Wpływ CO2 na pH

Przygotowanie i utrzymanie wody w akwarium.
Awatar użytkownika
EyeQueue
Posty: 458
Rejestracja: środa 03 lis 2021, 20:14
2
Lokalizacja: Rembertów(-Ursynów)
Imię: Andrzej
Has thanked: 13 times
Been thanked: 109 times
Wiek: 52

Dyskusja wydzielona z wątku o reaktorze CO2.
radmac pisze: poniedziałek 12 lut 2024, 07:31 Furkotało 24/7 aby utrzymać pH na poziomie 6,4. Starczyło na 8 dni
radmac pisze: poniedziałek 12 lut 2024, 10:26 Musiałem zagazować ponad 900 litrów RO +minerały (na kh 5).
Cóż, pora odkopać pogrzebanego psa, choć z braku czasu lakonicznie.
Zupełnie niepotrzebnie chcesz utrzymać KH = 5, bo gdzieś tam gadali, że musi być min. 4, żeby pH było stabilne. Otóż to nieprawda.
W wyniku podawania CO₂ pH będzie zmieniać się identycznie, niezależnie od KH. To znaczy, zmieni się o tyle samo, bo poziom początkowy i końcowy będą inne. KH jest potrzebne jako bufor przed spadkiem pH w wyniku rozkładu i nitryfikacji (NH₃ → HNO₃).
W Twoim przypadku KH wpływa na potrzebę większej ilości CO₂ (zakładając ustawienie na docelowe pH 6,4):
KH = 5 → 66,8 ppm CO₂ (obliczenia dla temperatury 23 °C)
KH = 4 → 53,5 ppm CO₂
KH = 3 → 40,1 ppm CO₂
KH = 2 → 26,7 ppm CO₂
KH = 1 → 13,4 ppm CO₂
KH = 0,5 → 6,7 ppm CO₂
KH = 0,2 → 2,7 ppm CO₂
Ten ostatni wynik odpowiada już zawartości w pokoju 1700 ppm CO₂, co w przypadku słabej wentylacji może mieć miejsce, a wtedy już nawet podawanie CO₂ przestaje być potrzebne.
Jeśli zmniejszysz KH, butla starczy Ci proporcjonalnie na dłużej. I tak, ta proporcjonalność nie jest przypadkowa.
Si possides amicum, in tentatione posside eum et non facile credas illi. (Sir 6:7)
Ceterum censeo Unionem Europaeam esse delendam. (EyeQueue)

ʎuмızp ozpɹɐq ʇsǝ! ʇɐıмş
Awatar użytkownika
radmac
Posty: 650
Rejestracja: niedziela 14 mar 2021, 22:29
3
Lokalizacja: Gdynia
Has thanked: 19 times
Been thanked: 85 times
Wiek: 3

@EyeQueue dzięki, ja to wszystko mniej więcej wiem. Zaczynam na razie od takiego stanu i będę kombinował. Już kiedyś miałem KH bliskie 0 (w 300 litrach) i wtedy małe pierdnięcie z butli i pH o 1 w dół. Drugie pierdnięcie i schodzimy w okolice 4. A jak jeszcze mi sonda padła (no po około 4 latach działania non-stop miała prawo) i nie wiem nawet jak długo kwaśnica była :)

Wysłane z mojego CPH2449 przy użyciu Tapatalka

Wawariat
Awatar użytkownika
EyeQueue
Posty: 458
Rejestracja: środa 03 lis 2021, 20:14
2
Lokalizacja: Rembertów(-Ursynów)
Imię: Andrzej
Has thanked: 13 times
Been thanked: 109 times
Wiek: 52

@radmac
No i właśnie chyba Jarku nie wiesz...
A przynajmniej tak wynika z tego, co napisałeś. Postaram się na dniach wrzucić wykres, jak się zmienia pH w zależności od dawki CO₂ i KH. Jak pH spadło Ci o 1 (jeden) od „pierdnięcia”, to jakbyś miał KH = 30, też spadłoby Ci o 1 (jeden). Serio! Tylko na innym poziomie byłaby ta zmiana. Jakbym nie wrzucił do czwartku, puść mi SMS, bo teraz muszę nakarmić biurokratycznego smoka (NCBR) jakimiś dwiema setkami dokumentów.
Napiszę tylko, że jeśli zawartość CO₂ wzrośnie 10×, to tyle samo razy wzrośnie stężenie H⁺, czyli pH spadnie o 1 (jeden). A czy z 9,5 na 8,5, czy też z 6,5 na 5,5, to już kwestia KH właśnie.
Si possides amicum, in tentatione posside eum et non facile credas illi. (Sir 6:7)
Ceterum censeo Unionem Europaeam esse delendam. (EyeQueue)

ʎuмızp ozpɹɐq ʇsǝ! ʇɐıмş
Awatar użytkownika
Poranna Witaj Zmiano
Posty: 491
Rejestracja: wtorek 16 mar 2021, 08:33
3
Has thanked: 95 times
Been thanked: 28 times

EyeQueue pisze: poniedziałek 12 lut 2024, 17:27 Postaram się na dniach wrzucić wykres, jak się zmienia pH w zależności od dawki CO₂ i KH...Jakbym nie wrzucił do czwartku, puść mi SMS
Nie wiem czy kolega wysłał tego esemesa, ale jest szersza grupa, żywo zainteresowana tematem więc trzeba spiąć pośladki i wywiązać się z obietnicy. 😆
Kiedyś. Nie ma takiego dnia tygodnia.
Awatar użytkownika
EyeQueue
Posty: 458
Rejestracja: środa 03 lis 2021, 20:14
2
Lokalizacja: Rembertów(-Ursynów)
Imię: Andrzej
Has thanked: 13 times
Been thanked: 109 times
Wiek: 52

Poranna Witaj Zmiano pisze: piątek 16 lut 2024, 17:20 [...] jest szersza grupa, żywo zainteresowana tematem więc trzeba spiąć pośladki i wywiązać się z obietnicy. 😆
Nawet nie wiesz, jak bardzo trzeba...
Ale żeby nie robić z gęby cholewy, to tak z grubsza.
Nie będzie zatem o prawie Henry'ego, stałej równowagi, jej zmianach wraz z temperaturą i różnicy między nią a stałą kwasowości, zasadowości roztworu zamiast twardości węglanowej, współczynnikach aktywności itp. Tzn. będzie, ale jeszcze nie teraz... Kiedyś...

A teraz tylko o pewnym micie akwarystycznym. Tak powszechnym, że sam go dawno temu powtarzałem. A mit ten głosi, że w akwarium nawożonym CO₂ powinno być KH ok. 4. Po to, żeby zabezpieczyć przed gwałtownym spadkiem pH. I „na czuja” to wydaje się mieć sens. Tak działają roztwory buforowe — dodajemy mocny kwas lub zasadę, a pH zmienia się tylko troszkę. Chyba że przekroczymy tzw. pojemność buforową, to wtedy przestaje działać. Nawet tłumacząc ludziom zależności CO₂ — KH — pH nie od razu na to wpadłem, że to zupełnie inna bajka. Trzeba było dopiero zrobić jakieś wykresy na prezentację w Drozdowie (w czasach, gdy jeszcze tam jeździłem z wystąpieniami — i tak, jeszcze pojadę, oby już w tym roku remont skończyli). Policzyłem więc... No i tu zaskoczenie. Początkowe, bo jak już się zorientowałem, jaka jest prawda, to okazała się oczywista.
No dobra, dalej już bez osobistych auto-wycieczek.
Po krótce.
Zależność CO₂ — KH — pH związana jest z równowagą chemiczną w roztworze:
CO₂/aq/ + H₂O ⇄ HCO₃⁻ + H⁺
Z tej reakcji wynika wzór na stałą kwasowości:
Ka = [H⁺]·[HCO₃⁻]/[CO₂/aq/], przy czym zapis „[X]” oznacza stężenie X. O tym, że to nie do końca prawda, jak już napisałem, innym razem. Jako pierwsze (a często i ostatnie) przybliżenie wystarczy. Czyli mamy tutaj stężenia:
[H⁺], czyli jony wodorowe (nieważne w jakiej formie, jakby ktoś chciał się awanturować, że H₃O⁺ — to zresztą też nieprawda).
[HCO₃⁻], czyli zawartość wodorowęglanów, oznaczana jako... KH!
[CO₂/aq/], czyli zawartość w wodzie rozpuszczonego CO₂.
Rozważania na temat równowagi samego rozpuszczania CO₂ są w tym miejscu zbędne.
Jedyny problem to pH, bo to nie jest stężenie [H⁺].
Szkolna formuła mówi „ujemny logarytm ze stężenia jonów wodorowych”, co należy czytać:
Jeśli [H⁺] = 10⁻ mol/dm³, to pH = 7.
Jeśli [H⁺] = 10⁻³ mol/dm³, to pH = 3.
Jeśli [H⁺] = 10⁻¹⁰ mol/dm³, to pH = 10.
Co ważnego wynika z tej formuły?
Jeśli [H⁺] wzrośnie 10×, pH spadnie o 1 (jeden!). Jeśli [H⁺] spadnie 10×, pH wzrośnie o 1. Dlatego należy unikać gwałtownych skoków pH w akwarium! Twardości nie zmieniamy nigdy kilkukrotnie. Dlatego też operacje zmiany pH najlepiej jest robić na wodzie do podmian.
No i pH się nie uśrednia... Gdyby to była zupełnie czysta woda, to moglibyśmy uśredniać [H⁺], ale są jeszcze wspomniane mimochodem bufory... Dlatego rzadko wychodzi Wam to, czego się spodziewaliście.

Ale wracając do tematu...
Stała kwasowości, jak nazwa wskazuje, jest stała (w danej temperaturze, żeby nie było za łatwo). Czyli, jeśli [HCO₃⁻] jest stałe (a z dobrym przybliżeniem jest), to wychodzi bezpośredni związek [H⁺]/[CO₂/aq/]. Ile razy wzrośnie stężenie CO₂, tyle samo razy wzrośnie [H⁺]. Jeśli wzrośnie 10×, pH spadnie o 1. Niezależnie od KH!
I w zasadzie to tyle...
Jeszcze wykres, żeby zobaczyć, że najbardziej niebezpieczny (to też będzie zaskoczenie) jest moment rozpoczęcia podawania CO₂ — wtedy skok jest największy. Na szczęście jego tempo ograniczone jest szybkością rozpuszczania CO₂. Podobnie jest przy wyłączaniu — stężenie CO₂ nie od razu spadnie do równowagowego...
pH-CO2(b).png
pH-CO2(b).png (32.26 KiB) Przejrzano 2680 razy
Obliczenia (gdyby ktoś życzył sobie weryfikować) wykonane są dla założeń:
temperatura 23 °C (pKa = 6,36)
siła jonowa roztworu 0,005 mol/dm³ (do uwzględnienia współczynników aktywności)
Jeszcze uwaga ogólna. Stężenie równowagowe CO₂ w wodzie wynosi przeciętnie, w zależności od zaduchu w pomieszczeniu, od 0,6 do 1,5 ppm.
Si possides amicum, in tentatione posside eum et non facile credas illi. (Sir 6:7)
Ceterum censeo Unionem Europaeam esse delendam. (EyeQueue)

ʎuмızp ozpɹɐq ʇsǝ! ʇɐıмş
Awatar użytkownika
Poranna Witaj Zmiano
Posty: 491
Rejestracja: wtorek 16 mar 2021, 08:33
3
Has thanked: 95 times
Been thanked: 28 times

@EyeQueue Jakie stężenie CO2 jest potrzebne, by przy KH 30, zejść z pH 7, do pH 4, a jakie np. przy KH 4? Coś mi się wydaje, że to nie będzie takie samo "pierdnięcie"CO2, a o to chodziło.
Kiedyś. Nie ma takiego dnia tygodnia.
Awatar użytkownika
ahr
Posty: 584
Rejestracja: niedziela 14 mar 2021, 20:36
3
Lokalizacja: Słodowiec
Imię: Piotr
Has thanked: 46 times
Been thanked: 99 times

No właśnie jak chcesz zrobić kwas z zasady to nie dwutlenkiem raczej. Bo to chyba formę jacuzzi by mieć musiało. Sens takiego działania żaden.
Jakie stężenie CO2 potrzebujesz dla uzyskania określonego pH masz choćby w kalkulatorze Zulixa.
Mówiąc krótko to przy KH 30 to pH 7 osiąga przy 90 ppm CO2, zejście do pH 6 wymaga już 900 ppm - taniej lać Muszyniankę niż gazować. ;)
To "pierdnięcie" u radmaca wynika po prostu z wielkości jego wanny i strat na przepływach - aby utrzymać te 55ppm to musi gazować.
Moim zdaniem Kolega sugeruje nie podnoszenie KH do 5, tylko mniej - wtedy będzie potrzebne mniejsze stężenie dwutlenku w wodzie - czyli mniejsze podawanie go do akwarium. To że przy KH 0 nawet chuchanie na taflę będzie powodowało wahanie pH też wspomina. Pytanie czemu służy podawanie dwutlenku - utrzymaniu pH czy utrzymaniu poziomu CO2 w wodzie - jest to dość istotna różnica od której powinna zostać rozpoczęta ta rozmowa. Jeśli radmac potrzebuje mieć poziom CO2 na poziomie 60 a poziom pH jest tylko czujnikem do odcięcia podawania gazu to może mieć to KH na poziomie 5. Jeśli chodziłoby mu o uzyskanie odpowiedniego poziomu pH to przy niższym KH robiłby to taniej. Przy niskim KH awaria sprzętowa wykończy mu obsadę skokiem pH, przy wysokim po prostu ją zagazuje przy podawanej ilości gazu.
"I may be an idiot, but I'm not stupid"
Awatar użytkownika
EyeQueue
Posty: 458
Rejestracja: środa 03 lis 2021, 20:14
2
Lokalizacja: Rembertów(-Ursynów)
Imię: Andrzej
Has thanked: 13 times
Been thanked: 109 times
Wiek: 52

Jeszcze raz, dużymi literami:

SKOK pH BĘDZIE TAKI SAM, NIEZALEŻNIE OD KH!

Inny będzie poziom startowy i końcowy, ale nie różnica między nimi!

Odpowiadając na pytania szczegółowe:

Jeśli jest KH 30, to zakładając 1 ppm CO₂ w wodzie (w wyniku równowagi z powietrzem zawierającym ok. 600 ppm), pH wyniesie 9,00! Tanganika!
Jeśli chcieć zejść do pH 7, trzeba 100 ppm CO₂, o ile coś przeżyje. Zejście do pH 4 jest niemożliwe, bo musiałoby był 10% CO₂. Procent, nie pi-pi-emów!

Zaczynając z tego samego stężenia CO₂ (1 ppm), ale KH = 4, otrzymamy pH = 8,12. Wciąż wysokie... Większość miewa tyle w kranie, ale testy (wąskie) kończą się na 7,8. Jeśli chcemy zejść do pH 7, potrzebujemy 13,5 ppm CO₂, czyli znośnie. Jeśli chcemy pH = 4, potrzeba 13500 ppm CO₂, czyli wciąż nie da się.

Jeśli zaczniemy od KH = 0,1, wtedy 1 ppm CO₂ da pH 6,52. Innymi słowy, bez CO₂ jedynym sposobem obniżenia pH jest likwidacja KH. Tylko że nie spowoduje to większych skoków pH od podawania CO₂, niż gdyby ten bufor był.
W tych warunkach pH 7 uzyskać się nie da, chyba że zainwestujecie w kosmiczną technologię sorpcji CO₂ w domu i obniżycie jego zawartość w atmosferze do około 200 ppm (mniej niż na świeżym powietrzu). Najmniejsze KH, dla którego można osiągnąć pH = 7 to KH = 0,3.
Do spadku do pH 4 potrzeba oczywiście mniej, bo „tylko” 335 ppm CO₂. To jednak wciąż więcej niż „pierdnięcie”, natomiast pojawi się problem pomiarowy, bo naprawdę rzadko będziecie dysponować pH-metrem dobrze skalibrowanym w tym zakresie (oczywiście nie mówimy w ogóle o kalibracji jednopunktowej).

Zupełnie nie wiem, czemu zakładacie, że skok pH z 8 na 6 jest mniej niebezpieczny dla ryb, niż z 6 na 4. Oba związane są ze stukrotnym zwiększeniem [H] i takim samym zmniejszeniem [OH], i oba są równie niebezpieczne. Więcej, ryby ze środowisk o pH 8 i więcej zazwyczaj będą bardziej wrażliwe, bo nie mają naturalnego przystosowania do gwałtownych zmian parametrów wody. Skrajnym przykładem są zwierzęta oceaniczne. Z kolei mieszkańcy „łajtłoter” nie przejmą się specjalnie takim skokiem, a nawet wezmą się do amorów...

Natomiast bardzo dobre pytanie zadał @ahr, czy chodzi o utrzymanie pH, czy może zawartości CO₂ dla zielska. Odpowiedź jednak Was być może zaskoczy:
W obu przypadkach możemy mierzyć tylko pH, bo nie mamy dobrych urządzeń do pomiaru stężenia CO₂.

I dalej, jeśli chcemy pH, to oczywiście podpinamy pH-metr do zaworu i tak sterujemy podawaniem CO₂. KH powinno być dostosowane do żądanego pH i bezpiecznego dla obsady stężenia CO₂, ale generalnie — jak najniższe. Z KH jest jeszcze taki problem, że nie wiemy, ile wynosi: 4, czy może 3,1?
Dla pH = 6,5 wyjdzie nam 42 lub 33 ppm CO₂. To dość duża różnica. Im mniej CO₂, tym lepiej w takim przypadku, dlatego KH↘0.

Jeśli chcemy CO₂ dla roślin, to albo są zwierzaki, albo ich nie ma.

Jeśli nie ma zwierzaków, to w zasadzie nie ma znaczenia, co i jak ustawimy, bo im zbyt duże stężenie CO₂ nie zaszkodzi (roślinom też nie).

Jeśli są zwierzaki, to zakładam, że dobieramy maksymalne bezpieczne stężenie CO₂. Jak dobrać KH? Tak żeby pH było jak najbliżej wartości, dla której robimy kalibrację pH-metru! Wtedy mamy najdokładniejszy pomiar pH. Pomiar KH jest wciąż obarczony dużym błędem, więc powinniśmy liczyć bezpieczną zawartość CO₂ dla KH o jeden stopień mniej. Lub zaopatrzyć się w testy KH o większej dokładności...
Si possides amicum, in tentatione posside eum et non facile credas illi. (Sir 6:7)
Ceterum censeo Unionem Europaeam esse delendam. (EyeQueue)

ʎuмızp ozpɹɐq ʇsǝ! ʇɐıмş
ODPOWIEDZ