Книги по аквариумистике
Особенности содержания обитателей аквариума
Освоив содержание и разведение видов, нетребовательных к гидрохимическому составу воды, и перейдя к более капризным в этом отношении рыбам, аквариумист вынужден увеличивать или уменьшать жесткость воды, изменять активную реакцию рН. Особая необходимость в этом возникает при разведении рыб. Но бесконтрольное изменение водной среды «на глазок» не всегда эффективно, а в ряде случаев и опасно. В таких случаях знание методик измерения основных показателей воды (жесткости и рН) и умение их корректировать становятся необходимыми.
Жесткость воды измеряют методом титрования веществом сложного химического состава, называемым двунатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты, или условно трилоном Б. Это вещество образует с ионами кальция и магния, характеризующими жесткость воды, растворимые внутри-комплексные соединения. Если в воду, содержащую ионы кальция и магния, ввести раствор индикатора (красителя), меняющего цвет в их присутствии, а затем добавить туда трилон Б, то в эквивалентной точке произойдет изменение его окраски. В качестве индикатора обычно применяют эрихром черный Т или хромовый темно-синий.
Методика точного определения жесткости воды состоит в следующем.
1. Готовят сантинормальный (0, 01 н) раствор трило-на Б. В 700 мл дважды дистиллированной воды (или химически обессоленной) растворяют 1, 86 г трилона и объем раствора доводят до 1 л. Приготовляют буферный раствор, служащий для поддержания рН испытуемого раствора в пределах выше 9 (индикаторы изменяют свой цвет не только в присутствии ионов кальция и магния, но и при изменении рН), для чего растворяют 20 г хлористого аммония в дистиллированной воде, добавляют 100 мл 25%-ного раствора аммиака и доводят до 1 л дистиллированной воды.
2. Готовят раствор индикатора. Разводят хромовый темно-синий в количестве 0, 5 г в 20 мл буферного раствора и доводят до 100 мл этиловым спиртом. Если вместо хромового темно-синего берут эрихром черный Т, то нужно учитывать, что раствор его менее стоек и его можно готовить не более чем на 10 суток.
3. Определяют жесткость воды. Для этого берут исследуемую воду в объеме 10 мл, добавляют 1 мл буферного раствора и 1—2 капли раствора индикатора. При этом раствор окрашивается в розово-красный цвет. Далее из микробюретки по каплям и при постоянном помешивании вводят раствор трилона Б до изменения окраски из розовой в синюю. В момент окрашивания раствора в синий цвет замечают количество израсходованного на это трилона Б (в мл). Это количество и будет равно жесткости воды (в мг-экв/л), принятой по ГОСТу. Однако в аквариумной практике жесткость воды считают не в мг-экв/л, а в градусах жесткости наших или немецких, которые численно равны Между собой (один немецкий градус равен 0,36 мг-экв/л, Следовательно 1 мг-экв/л равен 2,804 градуса, или 2,8°).
Если при приготовлении трилона Б взять навеску его не 1,86, а в 2,8 раза меньше (0,66 г), то жесткость воды будет измеряться непосредственно в градусах, то есть 1 мл пошедшего на титрование трилона Б будет равен 1° жесткости воды.
Раствор трилона Б, приготовленный для титрования, требует уточнения титра. Вызвано это тем, что трилон Б, как это было сказано выше, сложное химическое соединение, и даже точная его навеска требует химической проверки. Делают это следующим образом: готовят 0,01 н раствор фиксанала сернокислого магния (фиксанал — особо чистое вещество точной навески). Для этого ампулу фиксанала всыпают в 700—800 мл дважды дистиллированной воды, растворяют соль и этим же раствором, а затем дистиллированной водой ополаскивают ампулу, чтобы смыть остатки голи. Затем в мерной колбе раствор доводят до 1 л. Применение во всех случаях приготовления растворов мерной колбы необходимо, так как обеспечивает более точный отмер жидкости, чем мерные цилиндры и стаканы. Растворы сернокислого магния сохраняются долго. Установку титра производят так: к 10 мл 0, 01 н раствора сернокислого магния (фиксанала) прибавляют 1 мл буферного раствора, 1—2 капли индикатора и титруют трилоном Б, как при определении жесткости.
По формуле К=20/a определяют коэффициент титра, где К — коэффициент титра, а — расход трилона Б. Она пригодна для сантинормального раствора трилона и определения жесткости воды в мг-экв/л. Если раствор трилона приготовлен для определения жесткости в градусах, то применяется формула поправочного коэффициента К=28/a. В дальнейшем при измерениях полученный коэффициент нужно умножать на результат измерений. Пользуясь этим методом, можно скорректировать раствор трилона так, чтобы коэффициент. стал равным единице (К=1).
Учитывая, что высокая точность определения жесткости воды нужна не во всех случаях аквариумной практики, можно упростить изложенную ранее методику измерений. Она будет пригодна для определения жесткости воды с точностью 0, 5°. Условно 1 капля жидкости из обычной пипетки имеет объем 0, 04 мл (так считают медики и химики), тогда, несколько изменив концентрацию, буферный раствор готовят следующим образом: 2, 7 г хлористого аммония растворяют в 18 мл 25%-ного аммиака и разбавляют дистиллированной водой до 50 мл. Далее в полученный раствор добавляют 0, 25 г хромогена синего, растирают его и доводят до 100 мл спиртом.
В полученном составе растворяют 0, 83 г трилона Б и таким образом получают комбинированный раствор для определения жесткости воды, 1 капля которого эквивалентна 0, 5° жесткости.
Результат работы проверяют по фиксаналу сернокислого магния и, если потребуется, корректируют. На титрование 10 мл фиксанала должно пойти 56 капель комбинированного раствора.
Теперь мы научились измерять общую жесткость воды. Но аквариумисту иногда нужно знать показатель не только общей жесткости, но и так называемой временной, или карбонатной, частично устраняемой кипячением. Для измерения его готовят комбинированный раствор: 0, 03 г метилоранжа (индикатор) растворяют в 25 мл дважды дистиллированной воды, затем добавляют 0, 7 мл соляной кислоты марки X. Ч. или Ч. Д. А и доводят объем до 100 мл дважды дистиллированной водой. Раствор имеет красный цвет. При добавлении капли его к воде, имеющей карбонатную жидкость, она окрашивается в желтый цвет. Добавляя раствор в воду по каплям (при постоянном помешивании) до получения оранжевой окраски и считая капли, измеряют карбонатную жесткость. Одна капля раствора эквивалентна 0, 5°.
Для смягчения водопроводной воды ее разбавляют в нужной пропорции дистиллированной или химически обессоленной, измеряя при этом полученный результат или пользуясь данными, приведенными в таблице 1.
| Нужная жесткость воды | Исходная жесткость воды | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |
| 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
1000 500 200 |
1333 750 400 166 |
1666 1000 600 333 142 |
2000 1250 800 500 285 125 |
2333 1500 1000 666 428 150 111 |
2666 1750 1200 833 571 375 222 100 |
3000 2000 1400 1000 714 500 333 200 91 |
3333 2250 1600 1168 857 625 444 300 182 83 |
3666 2500 1800 1333 1000 750 556 400 273 167 |
4000 2750 2000 1500 1143 875 667 500 364 250 |
Если нужно увеличить жесткость воды, лучше воспользоваться так называемой гипсовой водой. Для ее приготовления 2 г гипса (можно технического) размешивают в 1 л воды, дают отстояться в течение 2—3 суток, временами перемешивая раствор.
После отстоя гипсовую воду сливают и добавляют к мягкой воде. Жесткость полученной гипсовой воды лежит в пределах 75°.
Активная реакция воды (рН). Эта величина зависит от концентрации в растворе (воде) водородных ионов.
Для измерения рН промышленность выпускает электронный прибор, называемый рН-метром. Однако стоимость его высока, да и пользоваться им довольно сложно, так как прибор требует периодической проверки специальной сервисной аппаратурой. Аквариумисту проще применять для измерения рН так называемый колориметрический метод, основанный на свойствах некоторых красителей (индикаторов) изменять свой цвет при различной величине рН.
Химическая промышленность выпускает наборы таких красителей для определения рН от 0, 1 до 13. Каждый индикатор в этом наборе дан в количестве, необходимом для приготовления 100 мл рабочего раствора. К набору приложена инструкция по их приготовлению. Аквариумистов интересует не весь предел измерения рН, а только часть его от 5 до 8. Для этих целей достаточно два индикатора — бромкрезоловый пурпуровый, меняющий цвет от желтого (при рН 5, 2) до пурпурово-фиолетового (при рН 6, 8), и феноловый красный, меняющий цвет от желтого (при рН 6, 8) до красного (при рН 8). Ампулу индикатора, взятого из набора, или навеску 0, 1 г растворяют в 20 мл теплого спирта и доводят до 100 мл дистиллированной водой, 2 капли раствора добавляют к 5 мл воды, активную реакцию которой измеряют, и по изменению окраски судят о величине рН.
Для большей точности измерений пользуются цветной шкалой, которую несложно изготовить самостоятельно, раскрасив колонки гуашью или акварелью и пользуясь при этом как эталоном буферными растворами.
Буферный раствор для построения цветной шкалы готовят следующим образом. Точную навеску в 21, 008 г чистого вещества марки X. Ч. лимонной кислоты растворяют в объеме до 1 л дважды дистиллированной воды и обозначают как раствор «А». Далее 35, 628 г натрия фосфорнокислого двузамещенного также растворяют в объеме до 1 л дважды дистиллированной воды и обозначают как раствор «Б». Оба раствора помещают в микробюретки и в небольшую пробирку, с которой будут работать и дальше, последовательно готовят по 5 мл буферного раствора с заданным рН, как указано ниже:
| рН | Раствор, мл | |
| «А» | «Б» | |
| 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 |
2,32 2,22 2,10 1,98 1,85 1,70 1,54 1,37 1,14 0,89 0,66 0,46 0,32 0,22 0,14 |
2,68 2,78 2,90 3,02 3,15 3,30 3,46 3,63 3,86 4,11 4,34 4,54 4,68 4,78 4,86 |
К полученным в пробирке 5 мл смешанного буферного раствора добавляют 2 капли индикатора и, подбирая цвет, рисуют цветную шкалу. Разумеется, что для рН 6, 8 добавляют 2 капли бромкрезолпурпура, а для рН от 6, 8 до 8 — фенолового красного. Далее при всех измерениях пользуются той же пробиркой, в которую наливают 5 мл испытуемой воды и 2 капли индикатора, а затем сравнивают с изготовленной цветной шкалой. Цветную шкалу нужно делать при дневном свете или при лампе дневного света (ЛД), держа пробирку с эталонным цветом над листом белой бумаги. Измерения по цветной шкале можно делать при любом свете.
Кроме того, промышленностью выпускается прибор Алямовского для определения рН почвы, который как нельзя лучше подходит для определения рН воды в интервале от 4 до 7, 8 с точностью 0, 1. Его несложно изготовить и самостоятельно. Для этого из стеклянной трубки диаметром 15Х 0, 8 мм изготавливают 25 пробирок длиной 100 мм. Возможен и другой диаметр трубки, но все 25 пробирок должны быть одинаковы;
20 из них понадобятся для изготовления цветной шкалы и поэтому должны быть подготовлены под запайку. Можно пробирки после наполнения закрыть пробками и залить эпоксидной смолой. Остальные 5 пробирок будут рабочими. Затем надо приготовить индикатор. К прибору Алямовского он готовится так: 0, 01 г метилового красного растворяют в 30 мл этилового спирта, затем добавляют 0, 74 мл 0, 05 и раствора едкого натра (0, 2 г едкого натра в 100 мл воды) и доводят до 50 мл дистиллированной водой. Далее 0, 04 г бромтимолового синего растворяют в 20 мл этилового спирта, добавляют 1, 28 мл раствора едкого натра, приготовленного, как было сказано выше, и разбавляют до 100 мл дистиллированной водой. Оба раствора сливают, получая 150 мл раствора смешанного индикатора к прибору Алямовского. Далее готовят цветную шкалу сравнения к этому прибору, но предварительно нужно приготовить четыре цветных раствора:
- 1. В 1 л 1%-ного раствора соляной кислоты (HCl) — 10 г по массе на 1 л воды растворяют 59,5 г хлористого кобальта (CoClx6H2O).
- 2. В 1 л 1%-ного раствора соляной кислоты растворяют 45,05 г хлорного железа (FeCl2x6H2O).
- 3. В 1 л 1%-ного раствора соляной кислоты растворяют 400 г хлорной меди (CuCl2x2H2O).
- 4. В 1 л 1%-ного раствора соляной кислоты растворяют 200 г сернокислой меди (CuS04x5H2O).
Полученные растворы по 5—6 мл наливают в пробирки в соответствии с данными, приведенными в таблице 2, и запаивают. После этого прибор готов к работе.
Для измерения рН берут 5 мл исследуемой воды и добавляют в нее 0, 3 мл индикатора (7 капель), пробирку взбалтывают, не закрывая пальцем, и сравнивают окраску с цветной шкалой.
| рН | Цветной раствор | Вода дистиллированная |
|||
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 |
9,60 9,15 8,05 7,25 6,05 5,25 3,85 2,60 1,65 1,35 1,30 1,40 1,40 1,40 1,90 1,90 2,10 2,20 2,20 2,20 2,20 |
0,30 0,45 0,65 0,90 1,50 2,80 4,00 4,70 5,55 5,85 5,50 5,50 5,00 4,20 3,05 2,50 1,80 1,60 1,10 1,05 1,00 |
- - - - - - - - - 0,5 0,15 0,25 0,40 0,70 1,00 1,15 1,75 1,80 2,25 2,20 2,00 |
- - - - - - - - - - - - - - 0,40 1,05 1,10 1,90 2,20 3,10 4,00 |
0,10 0,40 1,30 1,85 2,45 1,95 2,15 2,70 2,80 2,75 3,05 2,85 3,20 3,70 3,65 3,40 3,25 2,50 2,25 1,45 0,70 |
Пользуясь бумажной цветной шкалой, добавим еще несколько граф для рН от 4, 0 до 5, 2.
| pH | Раствор, мл | |
| «А» | «Б» | |
| 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 |
3,08 2,93 2,80 2,59 2,54 2,43 2,32 |
1,92 2,07 2,20 2,41 2,46 2,57 2,68 |
Изменить значение рН до необходимого уровня можно следующим образом: если рН выше необходимого значения, то воду можно подкислить, добавляя раствор пищевой лимонной кислоты; если ниже, то добавляют раствор пищевой (питьевой) соды.
Приготовление химически обессоленной воды. Химическое обессоливание воды основано на способности некоторых химических соединений, называемых ионитами, или ионообменными смолами, удерживать на поверхности ионы различных элементов и при определенных условиях обменивать их. Иониты, обменивающие катионы (положительно заряженные ионы), называются катионитами, а обменивающие анионы (отрицательно заряженные ионы) — анионитами. Пропуская воду, содержащую различные соли, в том числе кальций и магний, последовательно через катионит и анионит, можно получить обессоленную воду. При этом скорость протока и количество полученной обессоленной воды значительно превосходят процесс дистилляции. Практически это делается так: берут два сосуда (колонки), которые нетрудно изготовить из полиэтиленовых флаконов вместимостью 0, 5—1 л. В эти флаконы сверху встраивают пластмассовую воронку, а снизу — трубку. Положив на дно сосуда фильтровальную ткань или капроновую вату, для того чтобы зерна ионитов не вымывались через трубку, засыпают туда иониты.
В воронку верхней колонки наливают водопроводную воду (или 5%-ный раствор чистой соляной кислоты при регенерации катионита, который прекратил способность обменивать катионы). В этой колонке катионы металлов, в том числе кальция и магния, обмениваются на катионы водорода (Н). Вода попадает в нижнюю колонку, где анионы кислотных остатков обмениваются на анионы гидроксильной группы.
Таким образом при обессоливании ионы солей, содержащихся в воде, заменяются на водород и гидроксил.
Если иониты приобретались в сухом виде, то для их использования нужна предварительная подготовка. Для этого катионит засыпают в стеклянную банку и в течение 5—б ч замачивают в дистиллированной воде, а затем
20%-ном растворе чистой поваренной соли. При этом в продолжение 4 ч концентрация соли снижается до 5% и каждый раз катионит промывается от мелких фракций и пыли. Катионит переносят в колонку, где он отмывается от соли дистиллированной водой и затем 2%-ным раствором едкого натра до выравнивания рН исходного и вытекающего из колонки раствора. После этого отмывка продолжается обессоленной водой до реакции рН 7. Отмытый катионит регенерируют 5%-ным раствором чистой соляной кислоты до выравнивания рН, а затем промывают водой до достижения светло-оранжевого или желтого цвета по метилоранжу. После этого катионит готов к работе.
Анионит сначала отмывают солью, а затем 5%-ным раствором соляной кислоты до уравнивания рН на входе выходе. Далее анионит промывают обессоленной водой до нейтральной рН 7 и переводят в рабочую форму обработкой 2%-ным раствором едкого натра до выравнивания рН, а после этого вновь промывают водой до нейтральной реакции. Подготовку ионитов не производят, если их приобретают в чистом виде. При этом в марку ионитов добавляют букву "ч". Например: катионит Ку2-8ч, или анионит АВ-17-8ч.
При отмывке и регенерации ионитов для предварительных проб можно пользоваться индикаторной бумагой.
