2020-09-24
228
| Температура, оС | Растворимость кислорода, мл | ||||
| 0 | 4,9 | ||||
| 20 | 3,1 | ||||
| 40 | 2,3 | ||||
| 60 | 2,0 | ||||
| 80 | 1,8 | ||||
| 100 | 1,7 | ||||
| О ВОДЕ И ДРУГИХ ЭЛЕКТРОЛИТАХ (часть 2) Еще одно свойство воды, играющее важную роль в гидрохимии аквариума, — электролитическая диссоциация, т. е. распад молекул на заряженные частицы называемые ионами. При распаде одной молекулы воды образуется два иона; катион (положительно заряженный ион) водорода и анион (отрицательно заряженный ион) гидроксид: H2O = H+ + OH− Данный процесс является обратимым, т. е. протекает как в прямом, так и в обратном направлениях. В результате этого обратимого процесса устанавливается равновесное состояние. При равновесии число молекул, распадающихся на ионы, равно числу молекул, образующихся из ионов. Вещества, распадающиеся на ионы, называются электролитами. К ним относится вода. В дальнейшем мы расскажем и о других электролитах. Важно отметить, что распаду на ионы подвергается лишь небольшая часть молекул воды (этот электролит является слабым в отличие от сильных, у которых практически все молекулы распадаются на ионы). Известно, что при температуре 22oС из 556 млн. молекул воды лишь одна находится в диссоциированном состоянии. Однако, учитывая малые размеры молекул и ионов, можно легко рассчитать, что в одном кубическом миллиметре воды содержится около 60 млрд. ионов H+ и столько же ионов ОН−. Это уже внушительное число. В связи с этим процесс диссоциации воды имеет важное значение в гидрохимических процессах.
Установлено, что в воде, а также в водных растворах различных веществ, произведение концентрации ионов водорода c(H+) (в моль/л) и концентрации гидроксид-ионов c(ОН−) есть величина постоянная. Мы будем обозначать эту величину KE и называть ионным произведением воды: KE = c(H+) • c(ОН−) (6) Значение КE зависит от температуры. При температуре 22оС КE = 10− 14. При переходе от чистой воды к водным растворам (в том числе и к аквариумной воде) значение КE сохраняется. Если при растворении в воде каких—либо веществ увеличивается концентрация ионов водорода c(H+), то концентрация гидроксид-ионов c(ОН−) уменьшается до такого значения, чтобы произведение оставалось постоянным. Значение постоянной КE используется в различных расчетах, связанных со свойствами аквариумной воды. С такими расчетами мы познакомимся в других разделах книги. Кроме воды существует большое число веществ, относящихся к электролитам, т. е. диссоциирующих на ионы в водном растворе. К электролитам относятся кислоты (неорганические и органические), щелочи и соли. При электролитической диссоциации кислот образуются ионы водорода и различные анионы (кислотные остатки), например:
| |||||
| HCl |
| = | H+ | + | Cl− |
Аналогично диссоциируют и некоторые органические кислоты:
| СH3COOH |
| = | H+ | + |
| CH3COO− |
Назовем еще некоторые распространенные кислоты, с которыми может встретиться аквариумист — любитель в своей практике.
Неорганические (минеральные) кислоты:
| азотная кислота | HNO3 |
| серная кислота | H2SO4 |
| фосфорная (оротофосфорная) кислота | H3PO4 |
| угольная кислота | H2СO3 |
| борная кислота | H3BO3 |
Органические кислоты:
| щавелевая кислота | H2C2O4 |
| муравьиная кислота | HCOOH |
| аминоуксусная кислота (глицин) | H2N — CH2 — COOH |
Следующий тип электролитов — основания, при диссоциации которых образуются катионы металлов и гидроксид-анионы ОН‾. Важное практическое значение имеют хорошо растворимые в воде основания — щелочи: NaOH — гидроксид натрия и КОН — гидроксид калия. Вот, например, уравнение диссоциации КОН:
| KOH = K+ |
| + OH− |
К щелочам относится также водный раствор газа аммиака (иногда этот раствор называют гидроксидом аммония; медицинское название — нашатырный спирт), формулу которого записывают как NH3 • H2O или МН4ОН:
| NH4OH = NH4+ |
| + ОН− |
Наконец, еще одну группу электролитов составляют соли. При диссоциации солей образуются катионы металлов (или аммония) и анионы кислотных остатков. Например, всем хорошо известный хлорид натрия (обычная поваренная соль):
| NaCl = Na+ |
| + Cl− |
Другой пример — Fe2(SO4)3 — сульфат железа (III) (цифра в скобках указывает степень окисления железа, в которой оно входит в состав соединения):
| Fe2(SO4)3 = 2Fe2+ |
| + 3SO42− |
Чтобы ориентироваться в многообразии солей, многие из которых используются в аквариумной технике, надо знать их названия, которые даются по аниону (кислотному остатку), входящему в состав соли. Такие названия приведены в табл. 3. В этой же таблице приводятся устаревшие названия, которые не используются в современной литературе, однако применяются в торговых организациях и встречаются на упаковках химических реактивов.
Кроме обычных (так называемых средних) существуют и другие типы солей. Например, кислые соли, которые диссоциируют как соль и кислота. К таким солям относится гидрокарбонат натрия NaHCO3 (питьевая сода):
| NaHCO3 = Na+ |
| + HCO3− | ||
| HCO3− = H+ |
| + CO32− | ||
Важную роль в гидрохимии аквариума играют гидрокарбонат кальция Ca(HCO3)2 и гидрокарбонат магния Mg(HCO3)2, о которых мы будем подробно говорить в дальнейшем.
Некоторые кислоты (фосфорная и др.) образуют два типа кислых солей: K2HPO4— гидрофосфат калия и KH2PO4— дигидрофосфат калия.
