Нестандартные аквариумы
Аквариумы на заказ Продажа аквариумов Оформление аквариума Продажа рыбок Аквариумный Форум
аквариум главная
О нас
Схема проезда
О компании
Магазин
Оптовикам
Полезности
Книги по аквариумистике
Аквариумные статьи
Аквариумные путешествия
Аквариумы
Изготовление аквариумов
Обслуживание аквариумов
Аквариумное оборудование
Рыбки и беспозвоночные
Пресноводные рыбы
Пресноводные беспозвоночные
Аквариумные растения
Морские рыбы
Морские беспозвоночные
Кораллы
 

Книги по аквариумистике

И. Г. Хомченко, А. В. Трифонов, Б. Н. Разуваев. "Современный аквариум и химия". г. Москва, "Новая волна".

ОКИСЛИТЕЛИ И ВОССТАНОВИТЕЛИ

Многие вещества обладают особыми свойствами, которые в химии принято называть окислительными или восстановительными. В аквариумных процессах эти вещества играют достаточно важную роль, поэтому мы расскажем о них подробнее.

Что же такое окислитель и восстановитель, окисление и восстановление? Окислительно-восстановительные свойства вещества связаны с процессом отдачи и приема электронов атомами, ионами или молекулами. Окислитель — это вещество, которое в ходе реакции принимает электроны, т. е. восстанавливается; восстановитель — отдает электроны, т. е. окисляется. Рассмотрим такой пример; магний реагирует с кислородом, образуя оксид магния:

2Mg + O2 = 2MgO

В результате этой реакции металл магний (в целом электронейтральное вещество) переходит в частицы (ионы) с зарядом (степенью окисления) +2. Для всех металлов в соединениях характерна положительная степень окисления.

Кислород из электронейтрального вещества превращается в частицы с зарядом -2. Эти процессы можно записать в виде так называемых электронных уравнений:

Mg0 – 2e = Mg2+

О0 + 2e = O2‾

Отсюда видно, что магний отдает электроны, следовательно, он является восстановителем, который окисляется, а кислород, принимающий электроны (т. е. восстанавливающийся), — окислителем.

Процессы окисления и восстановления воды сопутствуют друг другу, один без другого не может происходить. Поэтому процесс передачи электронов от одних веществ к другим, обычно называют окислительно—восстановительными реакциями. Эти реакции очень распространены в живой природе; они играют существенную роль в процессах, происходящих в аквариуме.

Одни химические вещества проявляют свойства окислителей, другие — восстановителей.

Важнейшими восстановителями являются:   www.adh.ru

— многие металлы (магний, алюминий, цинк, железо и др.);

    аммиак NH3 и соли аммония (например, NH4Cl); — сероводород H2S и сульфиды (например, Na2S);

    йодоводородная кислота HI, бромоводородная кислота HBr, соляная кислота HCl и их соли (например, KI, NaBr, CaCl2);

    тиосульфат (гипосульфит) натрия Na2S2O3;

    сульфит натрия Na2SO3; — пероксид водорода H2O2;

— многие органические вещества: спирты, альдегиды, карбоновые кислоты, углеводороды и др. Важнейшими окислителями являются:

— азотная кислота HNO3 и нитраты (например, NaNO3);

— концентрированная серная кислота H2SO4;

— галогены: хлор Cl2, бром Br2, йод I2;

— кислород O2;

— перманганат калия KМnO4;

— дихромат калия K2Cr2O7;

  пероксид водорода H2O2.

Некоторые вещества, например, пероксид водорода H2O2, в зависимости от условий могут проявлять свойства как окислителей, так и восстановителей.

Силу окислителей и восстановителей можно сравнить, используя значения электродных (или окислительно-восстановительных) потенциалов.

Значение потенциалов окислительно-восстановительных систем в стандартных условиях (температура 25oС, концентрация веществ 1 моль/л, нормальное атмосферное давление) приводится в химических справочниках. Рассмотрим в качестве примера систему:

МnO4  +  8H+  +  5е

=

Mn2+  +  4H2O,

Е0 = + 1,52 В.

окислительная форма

 

восстановительная форма

 

В этой системе окислительная форма (окислитель) — Это вещество, которое восстанавливается и превращается в восстановительную форму (восстановитель). И наоборот, восстановительная форма может H+ быть Окислена до окислительной формы. Ионы  показывают, что такая реакция возможна в кислой Среде.

Если сравнить две окислительно-восстановительные системы:

SO42   +   2H+  +

2e   =

SO32   +   H2O,

E° = +0,2 В.

окислитель

 

восстановитель

 

MnO4   +  8H+ +

5e   =

Mn2+   +   4H2O,

E° = +1,52В,

окислитель

 

восстановитель

 

то в них более сильным окислителем будет тот, система которого имеет более положительный потенциал, т. е. МnO4, а более сильным восстановителем — тот, система которого имеет более отрицательный потенциал, т. е. SO32. Следовательно, КМnO4 будет более сильным окислителем, чем K2SO4;  K2SO3 — более сильный восстановитель, чем МnSO4. Так можно сравнить силу всех окислителей и восстановителей. Если в воде находятся различные окислители и восстановители в смеси, то окислительно-восстановительный потенциал можно определить экспериментально по схеме, изображенной на рис. 7, используя вольтметр с высоким значением входного сопротивления или pH-метр в режиме измерения потенциала. Вместо стеклянного электрода берется платиновый индикаторный электрод, на котором определяется потенциал Eэксп. После измерения надо перейти к значению потенциала по стандартной водородной шкале Eh (относительно стандартного водородного электродa), используя соотношение

Eh  =  (Eэксп + 0,2) В.

(14)

В аквариумной воде всегда присутствуют как окислители, так и восстановители. К окислителям относятся, например, такие компоненты воды как нитрат-ионы, кислород; к восстановителям — сероводород, аммиак, гуминовые кислоты и многие другие органические соединения. Соотношение тех или иных соединений определяет окислительные или восстановительные свойства воды. Обычно в аквариумной воде несколько преобладают вещества с восстановительными свойствами. Для количественной характеристики окислительно-восстановительных свойств аквариумной воды используется величина rH2. В книгах по аквариумистике ее называют «редокс-потециал». Этот термин некорректен, т. к. потенциал — величина измеряемая в вольтах, а rH2 — безразмерная (как pH).  Поэтому величину гH2 следует называть «показатель редокс-потенциала» или «показатель окислительно-восстановительного потенциала».

Для расчета значения показателя rH2 используется уравнение:

rH2  =

2FEh

 +  2 pH  =  - LgP(H2);

(15)

2,303RT

где F — постоянная Фарадея (F = 96485 Кл/моль);

R—универсальная постоянная (R = 8,31 Дж • моль‾1 • К‾1);

Т — температура по абсолютной шкале (в К);

Eh — экспериментально измеряемое значение окислительно-восстановительного потенциала в воде в В;

pH — водородный показатель;

P(H2) — парциальное давление водорода в окислительно-восстановительной системе.

 

Если принять температуру равной 20ºC, то, учитывая значение констант, получим:

rH2  =

Eh

 +  2 pH;

(16)

0,029

 

Как видно из формул (15) и (16) показатель rH2 связан с окислительно-восстановительным потенциалом и учитывает влияние на него кислотности воды в аквариуме.

Для определения значения rH2 необходимо определить pH и Еh, как рассмотрено выше. Подробности методики таких измерений будут изложены в третьем разделе книги.

Считается, что шкала rH2 изменяется в пределах от 0 до 42. Так, в природных водоемах показатель окислительно-восстановительного потенциала принимает значение от 26 до 32, в аквариумной воде — от 28 до 31. Значение rH2 оказывает существенное влияние на жизнедеятельность аквариумных организмов. На рис. 10 показаны оптимальные интервалы значений rH2 для некоторых аквариумных растений.

 


 


Рис. 10. Оптимальные значения показателя редокс-потенциала для некоторых аквариумных растений.

О значении rH2 в аквариуме можно приблизительно судить по внешним признакам — по самочувствию растений. Например, если хорошо растут криптокорины, а эхинодорусы — плохо, это указывает на достаточно низкое значение rH2 (28). Если хорошо растут апоногетоны и эхинодорусы, а криптокорины — плохо, то значение показателя редокс-потенциала приблизительно равно 30.

Обычно во вновь организуемых аквариумах rH2 бывает высоким (30—31). По мере накопления в фунте и воде продуктов жизнедеятельности рыб (большинство из них — восстановители), показатель rH2 снижается, особенно в придонных слоях. За счет деятельности микроорганизмов, роста растений (при их большом числе) rH2 возрастает, т. е. в аквариуме происходит саморегуляция окислительно-восстановительных свойств воды. Поднять значение rH2 можно за счет подмены воды, аэрации и удаления продуктов жизнедеятельности обитателей аквариума, чистки грунта.

Как уже говорилось, в аквариумной воде всегда присутствуют растворенные органические соединения, которые обусловливают преобладание у нее восстановительных свойств. Определить суммарную концентрацию растворенной органики в воде можно по количеству кислорода или какого-либо сильного окислителя, затраченного на ее окисление. В качестве таких окислителей обычно используют растворы перманганата калия (КМnO4) или дихромата калия (K2Cr2O7), a определяемые свойства воды — перманганатная или дихроматная окисляемость. Количественно это свойство выражают в миллиграммах (мг) активного (атомного) кислорода, затраченного на окисление 1 л воды. В аквариумной воде окисляемость может составлять от 2—5 мг O/л до нескольких десятков. Чем больше этот показатель, тем больше органических веществ (восстановителей) содержится в аквариумной воде. Наиболее оптимальными значениями окисляемости для аквариумов можно считать 4—12 мг O/л.

   

Список книг
Заведи себе рыбку клоуна - немо
Астронотусы
Аквариум размером с океан



Москва
e-mail: info@redseafish.ru
Copyright© 2005-2011