Таблица 12. Количество кислорода, необходимое для золотых рыбок

С увеличением температуры воды содержание в ней кислорода падает, а потребность рыб в нем возрастает. Это вызывает необходимость во многих случаях устанавливать устройства для аэрации воды в аквариуме. С учетом требуемого количества кислорода подбираются воздушные компрессоры. Например, многие распространенные аквариумные компрессоры имеют производительность 30 л/ч (по каждому каналу). Как видно из табл. 12 (см. последнюю колонку), такой производительности достаточно для обеспечения нормального дыхания золотых рыбок общей массой 1 кг. При температуре 15°C число рыб, которых обеспечит воздухом такой компрессор, возрастает в 3—3,5 раза.

Золотые рыбки требовательны к содержанию кислорода. У многих мелких тропических рыб, которые содержатся в аквариумах, потребность в кислороде значительно ниже. Например, многих харациновых рыб (неоны, родоетомусы, миноры и др.) можно успешно

содержать в аквариумах без специальной аэрации. Как правило, наиболее требовательные к содержанию кислорода рыбы живут в природе в реках и ручьях с быстрым течением, имеющих перекаты, пороги, водопады. Рыбы, обитающие в медленно текущих реках (особенно с водой, богатой органическими веществами), небольших прудах и озерах, обычно нуждаются в меньшем содержании кислорода в воде.

Интересен вопрос о роли аквариумных растений в насыщении воды кислородом. Некоторые аквариумисты преувеличивают эту роль. Действительно, в процессе роста аквариумных растений (на свету) они выделяют кислород, однако его количество, как правило, не превосходит то, что поступает в воду за счет естественного газообмена с воздухом.

В темное время суток растения поглощают кислород из воды. Поэтому, несмотря на то, что активность рыб понижается, и они требуют меньше кислорода, может возникнуть его нехватка. Рыбы могут погибнуть от удушья в гуще растений. Такое явление наблюдается в ночное время в аквариумах с высокой плотностью посадки водных растений (при наличии растений, плавающих на поверхности). В таких аквариумах необходима аэрация, особенно в ночное время.

Аэрация воды в аквариумах обычно осуществляется при помощи микрокомпрессоров через распылители из пористых материалов: песчаника, керамики, пористых металлов. Насыщение воды кислородом осуществляется при использовании аквариумных фильтров, об устройстве и работе которых будет рассказано в отдельной главе.

КИСЛОТА ИЛИ ЩЕЛОЧЬ?

Рассказывая об электролитах, мы уже упоминали понятие «кислота» и «щелочь». Отличительная особенность кислот — создание в растворе повышенной концентрации ионов водорода H⁺ (за счет электролитической диссоциации). Именно эти ионы придают кислый вкус растворам и обусловливают целый ряд других свойств. Чем больше в растворе ионов водорода, тем более кислой будет вода. Главная особенность щелочей — увеличенное по сравнению с чистой водой содержание гидроксид-ионов ОН‾. Чем выше концентрация этих ионов, тем более щелочным является раствор.

Можно ли количественно оценить кислотные и щелочные свойства воды и этих растворов? Можно. Удобнее всего использовать для этого водородный показатель, который в аквариумной литературе иногда называют показателем активной реакции воды. Водородный показатель обозначают символом pH. Его легко вычислить, если известна молярная концентрация ионов водорода в растворе c(H⁺) (в моль/л). Тогда

pH = -lg c(H⁺) (7)

т. е. водородный показатель — это десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода, взятый со знаком «минус».

Чему равен водородный показатель в чистой воде? Его легко рассчитать, если воспользоваться рассмотренным нами понятием «ионное произведение воды». Как было сказано, в чистой воде концентрации ионов H⁺ и OH‾ равны, т. е. c(H⁺) = c(ОН‾). Учитывая, что c(H⁺) • c(ОН‾) = 10‾ ¹⁴ (см. формулу 6), получаем:

c(H⁺) • c(ОН‾) = (10‾ ¹⁴)^1/2 =10^{‾ 7} моль/л.

Теперь можно рассчитать водородный показатель

pH = - lg c(H⁺); pH = - lg 10^{‾ 7} = 7.

Таким образом, в чистой воде значение водородного показателя равно 7. Водная среда с таким значением pH называется нейтральной.

Теперь предположим, что в воду добавили кислоту, например, соляную HCl. Кислота диссоциирует на ионы:

HCl = H⁺ + Cl‾

Из уравнения следует, что в растворе увеличивается концентрация ионов H ⁺, причем тем сильнее, чем больше мы добавим кислоты. Следует отметить, что концентрация ионов ОН‾ при этом уменьшается за счет образования воды из ионов:

OH‾ + H⁺ = H₂O

Как изменится pH при этом? Очевидно (см. формулу 7), что pH будет уменьшаться, причем он будет тем меньше, чем больше концентрация кислоты. Таким образом, в кислой среде значение pH меньше 7.

Если в воде растворить щелочь, например, NaOH, то в результате процесса диссоциации

NaOH = Na⁺ + ОН‾

в растворе увеличится концентрация ионов ОН‾. Учитывая, что произведение c(H⁺) • c(OH‾) должно оставаться постоянным (ионное произведение воды), делаем вывод: концентрация ионов H⁺ падает, а pH растет, т. е. становится больше 7. На рис. 3 показана шкала pH в водных растворах.