Объясните по-простому про pH и kH

Объясните пожалуйста по-простому. Информация в интернете - сплошной копипаст научных терминов, которые авторы сами не понимают
Вот у меня есть вода. И есть аквариум.
И есть параметры воды рН - кислотность и кН - карбонатность.
Что вообще такое кН?
Когда я завожу новый аквариум kH у меня 15-20, (рН 6,4)
Когда вода " состаривается" кН становится 3-6, (рН 6,8- 7,6)
По утрам около 10.
В местном ручье кН показала 0, рН 6,4
Из под крана кН 6, рН 7,2
Почему? Что так влияет на показатель кН? А что на рН? Отчего он снижается в старой воде и повышается, когда вода бежит по трубам?
И как связаны рН и кН?

Patenfee
Что так влияет на показатель кН? А что на рН? Отчего он снижается в старой воде и повышается, когда вода бежит по трубам?
И как связаны рН и кН?

kH это гидрокарбонаты они дают воде щелочную реакцию, то есть чем больше их в воде тем больше у воды сдвиг в верх, в щёлочь. В воду можно капнуть кислоты или подавать со2 который будет с водой образовывать угольную кислоту. Кислота будет реагировать с гидрокарбонатами почти как с содой. Они будут бороться. Если кислоты будет больше то Ph поползёт в вниз и будет стремиться к нулю. В старой воде много гуаминовых кислот из за этого часто она слабо кислая. Для нас как для аквариумистов любителей большого количества растений и подачи со2 карбонатка нужна в небольшом количестве, 3-5. Она играет роль буфера чтобы при подаче Со2 не скакал Ph

Patenfee
Когда я завожу новый аквариум kH у меня 15-20, (рН 6,4)
Когда вода " состаривается" кН становится 3-6, (рН 6,8- 7,6)
По утрам около 10.
Из под крана кН 6, рН 7,2

Полосками измеряете?

Patenfee
Информация в интернете - сплошной копипаст научных терминов, которые авторы сами не понимают

Мне кажется что это одна из тем, которую нельзя объяснить и понять "на пальцах", хотя если кто-то попробует - с удовольствием почитаю.

Лично я понял этот вопрос после того, как вдумчиво прочитал статью .

Patenfee

посмотрите это сообщение - жесткость: kH, gH и та, что в рекомендациях

Изменено 19.11.20 автор Сафи

Patenfee

Попробую написать о химических основах PH/KH.

Начать можно с того, что такое PH. PH - это не совсем "кислотность", а мера содержания ионов H+ в воде. Откуда в воде ионы H+ - ну, саму по себе жидкую воду (H2O) условно считают раствором ионов H+ (положительно заряженный) и OH- (отрицательно заряженный). Чистая вода без примесей содержит поровну H+ и OH- (H2O H+ + OH-) по определению и дает условный PH=7. На самом деле PH - это отрицательный логарифм концентрации H+, то есть, если у нас H+ больше в 10 раз, чем OH-, то PH будет равен 6, а если больше OH- в 10 раз, чем H+, то PH=8. Каждая единица PH - это умножение на 10 (из-за логарифма).

Как меняется PH - смотрите, добавили какой-то кислоты, например соляной, и в воде она полностью распала (диссоциировала) на ионы - ионы H+ и Cl-. Видите - вот вам и источник лишних H+ - поэтому PH такой воды будет снижаться. И обратно со щелочью - влили NaOH и получили избыток OH-, поэтому PH увеличился (а H+ оказались в меньшинстве).

Теперь мы подходим к KH. KH в аквариумистике - это на самом деле мера щелочности воды, но если опять же принять ряд упрощений, то это все касается одной единственной кислоты и ее солей - угольной кислоты и (гидро)карбонатов.

Почему так важна угольная кислота - потому что она является прямым следствием растворения углекислого газа атмосферы в воде по схеме CO2 + H2O ↔ H2CO3. Я намеренно поставил стрелку в две стороны, потому что данный процесс растворения газа может двигаться в двух направленях: как растворения и диссоциации CO2, так и на разложении угольной кислоты обратно на CO2 + H2O.

Особенность угольной кислоты в отличие от той же соляной, что она слабая кислота, поэтому ее растворимые соли - гидрокарбонаты - дают щелочную реакцию, но не настолько ярко выраженную, как концентрированные щелочи, зато обеспечивают важное свойство - буфер щелочности. Что будет, если в такой раствор гидрокарбоната натрия (к примеру) добавить сильной кислоты, той же соляной. Ионы натрия будут находиться в растворе с ионами хлора, образуя условный раствор поваренной соли (NaCl), а вот гидрокарбонаты будут взаимодействовать с лишними ионами H+ и образовывать угольную кислоту. Это называется процесс вытеснения слабой кислоты из раствора ее соли. В итоге у нас получается лишняя угольная кислота и раствор соли при реакции с сильной соляной кислотой. Как я писал выше, эта угольная кислота может (и будет) распадаться на CO2 и H2O, причины этого объяснить сложнее, но по-простому скажем, что из-за нестабильности угольной кислоты в воде.

Я так подробно описывал эту реакцию взаимодействия соляной кислоты с гидрокарбонатом натрия, потому что она отражает основное свойство KH - способность "поглощать" лишние ионы H+ и не давать снижаться PH при добавлении кислот. Поэтому раствор гидрокарбонатов называется "буфером щелочности" (хотя в него входят не только гидрокарбонаты, но влияние остальных солей не слишком велико).

Дальше о взаимодействии CO2 и гидрокарбонатов. При подаче CO2 мы, условно, увеличиваем количество угольной кислоты в воде. Но вот эта угольная кислота, в отличие от соляной/азотной и другой сильной кислоты не может вытеснить ничего из гидрокарбонатов, поэтому она просто дает вклад в количество лишних H+ в воде (и HCO3- тоже!), т.е. идет снижение PH. То есть, подача CO2 - это способ снизить PH воды без уничтожения буфера гидрокарбонатов. Ну а дальше этот PH зависит от того, сколько изначально было гидрокарбонатов - чем больше, тем больше нужен избыток газа для понижения PH. И отсюда идет та самая таблица PH/KH/CO2, которую можно использовать только для чистых растворов, а для аквариумов лучше почитать вот здесь: https://www.2hraquar...

Отсюда становятся понятны такие процессы, как повышение PH водопроводной воды при отстаивании: в водопроводе вода и растворенные в ней газы находятся под давлением, поэтому когда давление воды падает, то эти лишние газы, включая CO2, из воды выходят. А раз выходит CO2, то реакцию CO2 + H2O ↔ H2CO3 надо читать наоборот - вместо лишних H+ и HCO3- у нас получилась нейтральная вода и газ. То есть, число этих лишних H+ упало, а PH, соответственно, вырос.

Ну и плюс еще две статьи про KH в аквариуме: https://www.2hraquar...
и https://www.2hraquar...

Собственно, низкий KH - это не проблема особо, если нет нужды в щелочной воде. А вот высокий KH может быть проблемой для выращивания ряда растений, а экстремально высокий - для выращивания всех растений.


Изменено 19.11.20 автор vstakhov

Сафи
посмотрите это сообщение - жесткость: kH, gH и та, что в рекомендациях

Я бросил программирование компьютерных игр и ушел в аквариумистику. Вот сейчас обратно захотелось🤪

Patenfee
Объясните пожалуйста по-простому. Информация... - ...копипаст научных терминов

Вряд ли кто-то сможет интерпретировать научные тексты, перевести их в доступно-бытовую форму. С другой стороны - для детей же пишут книжонки типа "Занимательная физика"...Но боюсь, что подобные авторы здесь не ошиваются и топик обречён на километры букафф и цЫфарр с сакральными смыслами...

Blok One
с сакральными смыслами...

pH- показывает содержание протонов (ионов водорода) в воде. Он выражается; ph=-log(n1/n2), где n1- концентрация протонов, n2- концентрация молекул воды. Из этой формулы видно, что нейтральной воде (ph=7), то есть в которой количество протонов (Н+) равно количеству гидроксид ионов ОН-, на 10 миллионов молекул воды приходится 1 протон. Кислая область -в воде протонов больше. Щелочная -протонов меньше ( в этом случае доминируют гидроксид ионы ОН-).

Аквариумные тесты КН- показывают суммарное содержание различных анионов (отрицательных ионов) в воде, включая сюда и гидроксид-ион (ОН-). Обычно в воде доминируют гидрокарбонат-ионы (НСО3-). Содержанием остальных анионов, включая карбонат-ионы, СO3 (-2), можно пренебречь по сравнению с концентрацией гидрокарбонат-ионов. В этом случае КН приблизительно показывает содержание гидрокарбонатов. Чем выше КН, тем больше концентрация гидрокарбонатов.

Изменено 19.11.20 автор paln1

Patenfee
Почему? Что так влияет на показатель кН? А что на рН? Отчего он снижается в старой воде и повышается, когда вода бежит по трубам? И как связаны рН и кН?

Много букв, но постаралась попроще.

Начнем с рН.

Формула воды, как известно Н2О - атом кислорода и два водорода. Но в химии связь между этими атомами выглядит как Н+ и ОН- что показывает равновесие или баланс в этом соединении по химической активности каждой её части, то есть [H+]=[OH-]. Такая форма в химии называется ионы – заряженные частицы, где Н+ - ион водорода, а ОН- гидроксильная группа.

Если количество свободных, условно незадействованных в связях, ионов водорода [H+] равно [OH-] то это вода нейтральная, определяется это по количеству ионов водорода относительно гидроксильной группы. Но на это равновесие влияют и другие вещества, растворенные в воде, которые смещают это равновесие как в одну, так и в другую сторону.

Если свободных ионов водорода больше, чем ионов гидроксильной группы, то вода становится кислой - рН понижается, а если их становится меньше, то рН возрастает. Таким образом, рН это водородный показатель, который определяет именно количество ионов водорода относительно гидроксильной группы. Сама величина, логарифмическая и отрицательная, поскольку поштучно считать ионы водорода невозможно и их считают сразу степенями 10-7, 10 -6, то есть одно изменение рН это изменение в 10 раз. Еще раз, изменение показателя рН на одну единицу, означает изменение концентрации в 10 раз. Например, было рН 7 стало рН 6, значит отрицательная степень уменьшилась в 10 раз, другими словами ионов водорода стало в 10 раз больше.

Если это равновесие рассматривать с точки зрения изменения свойств воды, то при большом количестве свободных ионов водорода вода становится кислой, а при маленьком – щелочной.

KH и GH.

Есть в природе щёлочные металлы, которые настолько химически сильные, что в реакции в водой образуют вот прямо щелочи. Один из таких металлов – натрий. А есть щёлочеземельные металлы, (в их числе кальций, магний и др) они не такие сильные, но все равно придающие щелочность воде, нас именно они интересуют, поскольку тесты все о них.

Вода и углекислый газ, который так или иначе есть в воде, образуют угольную кислоту, а её соли, то есть реакция с активными металлами называется гидрокарбонаты. Гидрокарбонаты химически не очень стабильные.

Все щелочеземельные металлы, вышеупомянутые, реагируют с угольной кислотой и образуют в воде гидрокарбонаты. Есть конечно и другие кислоты и соли, с которыми реагируют все активные металлы, тогда могут образовываться хлориды и сульфаты, а это уже вполне химически стабильные соли.

То есть мы имеем условно два вида солей: нестабильные и стабильные. Нестабильные это гидрокарбонаты, они легко реагируют с другими веществами и тем самым, не дают сильно меняться водородному показателю pH, поэтому иногда их называют буфером. Это и есть КН, то есть KH это количество гидрокарбонатов и буфер для рН.

А GH это все сразу соли кальция и магния: стабильные и нестабильные, то есть и гидрокарбонаты и сульфаты, и хлориды.
Но бывают казусы, если в воду добавить пищевую соду (гидрокарбонат натрия), то натрий, как сильный металл отбирает хлориды и сульфаты у солей кальция и магния, и оставляет им свой гидрокарбонат. А поскольку тесты KH и GH учитывают только соли и гидрокарбонаты кальция и магния, а натрий не учитывают, то КН по тестам становится больше GH.

Olga K Button

Так, еще GH добавилась. Застрелиться можно.
0.GH по-нормальному больше КН, а если нет, то тесты виноваты

Резюме по вышенаписанному:
1. Чем рН ниже, тем кислее вода
2. рН повышается при отстаивании
3.кН это буфер, за счет которого рН не меняется. Оно такое, потому-что нестабильно и " берет огонь на себя"( взаимодействует с другими веществами)
4.Чем кН выше, тем труднее растениям.
Оно повышается из-за чего?


Изменено 19.11.20 автор Patenfee

Изменено 19.11.20 автор Patenfee

Изменено 19.11.20 автор Patenfee

Patenfee
Чем кН выше, тем...что?

Тем хуже, если вам нужна "мягкая" и "кислая" вода

Patenfee
Оно повышается из-за чего?

Из-за содержания в воде гидрокарбонатов, точнее ионов HCO3-

uZot

А от чего гидрокарбонаты в воде?
Почему их больше в новом аквариуме, чем из-под крана? За счет чего их становится меньше в старой воде?

Изменено 19.11.20 автор Patenfee

Patenfee

Если грунт или декорации содержат карбонат кальция (шипят в уксусе) - то из-за его растворения

Patenfee
За счет чего их становится меньше в старой воде?

Реагируют с кислотами.

uZot

Вчера сделала подмену
В новом кН с 17 стало 6
рН с 6,4 стал 6,8
В старом было 6 стало 15
рН было 6,8 стало 7,2
Почему?


Изменено 19.11.20 автор Patenfee

Patenfee

Без сравнения с pH не объясню, да и из понятия "на пальцах" этот вопрос уже выходит. Коротко - возможно в аквариуме есть растения, которые умеют потреблять CO2 в виде гидрокарбонатов. Если будете приводить значения - указывайте чем измеряете pH и kH.

Пишите сразу всё сообщение, а не добавляйте потом :-) Нечитаемая тема получается.

Изменено 19.11.20 автор uZot

Patenfee
За счет чего их становится меньше в старой воде?

Гидрокарбонаты (бикарбонаты) это форма углерода. Знаете, в чем отличие и главная проблема водных растений в сравнении с наземными? Ограничение доступа к углероду. Для наземных нет такой проблемы, поскольку воздух содержит достаточно углерода в виде углекислого газа. А у водных растений много ограничений, связанных с существованием в воде, и они вынуждены постоянно подстраиваться и потреблять углерод, какой есть в наличии. При чем, в воде углерод можнт присутствовать в виде 4 соединений: собственно CO2, угольная кислота (H2CO3), бикарбонат (HCO3-) и карбонат (CO3-), то есть растение должно уметь потреблять и доставать углерод из разных форм. Кстати, при высоком рН и чаще кустовые растения, получают углерод как раз из бикарбонатов, обычно это бикарбонат кальция. Другими словами, у вас растения вынуждены питаться гидрокарбонатами, за счет этого гидрокарбонатов становится меньше, однако, это не самый лучший для них вариант, но необходимость выживания.

Patenfee
В новом кН с 17 стало 6
рН с 6,4 стал 6,8
В старом было 6 стало 15
рН было 6,8 стало 7,2
Почему?

Больше похоже на ошибку измерения.

Биологические процессы меняют KH, но обычно не так резко и не так сильно (к счастью). Увеличение KH обычно увеличивает PH, так как гидрокарбонаты - это основные соли (сильное основание и слабая кислота). Но подмена из водопровода может снизить PH, так как в водопроводной воде изначально больше CO2, чем в атмосферном равновесии (2-3мг/л). Дальше CO2 выветривается и поглощается на свету растениями, отчего PH среды растет. В итоге без подачи газа и с растениями содержание CO2 в воде в световую фазу становится не 2-3мг/л, а ровно 0. За ночь сколько-то CO2 растворяется в воде из воздуха, поэтому утром будет опять чуть больше 0. Вот так и происходят циклы CO2/PH в зависимости от активности растений (которая зависит от света).

Что может повышать KH: карбонатный грунт и декорации (шипящий грунт т.н.), но только в кислой/нейтральной среде. В щелочной воде растворения карбонатов практически не происходит.

Что может понижать KH: нитрификация (за счет образования азотной кислоты), карбонатное питание жестководных растений.

Повышение KH грунтом особенно опасно в кислой и мягкой воде. Понижение KH опасно при редких подменах (или вообще на доливе). Резкий скачек в более 3-х градусов KH, особенно в сторону снижения, может быть смертелен для рыб (например, при пересадке в аквариум).

Patenfee

Простыми словами… Очень сильно упрощая. В воде часто присутствуют соли щелочей и кислоты. В аквариумной наиболее заметную роль играют карбонаты, гидрокарбонаты (кН) и угольная кислота. Первые сдвигают рН в щелочную сторону, в теории, в пределе способны сдвинуть до рН 8,5, вторые кислую до 4,5. На практике такие значения редко достижимы. Важно понимать, что фактические значения рН зависят не от количества СО2 и солей щелочности в воде, а от их соотношения меж собой. При кН1 вода вполне может иметь рН8,3 как и при кН18 рН может опустится до 5,5. По-простому, встречаясь в воде кислоты и щелочи нейтрализуют друг друга. В случае гидрокарбонатов и угольной кислоты новое соединение очень неустойчиво и снова быстро распадается на исходные. Строго говоря нового соединения и нет, они все те же остаются, это очень наглое, сильное упрощение, для облегчения понимания. Поэтому в воде всегда есть и то и то. Подчеркну повторно, не количество, а их соотношение меж собой в воде определяет рН. Есть предельные случаи этих соотношений. При рН 6 количество углекислоты настолько превышает количество гидрокарбонатов, что они не могут успевать восстановится и присутствуют в воде в минимальном следовом количестве. Считайте, пока количество СО2 не снизится (рН не станет выше) гидрокарбонатов (кН) в такой воде нет совсем. То же самое, когда рН 8,3 свободный СО2 в воде отсутствует. Гидрокарбонатов относительно СО2 настолько больше, что они связывают СО2 быстрее, чем идет обратимая реакция.
Знающих химию прошу пинать меня не слишком сильно.

Patenfee. Не мучайте себя и других. Вы должны сами себе ответить на вопрос, насколько хорошо знаете школьный курс химии и готовы ли Вы изучать гидрохимию? В принципе это очень полезно, но для хобби необязательно. Можно взять аквариумную книжку ( сейчас почти во всех книжках есть разделы про gH, kH, pH), прочитать и этим ограничиться. Есть лишние деньги- покупаете тесты и химикаты и действуете по инструкции.

tazik

Благодаря этой теме прояснилось уже по крайней мере 5 пунктов непонятного. Может быть найдутся люди, которым нужно это прочесть. Может быть найдутся люди, которые смогут еще что-то прояснить.
Мучить - буду. Не нравится - не смотрите.

Patenfee
Когда я завожу новый аквариум kH у меня 15-20, (рН 6,4)

Тут где то косяк. Такое сочетание kH и pH убило бы все живое в аквариуме.

Так, еще GH добавилась. Застрелиться можно.
0.GH по-нормальному больше КН, а если нет, то тесты виноваты

В природной воде обычно так. Но в принципе может быть kH больше GH, например если в воде растворить пищевую соду.

2. рН повышается при отстаивании

Это зависит меньше растворенного CO2 от равновесия с атмосферой или больше.

Patenfee. Да ради Бога ( Нептуна) Учитесь на здоровье. Когда разберетесь, дайте знать.
Я задам Вам только 1 "детский" вопрос( ответ на него знал каждый пионер, прочитавший пару книжек, или ходивший в кружки, или имевший опытных
"дядек" и т. п.) Уверен, что Вы с легкостью на него ответите. Удачи!

"

R555
Убило бы все живое в аквариумах

Так в новых аквариумах нет пока никого.
Растения, правда, есть.

Вы так и не написали, чем измеряете pH и kH