melebihi kepekatan yang lain dengan 100 kali, maka yang terakhir dapat diabaikan. Kemudian dengan [NSO₃ - ] / [CO₂] = 1/100 pH = 4.5, yang boleh dianggap sebagai had yang lebih rendah untuk CO₂-sistem. Nilai pH yang lebih kecil adalah disebabkan oleh kehadiran asam mineral lain, seperti sulfur, hidroklorik, dan bukannya karbon. Dengan [NSO₃ - ] / [CO₂] = 1/10, pH = 5.5. Dengan [NSO₃ - ] / [CO₂] = 1, atau [NSO₃ - ] = [CO₂], pH = 6.5. Dengan [NSO₃ - ] / [CO₂] = 10, pH = 7.5. Dengan [NSO₃ - ] / [CO₂] = 100, pH = 8.5. Dipercayai bahawa di pH> 8.3 (titik kesetapan phenolphthalein) karbon dioksida bebas di dalam air tidak praktikal.

3. AIR NATURAL DAN EQUILIBRIUM KARBON

Secara semula jadi, kelembapan atmosfera, tepu dengan CO₂ udara dan keluar dengan hujan, ditapis melalui keruntuhan geologi cuaca. Ia dianggap bahawa di sana, berinteraksi dengan bahagian mineral kerakangan cuaca, ia diperkaya dalam apa yang dipanggil. Ion taipomorfik: Ca ++, Mg ++, Na +, SO₄ --, S - dan membentuk komposisi kimianya.

Bagaimanapun, karya V.I. Vernadsky dan B. B. Polynov menunjukkan bahawa komposisi kimia perairan permukaan dan tanah di kawasan dengan iklim yang lembap dan lembap ditubuhkan terutamanya oleh tanah. Pengaruh kerakangan cuaca dikaitkan dengan usia geologinya, iaitu. dengan tahap pelarut. Ranting tumbuhan dibuang ke CO₂, NSO₃ - dan unsur abu dalam bahagian yang bersamaan dengan kandungannya dalam bahan tanaman hidup: abu> Na> Mg. Ia adalah penasaran bahawa hampir semua air minuman di dunia yang digunakan dalam aquriumistik juga mengandungi HCO sebagai bikarbonat-ion sebagai anion dominan.₃ -, dan di antara kation, Ca ++, Na +, Mg ++, sering dengan beberapa Fe. Dan permukaan air tropika lembab secara umumnya menghairankan seragam dalam komposisi kimia, berbeza hanya dalam tahap pencairannya. Kekerasan perairan seperti ini jarang sekali mencapai nilai (8 ° dGH), biasanya mengekalkan sehingga 4 ° dGH. Kerana kenyataan bahawa di perairan tersebut [CO₂] = [HCO₃ - ], mereka mempunyai reaksi asid lemah dan pH 6.0-6.5. Banyaknya sampah daun dan pemusnahannya yang aktif dengan banyaknya hujan boleh membawa kepada kandungan CO yang sangat tinggi di perairan tersebut.₂ dan bahan-bahan humic (asid fulvic) dalam ketiadaan abu hampir lengkap. Inilah yang dipanggil. "Air hitam" dari Amazonia, di mana nilai nilai pH dapat turun ke 4.5 dan tambahan pula mengekalkan apa yang dipanggil. penimbal lembap.

Mengenai penyelenggaraan DENGAN₂ di perairan semulajadi mempengaruhi pergerakan mereka. Jadi di perairan CO yang mengalir₂ terkandung dalam kepekatan 2-5 mg / l (sehingga 10), sedangkan dalam perairan yang rancak paya dan kolam nilai-nilai ini mencapai nilai 15-30 mg / l.

Di kawasan-kawasan tumbuh-tumbuhan yang kering dan miskin, pembentukan komposisi ionik air permukaan sangat dipengaruhi oleh usia batu-batu batuan yang membentuk kerakangan cuaca dan komposisi kimia mereka. Di dalamnya, pH dan proporsi ion-atom khayalan akan berbeza daripada yang diberikan di atas. Akibatnya, air dibentuk dengan kandungan SO yang ketara₄ - dan -, dan dari kation Na + dengan proporsi yang signifikan dari Mg ++ dapat berlaku. Meningkatkan jumlah kandungan garam - mineralisasi. Bergantung kepada kandungan hidrokarbonat, nilai pH perairan sedemikian berubah-ubah secara purata dari pH 7 ± 0.5 hingga pH 8 ± 0.5, dan kekerasannya sentiasa lebih tinggi daripada 10 ° dGH. Di dalam air alkali yang stabil, di pH> 9, kation utama akan sentiasa menjadi Mg ++ dan Na + dengan kandungan kalium yang ketara, kerana Ca ++ merangsang dalam bentuk batu kapur. Dalam hal ini, perairan Lembah Rift Besar Afrika, yang dicirikan oleh apa yang dipanggil. sodium salinization. Pada masa yang sama, walaupun perairan gergasi seperti Tasik Victoria, Malawi dan Tanganyika dicirikan oleh mineralisasi yang tinggi dan kandungan hidrokarbonat yang tinggi sehingga kekerasan karbonat di perairan mereka melebihi kekerasan: dKH> dGH.

CO yang terkandung di dalam air₂ dan derivatifnya, bikarbonat dan karbonat, saling berkaitan dengan apa yang dipanggil. keseimbangan karbon dioksida:

Di kawasan-kawasan di mana kerak cuaca adalah muda dan mengandungi batu kapur (CaCO₃) Keseimbangan karbon dioksida dinyatakan dengan persamaan

Memohon kepada persamaan ini undang-undang tindakan orang ramai (lihat di atas) dan mengambil kira bahawa [H₂O] = const dan [CaCO₃] = const (fasa pepejal), kita dapat:

di mana k_CO2 - keseimbangan keseimbangan karbon dioksida.

Jika kepekatan bahan-bahan aktif dinyatakan dalam milimol (mM, 10 -3 M), maka_CO2 = 34.3. Daripada persamaan K_CO2 hidrokarbonat ketidakstabilan yang boleh dilihat: jika tiada CO_2, jadi. dengan [CO₂] = 0, persamaan tidak masuk akal. Dalam ketiadaan karbon dioksida, bikarbonat terurai kepada CO.₂ dan air alkali: HCO₃ - → HE - + DENGAN₂. Kandungan CO percuma₂ (untuk "air tidak bermaya" air sangat tidak penting), yang memastikan kestabilan kepekatan hidrokarbonat pada pH tetap, dipanggil keseimbangan karbon dioksida - [CO₂]_p. Ia dikaitkan dengan kandungan karbon dioksida di udara dan dengan dKH air: dengan peningkatan dKN, jumlah [CO₂]_p. Kandungan CO₂ di dalam perairan semulajadi, sebagai peraturan, ia hampir kepada keseimbangan, dan ciri ini dari mereka, dan bukan nilai dKH, dGH dan pH, yang paling sering membezakan keadaan perairan semulajadi dari air akuarium. Penyelesaian persamaan k_CO2 relatif DENGAN₂, Anda boleh menentukan kepekatan keseimbangan karbon dioksida:

Oleh kerana konsep kekerasan total, "kekerasan" dan keasidan karbonat adalah kultus dalam aquarism air tawar, adalah menarik bahawa persamaan:

menggabungkan mereka ke satu sistem. Membahagikan K_CO2 pada K_1, kita memperoleh persamaan umum:

Ingat bahawa [H +] dan pH berkadar songsang. Kemudian persamaan terakhir menunjukkan bahawa parameter: dGH, dKH dan pH adalah berkadar terus. Ini bermakna bahawa dalam keadaan yang dekat dengan keseimbangan gas, peningkatan kepekatan satu komponen akan membawa kepada peningkatan kepekatan yang lain. Harta ini jelas dilihat apabila membandingkan komposisi kimia perairan semulajadi di kawasan yang berbeza: perairan yang lebih sukar dicirikan oleh nilai pH dan dKH yang lebih tinggi.

Untuk ikan, kandungan optimum CO₂ membuat 1-5mg / l. Konsentrasi lebih daripada 15 mg / l berbahaya kepada kesihatan banyak spesies ikan akuarium (lihat di bawah).

Oleh itu, dari sudut pandangan keseimbangan karbon dioksida, kandungan CO₂ di perairan semulajadi sentiasa dekat dengan [CO₂] p.

4. TENTANG AIR AQUARIUM DAN PENGELUARAN SOLUBILITAS

Air akuarium bukanlah keseimbangan dari segi CO₂ pada dasarnya. Pengukuran karbon dioksida menggunakan CO₂-ujian membolehkan anda menentukan jumlah karbon dioksida - [CO₂]_umum, nilai yang, sebagai peraturan, melebihi kepekatan keseimbangan karbon dioksida - [CO₂]_umum> [CO₂]_p. Lebihan ini dipanggil bukan keseimbangan karbon dioksida - [CO₂]_neraka. Kemudian

Kedua-dua bentuk karbon dioksida, kedua-dua keseimbangan dan bukan keseimbangan, tidak boleh diukur, tetapi hanya parameter yang dikira. Ia bukan keseimbangan karbon dioksida yang memberikan fotosintesis tumbuhan akuatik yang aktif dan, sebaliknya, dapat menimbulkan masalah apabila mengekalkan spesies ikan tertentu. Dalam akuarium yang seimbang, turun naik semulajadi dalam kandungan karbon dioksida tidak membawa kepada penurunan kepekatannya di bawah [CO₂]_p dan tidak melebihi keupayaan penyangga air akuarium. Seperti yang akan ditunjukkan dalam bab seterusnya, amplitud ayunan ini tidak boleh melebihi ± 0.5 [CO₂]_p. Tetapi dengan peningkatan kandungan karbon dioksida lebih daripada 0.5 [CO₂]_p, dinamik komponen yang didakwa DENGAN₂-sistem - dGH, dKH dan pH, akan sangat berbeza dengan alam semula jadi: jumlah kekerasan (dGH) dalam keadaan seperti ini meningkat terhadap latar belakang penurunan nilai pH dan dKN. Keadaan ini dapat membezakan air akuarium dari air semula jadi. Pertambahan gGH berlaku akibat pembubaran tanah batu kapur. Dalam air sedemikian, proses pertukaran gas penting dalam tubuh ikan boleh dihalang, khususnya - penyingkiran CO₂, dan proses tindak balas patologi yang muncul sering kali membawa kepada kesilapan dalam menilai keadaan (lihat di bawah). Di dalam akuarium terumbu marin, air tersebut dapat membubarkan CaCO yang baru tercemar₃ rangka karang keras, termasuk di tapak kecederaan, yang boleh menyebabkan detasmen tubuh polip dari rangka dan kematian haiwan semasa kesejahteraan akuarium mengikut parameter lain.

Dengan banyak tumbuhan akuatik, keadaan mungkin apabila [CO₂]_umum ++ +DENGAN₃ -- _(rr). Memohon undang-undang tindakan orang ramai, kita dapat: [Ca ++] [CO₃ -- ]_(rr)/ [CaCO₃]_(tv.)= K Kerana [CaCO₃]_(tv.)= const (fasa pepejal), kemudian [Ca ++] [CO₃ -- ]_(rr)= K Sejak itu persamaan terakhir mencirikan keupayaan bahan untuk dibubarkan, maka produk seperti kepekatan ion tepu yang tidak larut dalam bahan disebut produk kelarutan - PR (bandingkan dengan produk ionik air K_w).

PR_Caso3 = [Ca ++] [CO₃ -- ] = 5 • 10 -9. Seperti produk ionik air, PR_Caso3 kekal tetap tanpa mengira perubahan kepekatan ion kalsium dan karbonat. Kemudian, jika batu kapur ada di dalam tanah akuarium, ion karbonat akan sentiasa ada di dalam air dalam jumlah yang ditentukan oleh PR_Caso3 dan kekakuan keseluruhan:

Dengan adanya karbondioksida bukan keseimbangan di dalam air, reaksi berikut berlaku:

yang merendahkan kepekatan ion karbonat [CO₃ -- ]. Akibatnya, mengikut produk kelarutan, sejumlah CO akan mengalir ke dalam air.₃ -- dari caso₃, jadi. batu kapur akan mula membubarkan. Sejak sb₂+H₂O = H + + NSO₃ -, makna persamaan di atas boleh dirumuskan dengan lebih tepat: CO₃ -- +H + = NSO₃ -. Persamaan terakhir mengatakan bahawa karbonat di dalam air selaras dengan PR_Caso3, meneutralkan asid (H +) yang terbentuk dengan melarutkan CO₂, di mana pH air kekal tidak berubah. Oleh itu, kami secara beransur-ansur datang ke titik di mana kami memulakan perbualan:

5. SISTEM BUFFER KARBONASI

Penyelesaian dipanggil penimbal jika mereka memiliki dua sifat:

J: Nilai penyelesaian pH tidak bergantung kepada kepekatan mereka, atau pada tahap pencairan mereka.

B: Menambah asid (H +), atau alkali (OH -), nilai pH mereka sedikit berubah, sehingga kepekatan salah satu komponen larutan penampan berubah sebanyak separuh.

Ciri-ciri ini mempunyai penyelesaian yang terdiri daripada asid yang lemah dan garamnya. Dalam amalan akuarium, asid ini adalah karbon dioksida, dan garam dominannya adalah kalsium bikarbonat - Ca (HCO₃)₂. Sebaliknya, peningkatan CO₂ di atas keseimbangan bersamaan dengan menambahkan asid ke air - H +, dan menurunkan kepekatannya di bawah keseimbangan adalah bersamaan dengan menambah alkali - OH - (penguraian bikarbonat - lihat di atas). Jumlah asid atau alkali yang mesti ditambah kepada larutan penampan (air akuarium) supaya nilai pH diubah oleh 1 unit dipanggil kapasiti penampan. Dari sini, pH akuarium air mula berubah lebih awal daripada kapasiti penampannya yang habis, tetapi selepas kapasiti penyangga habis, perubahan pH sudah bersamaan dengan jumlah asid yang diperkenalkan, atau alkali. Dasar sistem penampan adalah apa yang dipanggil. Prinsip Le Chatelier: keseimbangan kimia sentiasa beralih ke arah yang bertentangan dengan kesan yang dikenakan. Pertimbangkan sifat-sifat sistem penimbal A dan B.

A. Kemandirian pH penyelesaian penampan terhadap kepekatan mereka diperolehi daripada persamaan Henderson-Hasselbalch: pH = pK₁ +lg [HCO₃ - ] / [CO₂]. Kemudian pada kepekatan HCO yang berlainan₃ - dan CO₂ sikap mereka [HCO₃ - ] / [CO₂] mungkin tidak berubah. Sebagai contoh, [HCO₃ - ] / [CO₂] = 20/8 = 10/4 = 5/2 = 2.5 / 1 = 0.5 / 0.2 = 2.5, - iaitu, perairan yang berlainan, berbeza dengan nilai "kekerasan" karbonat dKN dan kandungan CO₂, tetapi mengandungi mereka dalam bahagian yang sama akan mempunyai nilai pH yang sama (lihat juga ch.2). Perairan sedemikian pasti akan berbeza dalam kapasiti penimbal mereka: semakin tinggi kepekatan komponen sistem penampan, semakin besar kapasiti penampannya dan sebaliknya.

Aquarists menemui harta ini sistem penampan, biasanya semasa tempoh banjir musim bunga dan musim gugur, jika stesen pengambilan air dibekalkan dengan permukaan dan bukan air artesian. Dalam tempoh tersebut, keupayaan penimbunan air boleh berkurangan sehingga setakat mana sesetengah spesies ikan tidak menghadapi pendaratan padat tradisional. Kemudian cerita tentang penyakit misterius mula muncul, sebagai contoh, skalar, atau pedang, dan yang mana semua ubat tidak berkuasa.

B. Anda boleh bercakap mengenai tiga sistem akuarium air buangan, yang masing-masing stabil dalam julat pHnya:

2. pH = 8.3 NSO₃ - penyangga bikarbonat

Pertimbangkan harta B dalam dua versi: var. B1 - dengan peningkatan kandungan CO₂ dan var. B2 - sambil mengurangkan kandungannya.

B1. Kepekatan CO₂ kenaikan (pendaratan yang ketat, air yang sangat tua, terlalu banyak).

Sifat-sifat asid CO₂ nyata dalam pembentukan ion hidrogen H + ketika berinteraksi dengan air: CO₂+H₂О → Н + + НСО₃ -. Kemudian meningkatkan kepekatan CO₂ bersamaan dengan peningkatan kepekatan ion hidrogen H +. Mengikut prinsip Le Chatelier, ini akan membawa kepada peneutralan H +. Dalam kes ini, sistem penampan berfungsi seperti berikut.

Penimbal Karbonat 3: di hadapan tanah karbonat, ion hidrogen akan diserap oleh karbonat yang ada di dalam air: H + + CO₃ -- → NSO₃ -. Akibat tindak balas ini adalah pembubaran CaCO₃ tanah (lihat di atas).

Penambatan bikarbonat 1 - 2: oleh reaksi H + + HCO₃ - → CO₂↑ + H₂A. Kestabilan pH akan dicapai dengan mengurangkan karbonat "kekerasan" dKH, dan mengeluarkan CO yang terhasil₂ - sama ada disebabkan fotosintesis, atau disebabkan penyebarannya ke udara (dengan pengudaraan yang betul).

Jika sumber kelebihan CO₂ tidak akan dihapuskan, dengan pengurangan nilai dKN dua kali dari awal, pH air akan mula berkurangan dengan kejatuhan bersamaan dengan kapasiti penampan dan peningkatan jumlah kekerasan. Apabila nilai pH menurun sebanyak 1 unit, kapasiti sistem penampan akan habis. Pada pH = 6.5, kandungan bicarbonat yang tinggal [HCO₃ - ] = [CO₂], dan pada pH - → H + + CO₃ --. Kemudian selepas penurunan dalam kandungan

DENGAN₂, perkadaran hidrokarbonat juga berkurang secara berkadar, dan nilai nisbah [NSO₃ - ] / [CO₂] tetap berterusan (lihat persamaan A, Henderson-Hasselbalch). Apabila kandungan karbon dioksida turun di bawah 0.5 [CO₂]_p, nilai pH akan mula meningkat dan boleh meningkat kepada pH = 8.3. Apabila mencapai nilai ini, penimbal bikarbonat 1 ekzos keupayaannya, kerana di dalam air CO tersebut₂ tidak praktikal.

Penimbal bikarbonat 2 mengekalkan nilai pH = 8.3. Angka ini mengikut formula [H +] = √K₁Untuk₂, di mana k₁ dan K₂ - Pemalar pemisahan 1 dan 2 ke atas asid karbonik (lihat di atas). Kemudian:

Ya Nilai pH bagi setiap penyelesaian hidrokarbonat adalah malar, tidak melebihi pH = 8.3 dan adalah akibat daripada bahan kimia yang sangat kimia ini.

Dalam ketiadaan CO₂ hidrokarbon dipecahkan oleh persamaan:

NSO₃ - → CO₂+OH - air alkali dan menonjolkan CO₂, tumbuhan yang digunakan. Tetapi, bikarbonat yang sama meneutralkan OH - mengikut skema: VAT₃ - → CO₃ -- +H +; dan H + + OH - → H₂A. Oleh kerana itu, nilai pH akan tetap stabil, yang mencerminkan persamaan ringkasan:

Kestabilan PH sekali lagi dicapai dengan mengurangkan jumlah bicarbonat, iaitu. dengan menurunkan kapasiti penampan air. Walau bagaimanapun, ujian akuarium dKN tidak merasakan pengurangan ini disebabkan oleh ciri-ciri kaedah analisis itu sendiri.

Oleh kerana ion bikarbonat mempunyai keupayaan untuk memisahkan jenis berasid dan asas, iaitu: HCO₃ - → H + + CO₃ -- dan NSO₃ - → HE - + DENGAN₂, Karbonat "kekakuan" dKN (kandungan hidrokarbon) juga merupakan sistem penyangga.

Pengenalan tiruan bicarbonat ke dalam air (biasanya dalam bentuk baking soda) kadang-kadang diamalkan apabila cichlids dari Tasik Besar Afrika disimpan dalam perdagangan akuarium laut. Dalam kes ini, dua strategi sedang dilaksanakan: peningkatan kapasiti penampan air akuarium dan peningkatan nilai pH kepada 8.3.

Sekiranya jumlah CO₂ dalam air akuarium akan berkurang lagi, dengan penurunan kandungannya separuh, berbanding dengan keseimbangan, pH air akan mula meningkat. Apabila nilai pH melebihi pH = 8.3, karbon dioksida dari air hilang, dan karbon bukan organik hanya diwakili oleh bikarbonat dan karbonat.

Penimbal Karbonat 3. Apabila karbonat melebihi kepekatan yang sepadan dengan produk kelarutan [CO₃ -- ] = PR_Caso3/ [Ca ++], CaCO kristal akan terbentuk di dalam air₃. Memandangkan pengguna utama dan hanya CO₂ di dalam akuarium air tawar adalah tumbuhan akuatik, maka proses yang dipertikaikan berlaku di permukaan daun hijau. Dengan peningkatan pH> 8.3, permukaan daun yang matang akan mula ditutup dengan kerak kapur, yang merupakan substrat yang luar biasa untuk pertumbuhan alga. CO karbonates mengikat₃ --, membentuk CaCO₃ juga mengekalkan kestabilan pH. Walau bagaimanapun, jika tiada Ca ++ ion (dalam air yang sangat lembut), dengan fotosintesis aktif, peningkatan kepekatan karbonat akan meningkatkan nilai pH akibat hidrolisis karbonat: CO₃ -- +H₂О → ОН - + НСО₃ -.

Dengan peningkatan nilai pH sebanyak 1 unit, berbanding dengan yang awal, kapasiti penampan air akan habis, dan dengan penurunan terus dalam kandungan CO₂, nilai pH dengan cepat boleh meningkat kepada pH berisiko> 8.5. Akibatnya, penurunan CO₂ dalam air akuarium, ia akan meningkatkan nilai pH dengan sedikit kekurangan jumlah kekerasan. Dalam air seperti (tidak seimbang, seperti dalam pilihan B1), banyak ikan air tawar akan berasa sangat tidak selesa.

Oleh itu, sistem penampan karbonat air menggabungkan parameter hidrokimia akuarium tradisional: kekerapan total dan karbonat, pH, dan CO.₂. Antara dGH - pH - dKH - CO₂ Parameter yang paling konservatif adalah DM, dan yang paling tidak menentu adalah CO₂. Mengikut tahap perubahan dalam dGH, pH dan terutamanya dKH berbanding dengan air paip yang ditenggelami, air dapat menilai tahap keamatan proses pernafasan dan fotosintesis dalam akuarium. Keluasan kapasiti tangki penimbunan air akuarium, kedua-duanya dalam satu dan ke arah yang lain, sehingga mengubah keupayaannya untuk menyerap CO₂, bahawa ia adalah harta ini yang sering berubah menjadi sangat tidak keseimbangan dari segi CO₂ dan berbeza dengan alam semulajadi. Perubahan keupayaan air akuarium untuk menyerap CO terhempas oleh ikan₂, boleh melebihi keupayaan fisiologi tubuh ikan untuk dibuang. Oleh kerana ini memberi kesan kepada kesihatan penduduk ikan akuarium, anda perlu mengenali ciri-ciri kesan fisiologi CO₂ pada badan ikan.

© Alexander Yanochkin, 2005
© Aqua Logo, 2005

http://www.aqualogo.ru/co2-1