ph воды

pH это то, что каждому кто держит аквариум с растениями абсолютно необходимо понимать.
pH это мера кислотности воды, или концентрации свободных водородных ионов [H+] относительно концентрации свободных ионов гидроксида [OH-]. Измеряется по шкале от 0 до 14.
Щелочность (KH) - это способность воды противостоять падению pH. Это что-то вроде "резерва" pH.

pH воды буферизируется, или поддерживается, карбонатными и бикарбонатными ионами в растворе. Эти два иона связываются со свободными водородными ионами [H+] и кислотами, которые в противном случае сделали бы раствор кислотным. Когда концентрация свободных водородных ионов [H+] больше чем свободных ионов гидроксида [OH-], вода щелочная, и ее pH выше 7,0. Если обе концентрации ионов в равновесии, то вода нейтральная, pH=7,0. Если больше ионов гидроксида [OH-] то вода кислая, ее pH менее 7.

• Шкала pH логарифмическая, это значит что если pH увеличился на одну единицу, то щелочность увеличилась в десять раз! Если pH изменится на две единицы, то разница уже в сто раз!

Когда pH падает из-за увеличения концентрации кислот (например повышение концентрации нитритов [NO2] и нитратов [NO3]), карбонаты и бикарбонаты реагируют с кислотами и "нейтрализуют" их. При этом щелочность воды (kH) понижается. Если в воде все больше и больше кислоты (нитратов), то щелочность все ниже и ниже, и в конце концов больше не сможет буферизировать (сохранять) pH. Когда щелочность сильно упала, то есть исчерпался буфер KH, pH резко падает.
Так как кислота которой является нитрат конечный продукт Азотного цикла, это объясняет, почему в аквариуме со временем уровень нитратов повышается, а уровень pH понижается.

• Оптимальным уровнем pH в аквариуме с растениями считается 6,8-7,2.

В мягкой воде с низким pH=6,0 примерно 80% двуокиси углерода будет находится в форме CO2 или в виде угольной кислоты [H2CO3], и только 20% в виде гидрокарбоната. При pH=7.0 преобладает бикарбонат HCO3-. Соответственно, чем ниже pH, тем больше CO2 находится в легко доступной для растений форме.

При повышении pH с нормальных 7,0 до 8,0 менее токсичный аммоний [NH4+] переходит в форму высокотоксичного аммиака [NH3] - его доля увеличивается с 0,5% до 5% - в 6 раз !

Точка равновесия

Буферизация это результат химических свойств слабых кислот. Когда слабая кислота диссоциируется в воде, отношение сформировавшихся пар кислота-основание имеет логарифмическое отношение. Если распечатать отношение кислота-основание относительно pH, увидим что выше или ниже определенного значения pH, кривая зависимости практически плоская, то есть когда кислоты или основания добавляются в воду, pH не будет существенно изменяться! При определенном pH, называемом точкой равновесия, кривая практически вертикальна означая что добавление кислот и оснований очень мало изменят pH. Заметьте что может быть больше чем одна точка равновесия, и они разные для разных кислот. Нас же интересует кислотный остаток [NO3] или нитрат, точка равновесия которой pH=6.37. Это идеальное значение для аквариумных растений так как желаемый уровень pH чуть выше этого значения и обычно имеет тенденцию к понижению потому что кислоты постоянно производятся биологическим путем (nitric acid). Так как начальный уровень pH ВЫШЕ точки равновесия и любое смещение будет по направлению к ней, довольно много кислоты может быть «буферизировано» перед тем как pH упадет ниже этой точки. В этом залог стабильности pH, и таков pH (6,8-7,2), выбранный T.Amano как оптимальный для Nature Aquarium. Возможно на этом явлении основан метод Krause определения оптимального pH воды для конкретного аквариума.
^

книга "Техническое оснащение аквариума", Мартин Сандер, Москва, Астрель АСТ, 2002г.; оригинальное немецкое издание "Aquarientechnik im Sus- und Seewasser", 1998, by Eugen Ulmer GmbH&Co., Stuttgart, Germany, ISBN 3-8001-7341-7.
"Modern Aquascaping", by George and Karla Booth, Copyright 2000, http://www.frii.com/~gbooth/AquaticConcepts/Articles/book.htm#Intro
"KENT water chemistry. Raising and Caring for Live Plants", CR Brightwell Marine Scientist, Kent Marine, Inc.
Aquatic Chemistry Terms Explained: Alkalinity, Hardness, and pH - TFH, 08/98
GH KH and pH for the Advanced Hobbyist by Bob Dixon