Углекислый газ и вода формула: Составьте уравнение углекислого газа с водой Укажите тип записанной реакции: 1)по числу и

Содержание

Составьте уравнение углекислого газа с водой Укажите тип записанной реакции: 1)по числу и

РЕБЯТА ПРОШУ ПОМОГИТЕ СРОЧНО ОЧЕНЬ СРОЧНО !який обєм займуть 1.5×10²³ молекул ацетелену ( С2Н2) якій кількості речовин відповідає таке число молекул

получите нитрат магния тремя разными способамисрочно!!

СРОООООЧНО!!! Вставьте подходящие по смыслу слова и значения

Рассчитайте объем водорода в воздухе, если объём воздуха равен 86 л, а объемная доля азота в воздухе составляет 45%

помогите пожалуйста оооооооооооочень надо срочноо пожалуйста НУЖНО УРАВНЯТЬ

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА!

найдите массу C4h20, если в реакцию с ним вступило 6,72 л O2

реакция разложенияхарактеристику формулы спооочнооо!

триадалар деген не?

1. Калий – элемент главной подгруппы I группы, хлор – элемент главной подгруппыVII группы. Укажите, сколько атомов калия и хлора образуют между собой … ионную связь: а) 1 атом калия и 1 атом хлора в) 1 атом калия и 2 атома хлора б) 2 атома калия и 1 атом хлора г) 1 атом калия и 7 атомов хлора 2.

Коэффициентом в записи 3Ca+2 Cl-2 является: а) -1 в б) 3 в) 2+ г) 2 3. Сера – это элемент главной подгруппы VI группы. Определите число неспаренных электронов на внешнем уровне:а) три б) два в) пять г) восемь 4. Сколько ковалентных связей образуют между собой атомы брома в молекуле Br2:а) восемь б) две в) три г) одну 5. Укажите, в какой молекуле длина ковалентных связей меньше:а) азота б) брома в) серы г) кремния 6. Какой из элементов в молекуле сероводорода (Н2S) имеет наименьшую электроотрицательность:а) водорода в) электроотрицательности атомов равныб) сера г) электроотрицательности атомов равны нулю 7. В какой из молекул ковалентная химическая связь наименее полярна:а) HCl б) HBr в) HI г) h3 8. Какую связь образуют между собой атомы в образце калия: а) ковалентную полярную в) металлическую б) ковалентную неполярную г) ионную 9.

При образовании ковалентной связи обобществляются: а) внешние непарные электроны соседних атомов б) внешние непарные электроны всех атомов в) все электроны атомов г) ионы элементов 10. Атомы на внешнем уровне содержат разное число электронов, из которых один неспаренный. При образовании молекулы электрон одного атома передается другому атому. Что это за связь: а) ковалентная полярная в) металлическая б) ковалентная неполярная г) ионная 11. Определите тип химической связи для вещества нитрида лития (Li3N): а) ковалентная полярная в) металлическая б) ионная г) ковалентная неполярная 12. Частичный заряд (δ) образуется на атоме: а) из-за смещения электронных пар б) из-за передачи электронов атомами в) из-за обобществления внешних электронов г) из-за ионизации атомов 13. Укажите пункт, в котором перечислены молекулы веществ со всеми известными вам четырьмя видами связей – полярной и неполярной ковалентной, ионной и металлической: а) Cl2, Na, Cl2O, NaCl б) HBr, Li, Cl2O, I2 в) K, KI, CaI2, h3S г) HCl, Li, h3O, Cl2 14.

Укажите пункт, в котором представлены не все из известных вам видов связей (полярная и неполярная ковалентная, ионная, металлическая):а) F2, Na, h3S, CO2 б) HF, Li, Na2O, Br2 в) K, HF, I2 , h3Sг) OF2, Li, Na2O, Cl2O 15. Укажите пункт, в котором молекула одного из веществ обладает отличающимся от остальных видом связи:а) F2, Na, h3, I2 б) HF, h3O, Cl2O, OF2 в) LiF, Na2O, KI, NaClг) OF2, Cl2O, HCl, Cl3N 16. Укажите пункт, в котором молекулы веществ обладают только ковалентной связью:а) Cl2, Li , Br2 , I2 б) CuO, Na2O, Br2O, OF2 в) NaF, K2O, KI, NaClг) OF2, Cl2O, HCl, Cl3N 17. Как называется способность атомов данного химического элемента оттягивать к себе электроны от атомов других элементов в соединениях:а) металличность б) валентность в) степень окисленияг) электроотрицательность 18. Пользуясь Периодической системой химических элементов, укажите, какой из перечисленных элементов имеет наибольшую электроотрицательность:а) азот б) мышьяк в) селен г) кислород 19.

Какое из перечисленных веществ не образует ионную кристаллическую решетку:а) литий б) оксид лития в) гидрид лития г) гидроксид лития 20. Легкоплавкими обычно являются вещества, в узлах кристаллической решетки которых находятся:а) атомы б) ионы в) молекулы г) атомы и ионы памагити пожалуйста нормальный ответ

Практическое занятие № 5. Получение СО2 и изучение его свойств. Распознавание карбонатов

Задания. 1. Получите углекислый газ взаимодействием мрамора с соляной кислотой.

2. Изучите некоторые физические свойства диоксида углерода (IV) (цвет, запах, растворимость в воде, относительную плотность).

3. а) Изучите взаимодействие углекислого газа с водой;б) осуществите следующие превращения;

4. Распознайте известняк среди выданных образцов минералов.

5. Получите карбонат бария с помощью реакции обмена.

Оборудование. Прибор для получения газов, заправленный кусочками мрамора и соляной кислотой, лабораторный штатив, штатив с пробирками, пипетки, стаканы на 150 мл (2 шт.

), картонный кружок для стакана, пробиркодержатели (2 шт.), нагревательный прибор.

Вещества. 10%-е растворы карбоната натрия и хлорида бария, 10%-я соляная кислота, известковая вода, раствор лакмуса, дистиллированная вода, минералы гипс, каолин, известняк, кварц.

Выполнение работы

1. Получение оксида углерода (IV). Зарядите прибор для получения углекислого газа (рис. 22.4). Получите углекислый газ, соберите его в химический стакан и прикройте картонным кружком. (Для чего?)

2. Изучение свойств оксида углерода (IV). Внесите в стакан горящую спичку. Что наблюдаете? «Перелейте» содержимое в другой стакан. Убедитесь с помощью горящей спички, что углекислый газ действительно «перелился» из одного стакана в другой.

Какое свойство углекислого газа лежит в основе этого опыта? Опишите физические свойства исследуемого газа.

Налейте в пробирку (на 1 /4 ее объема) дистиллированную воду, подкрасьте ее фиолетовым раст

вором лакмуса и пропускайте через эту воду углекислый газ до изменения окраски индикатора. Почему изменилась окраска лакмуса? Составьте уравнение соответствующей реакции. Нагрейте содержимое пробирки до начала кипения. Почему снова изменился цвет лакмуса? Объясните это с помощью уравнения реакции.

3. Прилейте в пробирку (на 1/4 ее объема) известковую воду и пропускайте через нее углекислый газ. Что вы наблюдаете? Где используется в практике эта реакция? Продолжайте пропускать углекислый газ через мутную смесь до полного осветления раствора. Что произошло? Составьте уравнения наблюдаемых реакций.

Содержимое пробирки с полученным гидрокарбонатом кальция разделите на две равные части. В одну пробирку добавьте известковую воду, а другую нагрейте до начала кипения раствора. Что вы наблюдаете? Объясните происходящее явление с помощью уравнений реакций. Сделайте выводы: а) каким образом карбонаты можно превратить в гидрокарбонаты;б) как можно гидрокарбонаты превратить в карбонаты.

4. Из выданных вам минералов с помощью химических реакций определите известняк. Составьте ионные уравнения проделанной реакции.

5. Получите реакцией обмена карбонат бария. Опытным путем докажите, что выпавший осадок действительно является карбонатом. Составьте полные и сокращенные ионные уравнения проделанных реакций.

1.

Картонным кружком стакан прикрывают для того, чтобы не улетучивался углекислый газ.

2.

При внесении в стакан с углекислым газом спичка тухнет, т.к. углекислый газ не поддерживает горения. Углекислый газ можно переливать из одного стакан в другой, т.к. он тяжелее воздуха и оседает на дне.

Физические свойства.

Наблюдается помутнение раствора, на практике это используется при побелке стен. Происходит реакция:

Выводы:

а) карбонаты можно перевести в гидрокарбонаты, пропуская через них углекислый газ;

б) гидрокарбонаты можно перевести в карбонаты нагреванием или добавлением известковой воды.

Выделяется газ, который не поддерживает горение.

Растворимость газов в воде ⇆ Растворенные газы в воде

Растворимость газов в воде.

Растворенные газы в воде и их коэффициенты растворимости.

Нам известно, что многие газы могут растворяться в воде. К примеру, рыбы, как и множество других водных обитателей, дышат растворенным в воде кислородом. Морские водоросли особенно активно разрастаются в прибрежных зонах, насыщенных растворенным в воде углекислым газом, который необходим для протекания фотосинтеза. Взгляните на газы, растворимые в воде. В таблице приведен коэффициент рсрастворимости Растворенный в воде газ присутствует в жизни практически какждого из нас, ведь сложно найти человека, который откажется от охлажденного газированного напитка, в котором любезно растворили CO2. Подобных глобальных примеров растворения газа в воде очень много, как и газов, которые немедленно начнут растворятся в воде при контакте с ней.

Таблица №1 «Коэффициенты растворимости газов в воде»

В данной таблице приводятся коэффициенты растворимости (в литрах газа на литр воды) Числовое значение коэффициента выражает степень растворимости определенного газа в воде при давлении 1 бар (0,1 МПа)и температуре 20 °C.

и является основным критерием оценки растворимости.

Растворимость – это такой баланс, при котором количество растворенного газа пропорционально парциальному давлению в газообразной фазе над поверхностью воды. Если нам известно атмосферное давление и соответствующая концентрация газа, то можно вычислить максимальную концентрацию растворенного в воде газа, умножив значение парциального давления газа на расчетный коэффициент растворимости из таблици №1.

Пример №1 «Колличественная оценка содержания кислорода и азота, растворенных в воде»:

Классический пример, когда атмосферный воздух вступает с водой в реакцию, сопровождающуюся растворением основных его компоенетов.

1. Подсчитываем кислород O₂: концентрация 20.9 объемн. % кислорода с атмосферным давлением 1000 мбар (750 мм. ртутного столба) создают парциальное давление 0.209 бар (0.0209 МПа), таким образом, получаем числовое значение:

0.031 x 0.209 = 0.00648 литра или 6.5 мл кислорода O₂ растворены в 1 литре воды.

2. Подсчитываем азот N₂: при создаваемом парциальном давление 0.791 бар N₂) азот растворяется хуже кислорода, выражение:

0.016 x 0.791 = 0.01266 л или 12.7 мл. азота N2 содеожится в 1 л. воды.

Мы только что получили данные по составу и насущению кислродом большиснва пресных водемво и рек россиии.

Пример №2 «Расчет содержания растворенного углекислого газа в газированной воде»:

Газировка производится посредством растворения в воде CO₂ под давлением около 2 бара (0,2 МПа). Этих данных достаточно, что бы вычислить содержание CO₂ в заданной жидкости, принятой за минеральную воду.

0.879 x 2 = 1.75 л CO₂ растворенны в 1 литре газированной воды.

Как вы могли заметить, из таблицы и примеров, некоторые газы растворяются в воде очень быстро и эффективно. Именно поэтому в качестве мер безопасности широко распространено использование водяных распылителей, создание “водяных завес”, например, для снижения угрозы здоровью при выбросах значительных объемов аммиака, HCl и других токсичных газов.

Помните, что растворимость во многом зависит от температуры. Чем выше температура воды, тем меньше газа можно в ней растворить. По этой причине для растворения загрязняющих газов в воздухе их пропускают сквозь холодную техническую воду, Нагревание такого раствора с газами, сопровождается десорбцией и высвобождением всех растворенных газообразных компонентов до полного испарения основы (воды). Обладая подобной информацией, проектировщики систем безопасности выбирают наиболее подходящие для комплектации модели приборов, обозначая на схеме их предварительные места установки и требуемое количество.

Отсюда вывод: избегайте условий образования конденсата при монтаже датчиков! Влага внутри прибора коварна даже в небольших малозметных колличествах. Применяйте специальные аксессуары и опции для дополнительной защиты газоанализатора от внешних воздействий — брызгозащитные комлекты, антибликовые козырьки, термокожухи, модули защиты от насекомых и т.д.

углекислый газ — Перевод на английский — примеры русский

На основании Вашего запроса эти примеры могут содержать грубую лексику.

На основании Вашего запроса эти примеры могут содержать разговорную лексику.

Заявленное устройство позволяет утилизировать углекислый газ с получением озона.

The claimed device makes it possible to utilize carbon dioxide while producing ozone.
Двигатели выделяют углекислый газ, так что можно бесконечно заправлять огнетушитель.
Well, engines produce carbon dioxide so you’d endlessly refill the fire extinguisher.
Единственный завод, способный превратить углекислый газ в кислород, — это леса.
We need to only factory capable to transform CO2 into oxygen, are the forests.
Его сжигают, высвобождается углекислый газ.
You burn it, you release CO2.
Сначала использовали углекислый газ — токсичный газ, вызывающий раздражение.
Но сам по себе чистый углекислый газ смертелен.
Когда дерево сгорает, выделяется углекислый газ.
Свет на растениях преобразует углекислый газ в углевод.
Клапан может использоваться в средах, содержащих сероводород и углекислый газ.
The valve can be used in the ambient containing oxygen and carbon dioxide.
Надлежащий выбор и оценка участка хранения имеет важное значение для обеспечения того, чтобы углекислый газ оставался в геологической структуре на протяжении длительного времени.
The proper selection and assessment of the storage site is important to ensure that the carbon dioxide remains in the geological formation over the long term.
Этот ингридиент — углекислый газ, играющий ключевую роль в процессе фотосинтеза.
The ingredient is carbon dioxide, which plays a key role in photosynthesis.
В качестве газа использованы азот, воздух, гелий, углекислый газ или их смеси.
The gas is embodied in the form of a nitrogen, air, helium and carbon dioxide or the mixture thereof.
Строго говоря, это углекислый газ и азот вытесняют кислород.
Well, technically, it’s carbon dioxide and nitrogen taking out the oxygen.
В течение периода своего роста деревья поглощают и удерживают углекислый газ, внося свой вклад в смягчение последствий изменения климата.
Trees absorb and store during their growth carbon dioxide, thus contributing to climate change mitigation.
Излишний углекислый газ не только способствует глобальному потеплению, но и изменяет химический состав океана, повышая кислотность воды.
Excess carbon dioxide is not only driving global warming, it’s also changing ocean chemistry, making the sea more acidic.
Наиболее распространенная форма, кислородный фотосинтез, превращает углекислый газ, воду и солнечный свет в пищу.
The most common form, oxygenic photosynthesis, turns carbon dioxide, water, and sunlight into food.
Деревья выделяют кислород и поглощают углекислый газ.
Внутри пещеры находится фумарола, которая выделяет углекислый газ вулканического происхождения.
Inside the cave is a fumarole that releases carbon dioxide of volcanic origin.
Другими разрушающими факторами являются диоксид серы и углекислый газ в воде.
Other degrading solutions are sulfur dioxide in water and carbon dioxide in water.
Новая атмосфера, вероятно, содержала водяной пар, углекислый газ, азот и небольшие количества других газов.
The new atmosphere probably contained water vapor, carbon dioxide, nitrogen, and smaller amounts of other gases.
Кто и когда придумал делать газированную воду?
Сама природа

Факт: газированная вода встречается в природе. Кроме минеральных вод, насыщенных углекислым газом, есть и другие. Например, сульфидные (сероводородные), азотные, кремнистые, бромистые. Их целебные свойства известны людям с древности: трактаты писали и греческие, и римские ученые. Самыми полезными для человека считают углекислые воды. Особенно их источники распространены на Кавказе, Памире, Саянах, Камчатке, в Закарпатье и Забайкалье. Так что минеральные газированные воды — нарзан, боржоми, арзни, ессентуки — названы так по местностям, в которых из-под земли бьют целебные ключи: Нарзан, Боржоми, Арзни и Ессентуки.
Фото: pexels.com
Транспортная доступность

Итак, все узнали, что углекислота полезна. Она оказывает благоприятное действие на слизистую оболочку желудка, вызывает отделение желудочного сока, повышает его кислотность, а также стимулирует моторную функцию желудка и кишечника. Но вот в чем проблема: природные минеральные воды нельзя хранить слишком долго. Уже через несколько дней в них появляется осадок и они становятся непригодными для питья. Проблема сохранения и транспортировки минеральной воды была решена, когда ученые изобрели искусственную газификацию воды. Выяснилось, что в определенных концентрациях углекислый газ удерживает соли от выпадения в осадок, обеззараживает и дезинфицирует воду, то есть проявляет себя как консервирующее вещество. К тому же, заметно улучшает вкусовые качества воды.
Торберн Бергман Фото: wikipedia.org
Первый пошел

Насыщать воду углекислым газом придумал в 1770 году шведский химик Торберн Бергман. Он сконструировал первый аппарат, позволяющий с помощью насоса насыщать воду углекислым газом. Этот аппарат он назвал сатуратором — от латинского слова saturo («насыщать»). (Интересно, что он же изобрел ластик. ) Спустя 13 лет немецкий предприниматель Якоб Швепп, живший в Швейцарии, усовершенствовал прибор Бергмана и поставил производство газированной воды на поток. Так образовалась ныне всемирно известная фирма Schweppes. Вскоре вода с пузырьками появилась в Великобритании и Франции, затем распространилась по всей Европе, а в начале XIX века «перешагнула» через океан.

Попросили добавку

Интересно, что содовая возникла из-за экономии. Для удешевления производства, кроме сатураторов, для газирования стали применять обычную пищевую соду. Поэтому очень долго такую воду называли содовой. В 1830-е годы в нее стали добавлять различные вкусовые добавки. Особенно была популярна лимонная кислота, которую лишь незадолго до того времени научились выделять из лимонного сока. Газировка с лимонной кислотой стала известна как лимонад. А 8 мая 1886 года на свет появилась Coca-Cola. Но об этом вы уже, конечно, знаете.

Как назвали

В Россию первые бутылки с газировкой прибыли в начале XIX века из Европы. На бутылках красовалось название популярного целебного источника Нидерзельтерс (Niederselters), расположенного в Германии. Отсюда и пошло надолго приклеившееся к газировке название — сельтерская.

Получить автомат

В СССР все пили газировку из автоматов. Первый такой автомат был установлен 16 апреля 1937 года в столовой Смольного, в Ленинграде. А после войны они уже были распространены повсеместно. Стакан газировки стоил одну копейку, а с добавлением сиропа — три копейки. После мытья стеклянного стакана в специальном устройстве его использовали повторно много раз. На гигиену никто не жаловался.
Фото: gettyimages. com
Дома лучше

В советские времена были популярны бытовые сатураторы — сифоны. На металлический или стеклянный сосуд, наполненный простой водой, навинчивался сменный баллончик с углекислым газом. При этом пробка баллончика прокалывалась и газ поступал в сифон. Каждая семья, обладающая волшебным аппаратом, могла самостоятельно делать настоящую газировку с пузырьками прямо у себя дома.
Fanta влилась

Первую Coca-Cola и Fanta в России попробовали на Олимпийских играх в Москве. Интересно, что в 1974 году между правительством Советского Союза и компанией был подписан договор, согласно которому в СССР с 1979 года было начато производство «дочернего» напитка Coca-Cola — Fanta. А первый российский завод по производству Coca-Cola стали строить после распада СССР — в 1992 году. Но это уже совсем другая история.
Растворение в воде углекислого газа
Как видно из рис. 3.7, а, в зависимости от pH среды растворенный в воде углекислый газ находится в равновесии с гидрокарбонатными или карбонатными ионами. Частично образующаяся слабая угольная кислота двухосновна и диссоциирует по уравнениям [c.172]
Они взаимодействуют с растворенным в воде углекислым газом или карбонат-ионами [c.380]
Учителю нужно учесть, что в случаях переходов 1 и 4 учащиеся должны применять к выяснению условий указанных превращений знания о химическом равновесии, а в случае перехода 6 не должны этого делать. Превращение карбоната кальция в хлорид кальция нельзя рассматривать как практически обратимый процесс. Карбонат кальция превращается в хлорид кальция под действием соляной кислоты, а угольная кислота (растворенный в воде углекислый газ) не может вытеснить (при обычных условиях) из хлорида кальция соляную кислоту. Превращение хлорида кальция в карбонат осуществляется при взаимодействии растворов хлорида кальция и карбоната щелочного металла. [c.142]

При растворении в воде углекислый газ взаимодействует с нею, образуя непрочную угольную кислоту [c.267]
Растворенный в воде углекислый газ влияет на определения примерно так же, как и при обычных анализах его влияние особенно существенно в случае титрования при высоких значениях pH (например, с фенолфталеином). Можно пользоваться освобожденной от углекислого газа водой, но во многих случаях его проще удалять из раствора и промывных вод после пропускания их через колонку для этой цели используется освобожденный от СО2 воздух. При определении летучих кислот рекомендуется применять кипячение с обратным холодильником. [c.222]
Молекулярно растворенный в воде углекислый газ, взаимодействуя с водой, образует угольную кислоту [c. 38]
Приготовьте 100 мл 0,1 М или 0,1 н. раствора тиосульфата натрия ЫагЗгОз-ЗНгО. Для приготовления раствора следует пользоваться овежепрокипяченой водой, так как иначе растворенный в воде углекислый газ образует кислый сульфат натрия [c.323]
Концентрация угольной кислоты, как уже указывалось, может считаться равной количеству растворенного в воде углекислого газа. Поэтому [c.252]
Конечная точка титрования не является истинной точкой эквивалентности, потому что растворенный в воде углекислый газ окрашивает метиловый оранжевый до оттенка, который углубляется присутствием соли, образовавшейся во время титрования. Это не имеет значения в обычных работах. В работах высокой точности перед концом титрования нужно удалить СОг, а конечный оттенок сравнить с оттенком раствора, имеющего тот же самый объем и те же концентрации индикатора и соли, и вычесть количество кислоты, требуемое для доведения этого последнего раствора до того же конечного оттенка. [c.189]
Кроме того, в условиях гидразинно-аммиачного режима на блоках с частичным обессоливанием конденсата растворенный в воде углекислый газ (углекислота) способствует повышению удельной электрической проводимости Н-катионированной пробы всей рабочей среды второго контура. [c.314]
Общая формула силикатов — х8Ю2 Ме20. Действие силикатов (рис. 10.5) состоит в нейтрализации растворенного в воде углекислого газа и в образовании защитной пленки на поверхности металла. [c.302]

В другом интересном методе определения растворенного в воде углекислого газа Гитон де Морво описывает прибор для измерения количества газа, называя его га- [c.138]
Растворенный в воде углекислый газ увеличивает скорость коррозии железа. С этим явлением часто сталкиваются при трактовке механизма котельной коррозии. Основная причина ускоряющего влияния СО2 на коррозию железа в том, что при повышенном содержании в воде СО2 обычно находящиеся в воде ионы кальция не выделяются на поверхности железа в виде плотных и защитных слоев малорастворимых карбонатов (СаСОз), а остаются в растворе в виде бикарбонатов Са(НСОз)2, более растворимых и не оказывающих защитного действия. [c.139]
Наряду с рассмотренными выше солями для химии Са, 5г и Ва весьма важны их известные только в растворе кислые карбонаты Э(НСОз)г. Они образуются при взаимодействии растворенного в воде углекислого газа с нормальными карбонатами по схеме [c.368]
Однако угольная кислота — соединение крайне непрочное. Она может присутствовать лишь в водном растворе при всякой же попытке выделить угольную кислоту из раствора она опять разлагается на СОз и Н.2О. Какая часть растворенного в воде углекислого газа содержится в растворе в виде простых молекул СОз, а какая в виде молекул НдСОд (и существуют ли эти молекулы вообще), пока установить не удалось [c.557]
Впрочем, если бы сколько-нибудь значительная часть растворенного в воде углекислого газа содержалась в растворе не в виде молекул СО2, а в виде молекуле НзСОд, то растворимость углекислого газа в соответствии с изостерией молекул СО3 и МзО (см. стр. 555) значительно превышала бы растворимость закиси азота, в действительности же растворимость того и другого газа в воде практически одна и та же, а именно 0,9 при 20°. Угольная кислота очень слабая. Концентрация ионов гидроксония в насыщенной углекислым газом воде достаточна, чтобы окрасился в красный цвет лакмус, но недостаточна, чтобы окрасился в розовый цвет метилоранж. [c.557]
СО2 для аквариума. Углекислый газ и водородный показатель (рН) воды.
Углекислый газ — СО
₂ и водородный показатель — рН воды в аквариуме, или как сделать так, чтобы на листьях аквариумных растений не росли сталагмиты.
Углекислый газ, или диоксид углерода (СО₂) жизненно необходим растениям. Углерод растения получают именно из СО₂, в ходе процесса фотосинтеза, а атомы углерода являются основным строительным материалом для органических молекул. И аквариумные растения тут не исключение. При дефиците углекислого газа им будет просто не из чего строить свои ткани, что сильно замедлит или совсем прекратит их рост. С другой стороны, при избытке диоксида углерода в воде аквариума, рыбы начинают задыхаться даже тогда, когда содержание в ней кислорода велико. Происходит это из-за двух очень неприятных эффектов: Бора и Рута, которые обусловлены изменением свойств рыбьего гемоглобина при высоком содержании углекислого газа. Следовательно аквариумист, если только он хочет любоваться живыми, а не пластмассовыми растениями и рыбками, должен уметь поддерживать концентрацию СО₂ в воде своего аквариума в оптимальном диапазоне — таком, чтобы растения могли хорошо расти, а рыбы нормально дышать. О том, как это сделать будет рассказано в данной статье.
Для тех, кто не хочет вникать в суть дела, а хочет сразу получить ответ: оптимальное содержание углекислого газа в воде аквариума составляет 15 — 20 мг/л.  А сколько СО₂ растворено в воде Вашего аквариума можно рассчитать по величинам показателя pH и карбонатной жесткости воды — КН. Чтобы ничего самому не считать, а только подставить определенные с помощью тестов значения рН и КН в нужные окошки и получить ответ, воспользуйтесь специальной считалкой.
А надо ли вообще аквариумисту что-то измерять и затем что-то рассчитывать? Так ли уж необходимо «проверять алгеброй гармонию»? Ведь всё в природе способно к саморегуляции. Аквариум – это тоже по сути своей маленький «кусочек» природы и естественная гармония может установится в нем сама собой. В аквариуме нормальных (классических) пропорций^* с достаточным, но не чрезмерном количеством рыб, биологическое равновесие возникает естественным путем. Чтобы оно оставалось устойчивым, надо не перекармливать рыбу, регулярно и не реже, чем раз в неделю подменивать примерно пятую часть объёма воды. И это действительно обеспечит стабильный биобаланс. В таком аквариуме рыбы в ходе своей жизнедеятельности будут выделять столько углекислого газа, аммиака и других веществ, сколько нужно для того, чтобы растения получали необходимое минеральное питание и не бедствовали. В свою очередь, хорошо себя чувствующие растения обеспечат рыб достаточным количеством кислорода. Начиная с последней четверти IXX века (со времён Н. Ф. Золотницкого) и на протяжении большей части века XX такие аквариумы были почти у всех аквариумистов и всё у них было хорошо. А что такое тесты для измерения важнейших параметров аквариумной воды многие из них вообще не знали… Современная же аквариумистика без использования средств определения параметров аквариумной воды (без тестов) просто немыслима.
Что же изменилось? Технические возможности! С помощью специального оборудования мы стали обманывать природу. В маленькой стеклянной коробочке, которую по сути представляет собой типичный комнатный аквариум (а даже солидный для комнатного водоёма объем в 200-300 л сравнительно с природным водоемом очень мал) появилась возможность содержать такое количество живых организмов, которое никак не соизмеримо с естественными ресурсами в ней имеющимися. Взять хотя бы кислород: как естественным путем восполняются его запасы в воде? Про фотосинтез мы уже упомянули, но это днем, а ночью? Без перемешивания или аэрации воды с помощью технических устройств восполнение запасов кислорода в воде происходит очень медленно. Так в совершенно неподвижной воде аквариума у самой его поверхности — на глубине 0.5-1 мм — количество кислорода может быть вдвое большим, чем на глубине всего только нескольких сантиметров. Переход кислорода из воздуха в воду сам по себе происходит крайне неспешно. По вычислениям некоторых исследователей, молекула кислорода в силу одной лишь диффузии за сутки может углубиться не более чем на 2 см! Поэтому без помп и аэраторов, которых в стародавние времена не было, аквариумисту было просто невозможно заселить аквариум «лишними» рыбами — они бы задохнулись. Современное же оборудование позволяет содержать немыслимое по прежнем временам количество рыб, а яркие лампы очень плотно засадить аквариум и даже покрыть все его дно почвопокровными растениями!
Фото 1. Это фрагмент дна современного аквариума. Оно плотно засажено почвопокровными растениями: глоссостигмой (Glossostigma elatinoides), яванским мхом (Vesicularia dubyana) и риччией (Riccia fluitans). Последняя обычно плавает у поверхности, но можно добиться того (и тут это реализовано), чтобы она росла на дне. Для этого аквариум нужно ярко освещать и подавать в воду углекислый газ — СО₂. Креветка Амано тоже не случайно попала в кадр, надо же кому аккуратно и бережно выбирать остатки корма из гущи рогулек.
Но нельзя забывать, что обманутая природа с того самого мига, как мы сверхплотно заселили аквариум живыми организмами ни за что больше уже не отвечает! Устойчивая жизнеспособность такой системы теперь отнюдь не гарантирована. За тот экологический беспредел, который аквариумист устроил в своём аквариуме, в ответе будет он и только он. Даже незначительная его ошибка приведет к экологической катастрофе. А чтобы не ошибаться надо знать в чем нуждаются растения и рыбы и какие гидрохимические параметры воды им подходят. Своевременно контролируя окисляемость, рН, КН, содержание в воде аммиака, нитритов, нитратов и фосфатов, ионов калия и железа можно оперативно вмешиваться в работу перенаселенной и потому нестабильной системы, снабжая её недостающими ресурсами и удаляя избыточные отходы, которые аквариумный «биоценоз» сам не способен утилизировать. Одним из таких важнейших и необходимых для аквариума с живыми растениями ресурсов является углекислый газ — СО₂.
Фото 2. Снимок сделан на семинаре, проведенном Такаси Амано в Москве в 2003 г. Это вид аквариума сзади. Искусственный задний фон здесь не предусмотрен. Его создадут растения, чрезвычайно плотно высаженные вдоль задней стенки. Для того, чтобы они могли расти не «задушив» друг друга использовано сразу несколько хитростей, основанных на аквариумных высоких технологиях. Это специальный многослойный не закисающий грунт, богатый доступными для растений минеральными веществами, очень яркий источник света со специально подобранным спектром, и конечно же устройство, обогащающее воду СО₂ : баллон с редуктором, счетчик пузырьков, распылитель углекислого газа (реактор) — все произведено фирмой ADA.
Фото 3. Часть системы, обогащающей воду аквариума СО₂, крупным планом. Снаружи крепится устройство, позволяющее визуально контролировать подачу газа в аквариум — счетчик пузырьков. Внутри расположен диффузор. Для наглядности, устроители семинара пустили газ очень сильно и от диффузора поднимается целый столб пузырьков. Столько углекислого газа аквариумным растениям не надо. В режиме нормальной работы, газа подается гораздо меньше. Таким образом, буйная растительность в «природном» аквариуме Такаси Амано не растет сама собой – для этого требуется специальное оборудование. Так что не такой уж этот аквариум «природный», он скорее техногенный!
В атмосфере земли СО₂ очень немного – всего 0.038%. В сухом атмосферном воздухе при стандартном барометрическом давлении (760 мм. рт. ст.) его парциальное давление составляет всего 0.23 мм. рт. ст. (0.038% от 760). Но и этого очень незначительного количества вполне достаточно, чтобы углекислый газ важным для аквариумиста образом обозначил своё присутствие. К примеру, дистиллированная или хорошо обессоленная вода, постояв в открытой таре достаточное время для того чтобы в ней растворились и пришли в равновесие с атмосферным воздухом^**газы из смеси которых этот воздух состоит, станет слегка кислой. Это произойдет потому, что в ней растворится углекислый газ.
При указанном выше парциальном давлении углекислого газа его концентрация в воде может достичь 0.6 мг в л, что приведет к снижению рН до значений близких к 5.6. Почему? Дело в том, что некоторые молекулы углекислого газа (не более 0.6%, но и этого достаточно для падения рН) взаимодействуют с молекулами воды с образованием угольной кислоты:
СО₂+H₂O <–> H₂CO₃
Угольная кислота диссоциирует на ион водорода и гидрокарбонатный ион:
H₂CO₃ <–> H⁺ + HCO₃^—
Вот поэтому и происходит подкисление дистиллированной воды. Напомним, что показатель рН (активная реакция воды) как раз и отражает содержание ионов водорода в воде. Это отрицательный логарифм их концентрации.
В природе точно также подкисляются капли дождя. Поэтому даже в экологически чистых регионах, где в дождевой воде нет серной и азотной кислот, она все равно слегка кислая. Проходя затем через почву, где содержание углекислого газа во много раз выше, чем в атмосфере, вода еще больше им насыщается. Взаимодействуя затем с породами, содержащими известняк, такая вода переводит малорастворимый карбонат кальция в хорошо растворимый гидрокарбонат:
CaCO₃ + H₂O + СО₂ <–> Ca(HCO₃)₂
Эта реакция обратима. Она может быть смещена в право или влево в зависимости от концентрации углекислого газа. Если содержание СО₂ достаточно продолжительное время остается стабильным, то в такой воде устанавливается углекислотно-известковое равновесие: новых гидрокарбонатных ионов не образуется.
Углекислотно-известковое равновесие может складываться при разных значениях рН, причем соотношение концентраций имеющихся в воде ионов CO₃^2- , HCO₃^—и свободного углекислога газа (СО₂₎будет зависеть от рН водного раствора (в нашем случае от рН воды в аквариуме) и температуры. Эта зависимость от водородного показателя при температуре 25^оС представлена на Рис. 1.
Рис 1. Соотношение CO₃^2- , СО₂и HCO₃^—при температуре 25^о С. Видно, что углекислый газ как таковой (свободная углекислота, или СО₂) может присутствовать в воде только в том случае, если рН<8,4 , а при значениях рН, меньших величины 4,3 вся растворенная в воде углекислота представлена только свободным углекислым газом. При рН>8,4 свободной углекислоты в воде нет. Гидрокарбонатный ион (полусвязанная углекислота) присутствует в воде со значением показателя рН, большим чем 4,3, при рН=8,4 вся углекислота находится в полусвязанной форме (HCO₃^—). При рН>8,4 воде появляются ионы CO₃^2- (связанная углекислота), концентрация которых растет вместе с увеличением показателя рН.
По материалам сайта кафедры технологии воды и топлива НИУ МЕИ.
Если в равновесную систему добавлять углекислый газ, то углекислотно-известковое равновесие будет нарушено, что приведет к растворению карбонатов кальция и магния. Применительно к условиям аквариума, это означает, что начнут растворяться раковины у улиток, а также известковые грунт, камни и декорации — в таких случаях аквариумисты говорят — грунт «фонит». Немного забегая вперед, отмечу что «фонящие» грунты и декор непригодны для аквариумов с дополнительной подачей в воду СО₂. А почему так, будет объяснено ниже.
Если тем или иным способом убрать СО₂ из равновесной системы, то из раствора, содержащего гидрокарбонаты, выпадет в виде осадка карбонат кальция. Так происходит, например, при кипячении воды (это известный способ снижения карбонатной жесткости, то есть концентрации в воде Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂. Этот же процесс наблюдается и при простом отстаивании артезианской воды, которая под землёй находилась при повышенном давлении и там в ней растворилось много СО₂. Подобно газировке в открытой бутылке, оказавшись на поверхности, эта вода отдает лишний углекислый газ до тех пор пока его концентрация не будет соответствовать парциальному давлению СО₂ в окружающем воздухе. При этом в ней может появиться беловатая муть, состоящая из частичек известняка — СаСО₃. Точно по такому же принципу образуются сталактиты и сталагмиты: сочащаяся из подземных пластов вода освобождается от лишнего углекислого газа и одновременно от карбонатов кальция и магния, которые осаждаются, увеличивая сталактит в размерах. И, по сути, эта же реакция происходит на листьях многих аквариумных растений, когда они активно фотосинтезируя на ярком свету, поглощают весь углекислый газ, растворенный в воде аквариума. Вот тут их листья начинают «седеть», так как они покрываются осадком из карбоната кальция (посмотреть, как это выглядит можно в другой статье). Но раз из воды извлечен весь углекислый газ, то и угольной кислоты в ней больше нет. Если в воде отсутствуют в значимом количестве другие кислоты, то показатель рН должен подняться. Что и происходит. Активно фотосинтезирующие растения, потребив весь имевшийся в воде СО2, могут поднять рН аквариумной воды до 8,4. При таком показателе активной реакции воды в ней уже нет свободных молекул углекислого газа и угольной кислоты, поэтому растения для того, чтобы продолжать фотосинтезировать, вынуждены заниматься добычей диоксида углерода из гидрокарбонатов. Однако, это умеют делать не все виды аквариумных растений, хотя умеют многие.
Ca(HCO₃)₂ –> СО₂ (поглощается растением) + CaCO₃ + H₂O
Как правило, они не могут заметно поднять рН еще выше, так как дальнейший рост этого показателя сильно ухудшает функциональное состояние самих растений: фотосинтез, а следовательно изъятие СО₂ из воды аквариума замедляется, и находящийся в воздухе углекислый газ, растворяясь в воде, стабилизирует рН. Аквариумные растения, таким образом, могут буквально душить друг друга. Выигрывают те виды, что лучше извлекают диоксид углерода из гидрокарбонатов, а страдают не умеющие это делать, к примеру роталы, погостемоны и апоногетоны. Именно эти растения считаются у аквариумистов самыми нежными.
Фото 4. Водные растения в этом аквариуме не в лучшем состоянии. Долгое время он существовал в условиях острого дефицита углекислого газа, затем была организована его подача. Результаты очевидны. Свежая зелень макушек говорит сама за себя. Особенно сильно эффект подачи СО₂ заметен на роталах (Rotala macrandra). Лишенные свободного диоксида углерода, они почти погибли, о чем свидетельствуют оголившиеся участки стеблей, но ожили и дали красивые красноватые листья, очень быстро выросшие уже во время подачи углекислого газа.
Те растения, что могут извлекать СО₂ из гидрокарбонатов более живучи. К таковым относят рдесты, валлиснерию, эхинодорусы, наяс, роголистник. Однако густые заросли элодеи способны и их задушить. И все потому, что элодея может еще эффективнее извлекать связанный в гидрокарбонатах углекислый газ:
Ca(HCO₃)₂ –> 2СО₂(поглощается растением) + Ca(OH)₂
Этот процесс может привести к опасному не только для других растений, но и для подавляющего большинства аквариумных рыб росту значения рН аквариумной воды до 10.
В аквариумной воде с высокими значениями рН невозможно выращивание целого ряда растений, да и очень многим видам аквариумных рыб щелочная вода определенно не нравится: в ней они могут заболеть флексибактериозом и бранхиомикозом. Есть даже особое незаразное заболевание рыб, которое вызывается щелочной водой — алкалоз. Особенно губительны резкие суточные колебания значения рН, которые происходят при ярком освещении и вызваны активностью растений, добывающих углекислый газ из гидрокарбонатов.
    Можно ли исправить положение, усилив аэрацию аквариума, в расчете на то, что благодаря высокой растворимости углекислого газа вода аквариума обогатится СО₂? Действительно, при нормальном атмосферном давлении и температуре 20°С в одном литре воды могло бы растворится 1. 7 г углекислоты. Но это произошло бы только в том случае, если бы газовая фаза, с которой соприкасалась эта вода, целиком состояла бы из СО_2,то есть парциальноедавление углекислого газа составляло бы все 760 мм ртутного столба. А при контакте с атмосферным воздухом, в котором содержится всего 0.038% СО₂, в 1 л воды может перейти из этого воздуха только 0.6 мг – это и есть равновесная концентрация, соответствующая парциальному давлению углекислого газа в атмосфере на уровне моря. Если концентрация СО₂ в аквариумной воде ниже, то аэрация действительно её поднимет до 0.6 мг/л, но не более! Однако, обычно содержание углекислого газа в воде аквариума все же выше указанной величины и аэрация приведет лишь к потере СО₂.
Проблему дефицита углекислого газа можно решить путем подачи его в аквариум, тем более, что это отнюдь не сложно. В этом деле можно обойтись даже без дорогого фирменного оборудования, а просто воспользоваться процессами спиртового брожения в сахарном растворе с дрожжами и некоторыми другими крайне нехитрыми устройствами.
Тут, однако, надо отдавать себе отчет в том, что этим мы обманываем природу ещё раз. Бездумное насыщение воды аквариума углекислым газом ни к чему хорошему не приведет. Так можно быстро уморить рыб, а затем и растения. Процесс подачи углекислоты должен находиться под строгим контролем. Установлено, что для рыб концентрация СО₂ в воде аквариума не должна превышать 30 мг/л. А в целом ряде случаев эту величину следует уменьшить хотя бы ещё на треть. Вспомним, что колебания величины рН для рыб и растений вредны, а сильная подача углекислого газа быстро закисляет воду.
Как оценить содержание СО₂ и добиться того, чтобы при подаче этого газа в аквариум значения рН колебались незначительно и оставались в приемлемом и для рыб и для растений диапазоне? Тут нам не обойтись без формул и математических расчетов: гидрохимия аквариумной воды, увы, тема довольно «сухая».
Взаимосвязь между концентрациями в воде пресноводного аквариума углекислого газа, ионов водорода и гидрокарбонатных ионов в диапазоне значений рН от 5 до 8,4 отражает уравнение Хендерсона-Хассельбаха, которое применительно к нашему случаю будет иметь вид:
[H⁺] [HCO₃^—]/[H₂CO₃+СО₂] = K1      (1)
    где К1 – кажущаяся константа диссоциации угольной кислоты по первой ступени, учитывающая равновесие ионов со всем количеством углекислого газа в воде – общей аналитически определяемой углекислотой (то есть, как просто растворенными молекулами СО₂, так и гидратированными молекулами в форме угольной кислоты — Н₂СО₃). Для температуры 25°С эта константа равна 4.45*10^-7. Квадратные скобки обозначают молярные концентрации.
    Преобразование формулы даёт:
  (2)
Величины рН и [HCO₃^—] можно узнать с помощью стандартных аквариумных тестов на рН и КН. [HCO₃^—] в аквариумной воде определяет тест на карбонатную жесткость: КН-тест. Следует отметить, что слово «жесткость» в его названии — всего лишь дань традиции. К определению концентраций ионов кальция и магния он прямого отношения не имеет. На самом деле КН-тест определяет щелочность воды (подробнее об этом рассказано в отдельном материале). В обычном аквариуме, если в воду не добавляли буферные растворы типа КН+ и рН+ и гумматы, основной вклад в щелочность вносят именно гидрокарбонатные ионы, поэтому КН-тест вполне подходит для наших целей. Единственное неудобство его использования связано с необходимостью пересчитывать градусы, в которых он выдает результат, в молярные концентрации (М), что, впрочем, вовсе не сложно. Для этого достаточно величину карбонатной жесткости в градусах, полученную после выполнения процедуры тестирования, разделить на 2.804. Концентрацию ионов водорода, выраженную в величине показателя рН, также надо перевести в М, для этого надо 10 возвести в степень, равную величине рН с отрицательным знаком:
Для перевода рассчитанной по формуле (2) величины [H₂CO₃ + СО₂] из М в мг/л СО₂ надо умножить её на 44000.
Нельзя забывать, что с помощью уравнения Хендерсона-Хассельбаха можно рассчитать концентрацию общей аналитически определяемой углекислоты в аквариуме в том случае, если для стабилизации рН аквариумист не использовал специальных реактивов и содержание гуминовых и прочих органических кислот в его аквариуме умеренное (с достаточной для любителя степенью точности об этом можно судить по цвету аквариумной воды: если она не похожа на «чёрные воды» Амазонии, то есть бесцветна или окрашена только чуть-чуть — значит их там немного).
Те, кто на короткой ноге с компьютером, в частности с электронными таблицами Exel, могут на основе приведенной выше формулы и величины К1 составить подробные таблицы, отражающие содержание углекислоты в зависимости от карбонатной жесткости и рН. Мы же приведем тут сокращенный, но, надеемся, полезный для аквариумистов-любителей вариант такой таблицы и калькулятор, позволяющий автоматически рассчитать содержание углекислого газа в воде:
Минимальные значения рН воды в аквариуме для заданной карбонатной жесткости, при которых содержание углекислого газа еще не опасно для рыб (красные цифры в столбцах), и максимально допустимые величины рН при которых растения, не умеющие добывать СО₂ из гидрокарбонатов, хотя и медленно, но еще растут (зелёные цифры в столбцах). Для 25°С.
Карб. жестк. KH 0,5 1 2 3 4 5 6-7 8-9 10-11 12-13
Моль/л 0,18 0,36 0,71 1,07 1,43 1,78 2,14-2,5 2,85-3,21 3,57-3,92 4,28-5,35
min рН для рыб
(25-28 мг/л СО₂) 5,8 6,1 6,4 6,6 6,7 6,8 6,9 7,0 7,1 7,2
max рН для растений
(6-7 мг/л СО₂) 6,4 6,7 7,0 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 7,8
«Естественный» рН
(2-3 мг/л СО₂) 6,8 7,1 7,4 7,6 7,7 7,8 7,9 8,0 8,1 8,2
рН, соответствующий парциальному давлению углекислого газа в атмосфере
(0,6 мг/л СО₂) 7,4 7,7 8,0 8,2 8,3 8,4 _ _ _ _
Если Вы решили подавать углекислый газ, то воспользуйтесь этой таблицей для определения оптимального значения рН. Выберите столбец, соответствующий карбонатной жесткости воды в Вашем аквариуме. Отрегулируйте поступление СО₂ так, чтобы величина рН попадала в интервал между красными и зелеными цифрами. К примеру, если КН в аквариуме равен 4, то интервал дупустимых значений рН составит 6,7—7,3. При рН=6,7 концентрация углекислого газа в воде будет около 28 мг/л — это почти предельная величина для рыбок и очень комфортная для растений. Если концентрацию СО₂еще немного увеличить (значение рН при этом станет меньше, чем «красная» цифра), то рыбки могут погибнуть. При рН=7,3 рыбкам, даже самым нежным, не грозит отравиться углекислым газом, так как его содержание будет для них абсолютно безопасным: всего лишь около 7 мг/л. Этой концентрации достаточно и для выживания растений, однако бурного роста они демонстрировать не будут. А вот при значениях показателя рН из середины интервала допустимых значений, например при 6,9 (концентрация СО2 будет при этом примерно 17 мг/л), отлично будут себя чувствовать и рыбы, и растения. Поддерживать такие значения как раз и нужно стремиться. Для этого уменьшают подачу СО₂, если величина рН стремится к нижней границе и увеличивают, если она приближается к верхней. В ходе светового дня активная реакция воды обычно постепенно изменяется, так как количество подаваемого углекислого газа редко точно соответствует потребностям растений: концентрация газа или медленно растет, или падает. Исходная настройка на середину интервала будет способствавать тому, чтобы величина рН не выскочила за его границы. Если подача СО₂ регулируется рН-контроллером, автоматически перекрывающим подачу углекислого газа при снижении рН до заранее заданного уровня, то этот уровень должен быть выставлен так, чтобы он не был ниже допустимого для рыб (красные цифры в таблице). Использование рН-контроллера наиболее эффективно и безопасно, но сам он стоит относительно дорого, а входящий в комплект рН-электрод нуждается в ежемесячной калибровке.
Фото 5. На переднем плане этой фотографии еще одна ротала (Rotala wallichii). Слева — маяка речная (Mayaca fluviatilis). Она тоже любительница свободного углекислого газа в воде. При подходящем освещении и содержании углекислоты в аквариуме порядка 15-20 мг/л эти водные растения покрывается пузырьками кислорода, настолько эффективно идет фотосинтез. Вода оказывается пересыщенной кислородом. Следует особо отметить, что это обилие кислорода не защитит рыб от гибели в случае передозировки СО₂.
Организовать подачу СО₂ в аквариум можно не только с помощью баллона, наполненного СО₂, но также и с помощью специальных таблеток, помещаемых в аквариум в особом устройстве (Производство SERA), с помощью брагогенератора, с помощью электронного устройства, вырабатывающего углекислый газ из угольного картриджа и еще одного нехитрого устройства. В простейшем варианте с целью насыщения воды углекислым газом можно в начале светового дня подливать в аквариум слабоминерализованную газированную воду (естественно без пищевых добавок!). В небольших аквариумах это может дать видимый положительный эффект.
Фото 6. Если все делать правильно, то может получиться очень неплохо, не правда ли? Без подачи углекислого газа в аквариум такое оформление было бы просто невозможным. Густозасаженный быстро растущими водными растениями «травник» требует обязательной ежедневной подачи СО₂.
Автор оформления Евгений Боровик. Подробнее о стиле Боровика.
В таблице также указаны величины рН, которые при заданной карбонатной жесткости приобретает хорошо аэрируемая вода в комнатном аквариуме («естественный» уровень рН), в том случае если он умеренно заселен рыбами и если окисляемость воды в нём не высока. Иными словами, если подачу углекислого газа в аквариум вдруг прекратить, а аэрацию включить «на полную», то можно ожидать, что рН воды в течение нескольких часов возрастет примерно до этих величин. Как видно из таблицы, перепад от нижней границы допустимого интервала до «естественного» уровня рН примерно равен 1. Для нежных видов креветок, рыбок и растений он может оказаться слишком сильным и, если не вызовет их гибель, то угнетающее действие окажет. Автоматический контроллер рН таких перепадов не допускает, но если контроллера нет, то они вполне вероятны. Поэтому, если на ночь Вы прекращаете подавать СО₂ в аквариум и включаете аэрацию, то будьте осторожны: рН может слишко резко вырасти. Чтобы этого не допустить, не настраивайте подачу углекислого газа так, чтобы величина показателя рН была вблизи нижней («красной») границы допустимого интервала, ведь вполне достаточно держаться его середины и тогда перепад дневных и ночных значений рН не превысит 0,5, что совершенно безопасно. Сильная аэрация ночью также далеко не всегда бывает нужна. Но только наблюдения за аквариумом позволят установить необходима ли она (во многих случаях потока воды от помпы фильтра вполне хватает для обеспечения достаточного газообмена).
Цифры в последней строке этой таблицы – это рН воды заданной карбонатной жесткости, находящейся в равновесии с парциальным давлением СО₂ в атмосфере. Видно, что они еще выше. В природных водоемах, в порогах чистых рек, где вода бурлит и отдает в атмосферу весь лишний (неравновесный) углекислый газ, такие значения рН действительно имеют место. В помещениях же и парциальное давление углекислоты в воздухе выше, чем на открытом воздухе, и процессы, идущие в грунте и фильтре аквариума, приводят к образованию углекислого газа. Это обеспечивает большее, чем в естественных условиях, содержание СО₂ в воде аквариумов и вода в них при той же карбонатной жесткости оказывается более кислой.
Теперь разберем еще один важный вопрос: при каких исходных значениях рН воды в аквариуме в него можно подавать углекислый газ? Для этого вновь обратимся к рисунку 1 и нашей полезной табличке. Вспомним, что угольная кислота, которая образуется при растворении атмосферного углекислого газа в воде, снижает рН дистиллированной воды, КН которой близко к 0, до 5. 6, а вода с карбонатной жесткостью, к примеру, равной 5 kH, находясь в равновесии с атмосферными газами, имеет активную реакцию 8.4. Легко прослеживается такая закономерность: чем выше карбонатная жесткость воды, тем она более щелочная. Как видно из рисунка, при величинах рН, больших 8,4 в воде присутствуют карбонатные ионы(CO₃^2- ), которые реагируя со свободным углекислым газом, будут переводить его полусвязанную форму (HCO₃^—), недоступную для нежных видов аквариумных растений. Мы будем расходовать углекислый газ зря. По этой же причине не подойдут для аквариума-травника и «фонящие» грунты. Подавая в аквариум с таким грунтом углекислый газ, мы опять же будем его расходовать на образование гидрокарбонатных ионов — HCO₃^—.Кроме того, высокие значения рН в принципе угнетают жизнедеятельность многих видов аквариумных растений, но зато отлично способствуют росту водорослей. Если у Вас дома из-под крана идет вода с высоким значением рН и, следовательно, с высокой карбонатной жесткостью, то для аквариума-травника с дополнительной подачей углекислого газа она не подходит. Придется использовать установку обратного осмоса для снижения ее минерализации и о том, как это сделать рассказано отдельно.
Итак, вода с высоким значением рН не подходит. А с низким? Тоже не подходит, так как при этом и карбонатная жесткость также слишком низкая. Объясним почему и это плохо. Из рисунка видно, что при рН=6,4 концентрации свободного углекислого газа и гидрокарбонатного иона примерно равны и они при низкой «карбонатке» совсем невелики — это хорошо видно из таблички: КН=0,5 , рН=6,4 , а содержание СО₂ при этом всего 6 мг/л — этого достаточно лишь для выживая нежных растений. Насыщение воды углекислотой до комфортной для них концентрации 28 мг/л приведет к падению рН до 5,8. Для многих рыб такое значение показателя рН — опасный предел — ниже падать уже нельзя, иначе из-за эффекта Вериго-Бора рыбы начнут испытывать недостаток кислорода и погибать. Однако вся штука в том, что при низкой карбонатной жесткости упасть ниже этого предела до чрезвычайности просто: легкая передозировка СО₂ и все!
Таким образом, теория подсказывает нам, что диапазон значений карбонатной жесткости, наиболее подходящий для аквариума-травника с дополнительной подачей углекислого газа лежит в пределах 2-4^о КН. Это же подтверждено и практическим опытом аквариумистов. Теория и практика в этом вопросе единодушны. Действительно, при оптимальных для рыб и растений концентрациях СО₂, (это 15 — 20 мг/л), значения показателя рН будут в пределах 6,6 — 6,7 , если больше заботиться о растениях нежели о рыбках, то можно опустить рН и до 6,4. Такая величина рН еще не вызовет отравления (ацидоза) у рыб, подходящих для травника с СО₂, некомфортна для водорослей и хороша для многих аквариумных растений.

Видео 1. Пример из жизни аквариумной. Аквариум на 300 л с красными неонами, отоцинклюсами, креветками вишнями и «Аманками», там еще и апистограммы Виджета есть (в кадр не попали). Карбонатная жесткость воды в этом аквариуме ниже, чем оптимальная для подачи углекислого газа, и это ограничивает максимально допустимую концентрацию СО₂ величиной 14 мг/л. При карбонатной жесткости KH=1 я не рискую более увеличивать содержание СО2, так как это привело бы к падению показателя рН ниже значения 6,4. Красные неоны легко бы это понижение пережили, а вот в отношении других обитаталелей аквариума у меня такой уверенности нет. Но надо признать, что и 14 мг/л очень хорошо способствует росту растений, хотя «пузыряет» только нимфея, на ротале «Вьетнам» пузырей почти нет. Для того, чтобы они появились, надо еще чуть-чуть подбавить газку…, но нельзя. Будь КН=2, при рН=6,4 содержание углекислого газа составило бы уже 28 мг/л. При такой концентрации роталы пузыряли бы вовсю. СО₂в этом аквариуме растворяется при помощи флиппера от Деннерле (Dennerle Flipper)  — «лесенки» , которая работает очень эффективно.
Какое оборудование нужно для подачи углекислого газа в аквариум? Тут лучше всего обратиться к практическому опыту наших форумчан. Читайте: СО2 для аквариума.

*Классические пропорции аквариума таковы: ширина равна или не более чем на четверть меньше высоты. Высота не превышает 50 см. Длинна же, в принципе, не ограничена. В качестве примера можно привести аквариум длинной 1 м, шириной 40 см и высотой 50 см. Биологическое равновесие в таком комнатном водоёме установится относительно легко. О конкретных моделях аквариумов с правильными пропорциями можно прочитать здесь.
Назад к тексту
**Под равновесием с атмосферным воздухом мы понимаем такое состояние воды, когда концентрации (напряжения) растворенных в ней газов соответствуют парциальным давлениям этих газов в атмосфере. Если давление какого-либо газа уменьшится, то молекулы этого газа начнут покидать воду, до тех пор пока снова не будет достигнута равновесная концентрация. И наоборот, если парциальное давление газа над водой увеличится, то большее количество этого газа растворится в воде.
Назад к тексту
Химические уравнения — Простые словесные уравнения
Щелкните, чтобы увидеть простое объяснение того, какую информацию нам сообщает химическое уравнение.
Химическое уравнение описывает ингредиенты, используемые во время химической реакции, и продукты сформирован. Это, если хотите, похоже на рецепт. Ингредиенты или реагентов появляются в левой части уравнения, а продукты появляются справа.Реагенты всегда расходуются во время химического реакция при увеличении количества продуктов. Давайте посмотрим на некоторые Примеры.
перекись водорода распадается с образованием газообразного кислорода и воды. Слово уравнение для этого реакция показана ниже.
Перекись водорода ==> газообразный кислород + вода
Обратите внимание, как реагент, которым в данном случае является перекись водорода, слева от стрелки, а продукты, газообразный кислород и вода, справа.Перекись водорода расходуется во время реакции, пока кислород газа и воды увеличивается.
Ожоги метаном с образованием диоксида углерода и воды. Слово уравнение для этой реакции показано ниже. Обратите внимание: когда вещество горит, оно на самом деле реагирует с кислородом. Таким образом, кислород должен находиться в левой части уравнения в качестве реагента, даже если это не указано в приведенном выше описании.
Метан + кислород ==> углекислый газ + вода.
Напишите слово уравнения для следующих химических реакций.
а) Магний горит в кислороде с образованием белого порошка, известного как оксид магния. Решение
б) Водород и кислородные газы реагируют с образованием воды.
в) Сахар реагирует с кислородом в нашем теле для производства углекислого газа и воды.
г) Цинк металлический и соляная кислота реагируют вместе с образованием газообразного водорода и цинка. хлористый.
д) Некоторые микроорганизмы, такие как дрожжи, превращают сахар в спирт и углекислый газ.
е) Растения используют углекислый газ, вода и энергия Солнца для производства сахара и кислорода в процессе, называемом фотосинтезом. Обратите внимание, что солнечный свет необходим ингредиент и должен быть включен в уравнение слева.
г) Два прозрачных растворы нитрата меди и карбоната натрия смешиваются с образованием твердый карбонат меди и растворимая соль, известная как нитрат натрия.
ч) Магний сульфат и водород образуются при размещении металлического магния в растворе серной кислоты. Решение
i) Какое вещество / я уменьшение во время химической реакции, представленной словом уравнение ниже?
Металлическое железо + газообразный кислород ==> ржавчина.
j) Двуокись углерода при сжигании дров производятся газ, вода и тепловая энергия.(Обратите внимание, что Вырабатывается тепловая энергия, которая должна фигурировать в правой части уравнения).
k) Водород газ и соль образуются при заливке металла кислотой.
Ученые используют особый способ письма, чтобы описать, что происходит в химической реакции. Они описывают химическую реакцию, записывая химическое уравнение, используя символы для обозначения участвующих атомов.
Прежде чем продолжить, освежитесь химическим символы и химические формулы
Химические уравнения
5.2 Химические уравнения
Цели обучения
Определите химическую реакцию .
Используйте сбалансированное химическое уравнение для описания химической реакции.
Вода (H ₂ O) состоит из водорода и кислорода. Предположим, мы представляем процесс, в котором мы берем элементарный водород (H ₂) и элементарный кислород (O ₂) и позволяем им реагировать с образованием воды. Заявление
водород и кислород реагируют с образованием воды
— это один из способов представить этот процесс, который называется химической реакцией, представлением химического изменения.. Рисунок 5.1 «Образование воды» показывает довольно наглядный пример именно этой реакции.
Рисунок 5.1 Формирование воды
Водород и кислород соединяются с образованием воды. Здесь водородный газ в цеппелине SS Hindenburg реагирует с кислородом воздуха с образованием воды.
Чтобы упростить написание реакций, мы используем формулы вместо имен при описании реакции. Мы также можем использовать символы для обозначения других слов в реакции. Знак плюс соединяет исходные вещества (и конечные вещества, если их больше одного), а стрелка (→) представляет химическое изменение:
H ₂ + O ₂ → H ₂ O
Это утверждение является одним из примеров химического уравнения. Сокращенный способ использования символов для обозначения химического изменения., Сокращенный способ использования символов для обозначения химического изменения. Вещества в левой части стрелки называются реагентами. Вещество в левой части стрелки в химическом уравнении., а вещества в правой части стрелки называются продуктами. Вещество в правой части стрелки в химическом уравнении. Нередко в каждую формулу включают метку фазы — (s) для твердого вещества, (ℓ) для жидкости, (g) для газа и (aq) для вещества, растворенного в воде, также известного как водный раствор . Если бы мы включили метки фаз для реагентов и продуктов, при нормальных условиях окружающей среды, реакция была бы следующей:
H ₂ (г) + O ₂ (г) → H ₂ O (ℓ)
Примечание
Химические уравнения также могут использоваться для описания физических изменений. Скоро мы увидим примеры этого.
Это уравнение все еще не полное, потому что не удовлетворяет закону сохранения материи . Подсчитайте количество атомов каждого элемента с каждой стороны стрелки. Со стороны реагента есть два атома H и два атома O; на стороне продукта есть два атома H и только один атом кислорода. Уравнение не сбалансировано, потому что количество атомов кислорода на каждой стороне не одинаковое (Рисунок 5.2 «Сбалансирован — Да или Нет?»).
Рисунок 5.2 Сбалансированный — да или нет?
Подсчитав количество атомов каждого элемента, мы увидим, что реакция не сбалансирована, как написано.
Чтобы это химическое уравнение соответствовало закону сохранения вещества, мы должны пересмотреть количества реагентов и продуктов по мере необходимости, чтобы получить одинаковое количество атомов данного элемента с каждой стороны. Поскольку каждое вещество имеет характерную химическую формулу, мы не можем изменить химические формулы отдельных веществ. Например, мы не можем изменить формулу элементарного кислорода на О. Однако мы можем предположить, что может быть задействовано различное количество молекул реагента или молекул продукта. Например, возможно образование двух молекул воды, а не только одной:
H ₂ (г) + O ₂ (г) → 2H ₂ O (ℓ)
Число 2, предшествующее формуле для воды, называется коэффициентом. Число, которое дает количество молекул вещества в сбалансированном химическом уравнении. Оно означает, что образуются две молекулы воды.Теперь на каждой стороне уравнения есть два атома кислорода.
Примечание
Этот момент настолько важен, что мы должны его повторить. Вы, , не можете изменить формулу химического вещества, чтобы сбалансировать химическую реакцию! Вы должны использовать правильную химическую формулу вещества.
К сожалению, вставив коэффициент 2 перед формулой для воды, мы также изменили количество атомов водорода на стороне продукта. В результате у нас больше не одинаковое количество атомов водорода с каждой стороны. Однако это можно легко исправить, поставив коэффициент 2 перед реактивом двухатомного водорода:
2H ₂ (г) + O ₂ (г) → 2H ₂ O (ℓ)
Теперь у нас есть четыре атома водорода и два атома кислорода на каждой стороне уравнения. Закон сохранения вещества выполняется, потому что теперь у нас одинаковое количество атомов каждого элемента в реагентах и продуктах.Мы говорим, что реакция сбалансирована — свойство химического уравнения, когда в реагентах и продуктах присутствует одинаковое количество атомов каждого элемента. (Рисунок 5.3 «Сбалансированный — да или нет?»). Двухатомный кислород имеет коэффициент 1, который обычно не записывается, а предполагается в сбалансированных химических уравнениях.
Рисунок 5.3 Сбалансированный — да или нет?
Подсчитав количество атомов каждого элемента, мы увидим, что реакция теперь сбалансирована.
Необходимо сбалансировать правильные химические уравнения.Написание сбалансированных реакций — это способ химика признать закон сохранения вещества.
Пример 1
Все ли химические уравнения сбалансированы?
2Na (с) + O ₂ (г) → 2Na ₂ O (с)
CH ₄ (г) + 2O ₂ (г) → CO ₂ (г) + 2H ₂ O (ℓ)
AgNO ₃ (водн.) + 2KCl (водн.) → AgCl (т.) + KNO ₃ (водн.)
Решение
Подсчетом мы находим два атома натрия и два атома кислорода в реагентах и четыре атома натрия и два атома кислорода в продуктах.Это уравнение не сбалансировано.
Реагенты содержат один атом углерода, четыре атома водорода и четыре атома кислорода. Продукты имеют один атом углерода, четыре атома водорода и четыре атома кислорода. Это уравнение сбалансировано.
Реагенты содержат один атом серебра, один атом азота, три атома кислорода, два атома калия и два атома хлора. Продукты содержат один атом серебра, один атом хлора, один атом калия, один атом азота и три атома кислорода.Поскольку количество атомов хлора и калия разное, это уравнение не сбалансировано.
Упражнение по развитию навыков
Все ли химические уравнения сбалансированы?
2Hg (ℓ) + O ₂ (г) → Hg ₂ O ₂ (с)
C ₂ H ₄ (г) + 2O ₂ (г) → 2CO ₂ (г) + 2H ₂ O (ℓ)
Mg (NO ₃) ₂ (s) + 2Li (s) → Mg (s) + 2LiNO ₃ (s)
Как сбалансировать химическое уравнение, начиная с правильных формул реагентов и продуктов? В основном, используется метод «вперед-назад»: подсчет количества атомов одного элемента на одной стороне, проверка количества атомов этого элемента на другой стороне и изменение коэффициента при необходимости. Затем проверьте другой элемент, переходя от одной стороны уравнения к другой, пока каждый элемент не будет иметь одинаковое количество атомов по обе стороны от стрелки. Во многих случаях не имеет значения, какой элемент сбалансирован первым, а какой — последним, если все элементы имеют одинаковое количество атомов на каждой стороне уравнения.
Например, чтобы сбалансировать уравнение
CH ₄ + Cl ₂ → CCl ₄ + HCl
, мы могли бы сначала посчитать атомы углерода, обнаружив, что обе стороны уравновешены одним атомом углерода.На стороне реагента есть четыре атома водорода, поэтому на стороне продукта также должно быть четыре атома водорода. Мы исправляем это, ставя 4 перед HCl:
. CH ₄ + Cl ₂ → CCl ₄ + 4 HCl
Теперь с каждой стороны по четыре атома водорода. На стороне продукта всего восемь атомов хлора (четыре из CCl ₄ и четыре из четырех молекул HCl), поэтому нам нужно восемь атомов хлора в качестве реагентов. Поскольку элементарный хлор представляет собой двухатомную молекулу, нам нужно четыре молекулы хлора, чтобы получить в общей сложности восемь атомов хлора.Добавляем еще 4 перед реагентом Cl ₂:
CH ₄ + 4 Cl ₂ → CCl ₄ + 4HCl
Теперь проверим: на каждой стороне один атом углерода, четыре атома водорода и восемь атомов хлора. Химическое уравнение сбалансировано.
Упражнения по обзору концепции
Какие части входят в химическое уравнение?
Объясните, почему необходимо сбалансировать химические уравнения.
ответов
Чтобы удовлетворить закону сохранения материи, необходимо сбалансировать химические уравнения.
Ключевые выводы
Химические реакции представлены химическими уравнениями, в которых перечислены реагенты и продукты.
Правильные химические уравнения сбалансированы; одинаковое количество атомов каждого элемента появляется на каждой стороне уравнения.
Упражнения
Напишите химическое уравнение, чтобы выразить тот факт, что газообразный водород и твердый йод реагируют с образованием газообразного йодида водорода. Убедитесь, что уравнение удовлетворяет закону сохранения вещества.
Напишите химическое уравнение, чтобы выразить тот факт, что металлический натрий и газообразный хлор реагируют с образованием твердого хлорида натрия.Убедитесь, что уравнение удовлетворяет закону сохранения вещества.
Напишите уравнение, выражающее тот факт, что газообразный водород и газообразный фтор реагируют с образованием газообразного фтористого водорода. Убедитесь, что уравнение удовлетворяет закону сохранения вещества.
Напишите уравнение, выражающее тот факт, что твердый газообразный калий и фтор реагируют с образованием твердого фторида калия.Убедитесь, что уравнение удовлетворяет закону сохранения вещества.
Ртуть реагирует с кислородом с образованием оксида ртути (II). Напишите сбалансированное химическое уравнение, описывающее эту реакцию.
Октан (C ₈ H ₁₈) реагирует с кислородом с образованием диоксида углерода и воды. Напишите сбалансированное химическое уравнение, описывающее эту реакцию.
Пропиловый спирт (C ₃ H ₇ OH) реагирует с кислородом с образованием диоксида углерода и воды. Напишите сбалансированное химическое уравнение, описывающее эту реакцию.
Серная кислота реагирует с металлическим железом с образованием сульфата железа (III) и газообразного водорода. Напишите сбалансированное химическое уравнение, описывающее эту реакцию.
Сбалансируйте каждое уравнение.
MgCl ₂ + K → KCl + Mg
C ₆ H ₁₂ O ₆ + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O
NaN ₃ → Na + N ₂ (Это реакция, используемая для надувания подушек безопасности в автомобилях. )
Сбалансируйте каждое уравнение.
NH ₄ NO ₃ → N ₂ O + H ₂ O
TiBr ₄ + H ₂ O → TiO ₂ + HBr
C ₃ H ₅ N ₃ O ₉ → CO ₂ + N ₂ + O ₂ + H ₂ O (Эта реакция представляет собой разложение нитроглицерина.)
Сбалансируйте каждое уравнение.
NH ₃ + O ₂ → NO + H ₂ O
Li + N ₂ → Li ₃ N
AuCl → Au + AuCl ₃
Сбалансируйте каждое уравнение.
NaOH + H ₃ PO ₄ → Na ₃ PO ₄ + H ₂ O
N ₂ H ₄ + Cl ₂ → N ₂ + HCl
Na ₂ S + H ₂ S → NaSH
Оксид хрома (III) реагирует с четыреххлористым углеродом с образованием хлорида хрома (III) и фосгена (COCl ₂).Напишите сбалансированное химическое уравнение этой реакции.
Реакция, которая происходит, когда таблетка Alka-Seltzer падает в стакан с водой, включает бикарбонат натрия, реагирующий с лимонной кислотой (H ₃ C ₆ H ₅ O ₇) с образованием диоксида углерода, воды, и цитрат натрия (Na ₃ C ₆ H ₅ O ₇). Напишите сбалансированное химическое уравнение этой реакции.
Когда гидрокарбонат натрия используется для тушения пожара на кухне, он разлагается на карбонат натрия, воду и диоксид углерода. Напишите сбалансированное химическое уравнение этой реакции.
Элементарный газообразный бром может быть получен путем реакции бромида натрия с элементарным хлором. Другой продукт — хлорид натрия.Напишите сбалансированное химическое уравнение этой реакции.
ответов
2C ₃ H ₇ OH + 9O ₂ → 6CO ₂ + 8H ₂ O
MgCl ₂ + 2K → 2KCl + Mg
C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂ → 6CO ₂ + 6H ₂ O
2NaN ₃ → 2Na + 3N ₂
4NH ₃ + 5O ₂ → 4NO + 6H ₂ O
6Li + N ₂ → 2Li ₃ N
3AuCl → 2Au + AuCl ₃
Cr ₂ O ₃ + 3CCl ₄ → 2CrCl ₃ + 3COCl ₂
2NaHCO ₃ → Na ₂ CO ₃ + CO ₂ + H ₂ O
Химические реакции — Общая информация
Химические реакции — Общая информация

Химические реакции — Общая информация
Химические уравнения — это сокращенный метод представления химических реакций. В химической реакции реагенты (то, с чего вы начинаете) превращаются в продукты (то, чем вы заканчиваете). Реагенты, которые показаны в левой части уравнения, и продукты, которые показаны справа, разделены стрелкой. Уравнение ниже представляет реакцию углерода с газообразным кислородом с образованием диоксида углерода.
C + O ₂ CO ₂
Эту реакцию можно также изобразить графически:
Обратите внимание, что количество атомов углерода одинаково по обе стороны стрелки.На стороне реагента есть один атом углерода, а на стороне продукта — один атом углерода. То же самое верно и для кислорода, за исключением того, что есть два атома кислорода с каждой стороны (помните, что нижний индекс два в молекуле кислорода означает, что есть два атома кислорода, связанных вместе). Когда количество атомов на каждой стороне уравнения одинаково, уравнение считается сбалансированным. Сбалансированное уравнение согласуется с Законом Сохранения Материи, который гласит, что материя не создается и не разрушается во время химической реакции.
Когда метан (CH ₄) реагирует с кислородом, он образует диоксид углерода и воду.
CH ₄ + O ₂ H ₂ O + CO ₂
Здесь мы замечаем, что реакция не сбалансирована, так как количество атомов водорода различно с каждой стороны. То же самое и с числом атомов кислорода. Чтобы сбалансировать это уравнение, мы должны добавить коэффициенты перед кислородом и водой. Коэффициенты используются, когда мы хотим представить более одного конкретного атома или молекулы.
CH ₄ + 2 O ₂ 2 H ₂ O + CO ₂
При добавлении коэффициентов реакция уравновешивается. Одна молекула метана реагирует с двумя молекулами кислорода с образованием одной молекулы диоксида углерода и двух молекул воды. Графически это может быть представлено:
Часто физическое состояние реагентов или продуктов также включается в уравнение: (s) используется для твердого вещества, (l) для жидкости и (g) для газа. Если вещество растворено в воде, используется (водный), что означает водный.Добавляя эти символы, уравнение становится: CH ₄ (г) + 2 O ₂ (г) 2 H ₂ O (л) + CO ₂ (г)
Ряд других символов иногда используется при написании химических уравнений.
Продолжайте читать о том, как классифицировать реакции.
Реакции диоксида углерода — Газохимия — (CCEA) — GCSE Chemistry (Single Science) Revision — CCEA
Реакция с водой
Диоксид углерода реагирует с водой с образованием слабой кислоты, угольной кислоты, H ₂ CO ₃:
CO _{0.0.0.1:0.1.0.$0.$1.$2.$1″> 2} + H ₂ O → H ₂ CO ₃
Кислота не может быть выделена из раствора, поэтому ее часто просто записывают как CO ₂ (водн.).Углекислота вызывает кислотность газированных напитков.
Реакция с известковой водой
Двуокись углерода реагирует с известковой водой (раствор гидроксида кальция, Ca (OH) ₂) с образованием белого осадка (кажется молочного цвета) карбоната кальция, CaCO _{1xv5seuwoxi.0.0.0.1:0.1.0.$0.$1.$5.$5″> 3}. Добавление большего количества диоксида углерода приводит к растворению осадка с образованием бесцветного раствора гидрокарбоната кальция.
Ca (OH) ₂ (водн.) + CO ₂ (г) → CaCO ₃ (с) + H ₂ O (л)
CaCO ₃ (с) + CO ₂ (г) + H ₂ O (л) → Ca (HCO ₃) _{$9″> 2} (водн.)
Используется в качестве теста на диоксид углерода.Когда углекислый газ пропускается через известковую воду, известковая вода меняет цвет с бесцветной на молочную.
Тест известковой воды на углекислый газ
Предписанный практический метод C9 — Изучение приготовления, свойств, испытаний и реакций газов водорода, кислорода и углекислого газа
Подкисление океана | Изучайте науку в Scitable
Брюэр, П. Г. и Хестер, К. Закисление океана и повышение прозрачности океана для низкочастотных звуков. Океанография 22 , 86–93 (2009).
Бриджес, М. А. и Маттис, М. Р. Более двух тысяч оценок pH типичных пищевых продуктов. Американский журнал болезней органов пищеварения 9 , 440–449 (1939).
Эби, М. и др. . Продолжительность антропогенного изменения климата: тысячелетние временные шкалы потенциального CO ₂ и возмущений приземной температуры. Климатический журнал 22 , 2501–2511 (2009).
Hoffman, R. S. et al. .Сравнение титруемого кислотно-щелочного резерва и pH в потенциально едких бытовых продуктах. Клиническая токсикология 27 , 241–261 (1989). DOI: 10.3109 / 155636584421
Hönisch, B. & Hemming, N. G. Реакция поверхностного pH океана на изменения pCO ₂ в течение двух полных ледниковых циклов. Earth and Planetary Science Letters 236 , 305–314 (2005).
Hönisch, B. и др. . Концентрация углекислого газа в атмосфере в период перехода от среднего плейстоцена. Наука 324 , 1551–1554 (2009).
Хешги, Х.С. Улавливание атмосферного углекислого газа за счет увеличения щелочности океана. Энергия 20 , 915–922 (1995).
Клейпас, Дж. А. и др. . Геохимические последствия увеличения содержания углекислого газа в атмосфере на коралловых рифах. Наука 284 , 118–120 (1999).
Люти, Д. и др. . Рекордная концентрация углекислого газа с высоким разрешением 650 000-800 000 лет назад. Природа 453 , 379–382 (2008).
Майер, К. и др. . Кальцификация холодноводного коралла Lophelia pertusa при комнатной температуре и пониженном pH. Биогеонауки 6 , 1671–1680 (2009).
Манцелло, Д. П. и др. . Плохо зацементированные коралловые рифы восточной части тропической части Тихого океана: возможное понимание развития рифов в мире с высоким уровнем CO ₂. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105 , 10450–10455 (2008).
Masson-Delmotte, V. et al. . EPICA Dome C — запись ледниковой и межледниковой активности. Quaternary Science Reviews 29 , 113–128 (2010). DOI: 10.1016 / j.quascirev.2009.09.030
Моннин, К. и др. . Геохимия бария в поровых водах отложений и пластовых водах океанической коры на восточном склоне хребта Хуан-де-Фука (ODP Leg 168), Geochemistry, Geophysics, Geosystems 2 , U1 – U15 (2001).
Орр, Дж. С. и др. . Антропогенное закисление океана в XXI веке и его влияние на кальцифицирующие организмы. Природа 437 , 681–686 (2005).
Пандольфи, Дж. М. и др. . Прогнозирование будущего коралловых рифов в условиях глобального потепления и закисления океана. Наука 333 , 418–422 (2011).
Пети, Дж. Р. и др. . История климата и атмосферы за последние 420 000 лет в ледяном керне Востока в Антарктиде. Природа 399 , 429–436 (1999).
Raven, J. et al. . Окисление океана из-за увеличения содержания двуокиси углерода в атмосфере . Лондон, Великобритания: Королевское общество, 2005 г. (ссылка)
Revelle, R. & Suess, H. Обмен углекислого газа между атмосферой и океаном и вопрос увеличения атмосферного CO ₂ в течение последних десятилетий. Tellus 9 , 18–27 (1957).
Риджвелл, А. и Шмидт, Д.N. Прошлые ограничения уязвимости морских кальцификаторов к массивному выбросу углекислого газа. Nature Geoscience 3 , 196–200 (2010).
Ridgwell, A. et al. . От лабораторных манипуляций к моделям системы Земли: масштабирование воздействия закисления океана на кальцификацию. Биогеонауки 6 , 2611-2623 (2009).
Ries, J. B. et al. . Морские кальцификаторы проявляют неоднозначную реакцию на подкисление океана, вызванное CO ₂. Геология 37 , 1131–1134 (2009).
Сабин, К. Л. и др. . Океанический сток антропогенного CO ₂. Наука 305 , 367–371 (2004).
Siegenthaler, U. и др. . Стабильная взаимосвязь углеродного цикла и климата в течение позднего плейстоцена. Наука 310 , 1313–1317 (2005).
Терли, К. и др. . Социальная проблема закисления океана. Бюллетень загрязнения морской среды 60 , 787–792 (2010).
Когда карбонатное образование теряет равновесие «World Ocean Review
Когда карбонатное образование теряет равновесие
Диоксид углерода атмосферного газа (CO ₂) очень легко растворяется в воде. Это хорошо известно в минеральной воде, в которую часто добавляют диоксид углерода. В процессе растворения диоксид углерода вступает в реакцию с молекулами воды в соответствии с приведенным ниже уравнением. Когда диоксид углерода смешивается с водой, он частично превращается в угольную кислоту, ионы водорода (H ⁺), бикарбонат (HCO ₃ ^—) и ионы карбоната (CO ₃ ^2–).Морская вода может ассимилировать гораздо больше CO ₂, чем пресная вода. Причина этого в том, что ионы бикарбоната и карбоната постоянно сбрасываются в море в течение многих лет. Карбонат реагирует с CO ₂ с образованием бикарбоната, что приводит к дальнейшему поглощению CO ₂ и снижению концентрации CO ₃ ^2– в океане. Все химические соединения, производные от CO ₂ в воде вместе, то есть диоксид углерода, угольная кислота, бикарбонат и карбонат-ионы, называются растворенным неорганическим углеродом (DIC). Это равновесие угольная кислота-карбонат определяет количество свободных протонов в морской воде и, следовательно, значение pH.
CO ₂ + H ₂ O ↔ H ₂ CO ₃ ↔ H ⁺ + HCO ₃ ^— ↔ 2 H ⁺ + CO ₃ ^2–
Таким образом, реакция диоксида углерода в морской воде протекает следующим образом. Сначала диоксид углерода вступает в реакцию с водой с образованием угольной кислоты. Затем он вступает в реакцию с ионами карбоната и образует бикарбонат.В долгосрочной перспективе подкисление океана приводит к снижению концентрации карбонат-ионов в морской воде. Прогнозируется 50-процентное снижение уровней, например, если произойдет снижение уровня pH на 0,4 единицы. Это было бы фатально. Поскольку карбонатные ионы вместе с ионами кальция (также как CaCO3) образуют основные строительные блоки карбонатных скелетов и раковин, это снижение будет иметь прямое влияние на способность многих морских организмов производить биогенный карбонат. В крайних случаях это может даже привести к растворению существующих карбонатных раковин, скелетов и других структур.
2.7> Исследования коралла Oculina patagonia показывают, что организмы с карбонатной оболочкой чувствительно реагируют на подкисление воды. На рисунке а показана колония кораллов в нормальном состоянии. Животные живут втянутыми в карбонатный экзоскелет (желтоватый). В кислой воде (б) карбонатный скелет дегенерирует. Животные приобретают удлиненную форму полипа. Их маленькие щупальца, которые они используют для захвата частиц питательных веществ в воде, хорошо видны.Только когда животных переводят в воду с естественными значениями pH, они снова начинают строить свой защитный скелет (c). © Авиноам Бристиен
Многие морские организмы уже были изучены, чтобы выяснить, как подкисление влияет на образование карбонатов. Самыми известными примерами являются теплые кораллы, скелетам которых особенно угрожает падение уровня pH. Научные исследования показывают, что уровни углекислого газа могут быть достигнуты к середине этого века, при котором чистый рост (т. е. организмы образуют больше карбоната, чем растворяется в воде), и, таким образом, успешное образование рифов вряд ли возможно. У других видов беспозвоночных, таких как мидии, морские ежи и морские звезды, также наблюдалось снижение скорости кальцификации из-за CO ₂. Для многих из этих беспозвоночных было затронуто не только производство карбонатов, но и скорость роста животных. Напротив, для более активных групп животных, таких как рыба, лосось и головоногий моллюск Sepia officinalis, не было обнаружено никаких доказательств того, что содержание углекислого газа в морской воде влияло на скорость роста.Следовательно, чтобы сделать точные выводы о том, как увеличение содержания углекислого газа в воде влияет на морские организмы, необходимы дальнейшие исследования.
2.8> Активные и быстро передвигающиеся животные, такие как головоногие моллюски (каракатицы) Sepia officinalis , по-видимому, в меньшей степени подвержены подкислению воды. Общий вес молодняка увеличивался в течение 40 дней в кислой морской воде (красная линия) так же сильно, как и в воде с нормальным pH и содержанием CO ₂ (черная линия). Скорость роста известкового щита, каракатицы, также шла очень высокими темпами (см. Красные и черные полосы на диаграмме). В качестве меры здесь используется количество карбоната кальция (CaCO ₃), включенного в каракатицу. На схематическом изображении головоногого моллюска показано положение каракатицы на животном. © maribus (по Gutowska et al., 2008)
Секвестрация углекислого газа путем прямой карбонизации минералов угольной кислотой (Конференция)
О'Коннор, Уильям К., Далин, Дэвид К., Нильсен, Дэвид Н., Уолтерс, Ричард П. и Тернер, Пол К. Связывание диоксида углерода путем прямой карбонизации минералов угольной кислотой . США: Н. п., 2000. Интернет.
О'Коннор, Уильям К., Далин, Дэвид К., Нилсен, Дэвид Н., Уолтерс, Ричард П. и Тернер, Пол С. Связывание диоксида углерода путем прямой карбонизации минералов угольной кислотой . Соединенные Штаты.
О'Коннор, Уильям К., Далин, Дэвид К., Нильсен, Дэвид Н., Уолтерс, Ричард П. и Тернер, Пол К.Сидел . «Связывание углекислого газа путем прямой карбонизации минералов угольной кислотой». Соединенные Штаты. https://www.osti.gov/servlets/purl/896218.
@article {osti_896218, title = {Связывание диоксида углерода путем прямой карбонизации минералов угольной кислотой}, author = {О'Коннор, Уильям К. и Далин, Дэвид К. и Нильсен, Дэвид Н. и Уолтерс, Ричард П. и Тернер, Пол К.}, abstractNote = {Исследовательский центр Олбани (ARC) США.Департамент энергетики США (DOE) в течение последних 2 лет проводил серию испытаний карбонизации минералов на своем предприятии в Олбани, штат Орегон, в рамках программы исследований карбонизации минералов в рамках Министерства энергетики. Среди других участников этой программы - Лос-Аламосская национальная лаборатория, Университет штата Аризона, Международная корпорация научных приложений и Национальная лаборатория энергетических технологий Министерства энергетики США. Тесты ARC были сосредоточены на карбонизации минералов ex-situ в водной системе. В процессе, разработанном в ARC, используется водная суспензия, смешанная с минералом силиката магния, оливином [конечный элемент форстерита (Mg2SiO4)] или серпентином [Mg3Si2O5 (OH) 4].Эта суспензия реагирует со сверхкритическим диоксидом углерода (CO2) с образованием магнезита (MgCO3). CO2 растворяется в воде с образованием угольной кислоты (h3CO3), которая диссоциирует на H + и HCO3 -. H + реагирует с минералом, высвобождая катионы Mg2 +, которые реагируют с бикарбонатом с образованием твердого карбоната. Этот процесс предназначен для моделирования естественной реакции серпентинизации ультраосновных минералов, и по этой причине эти результаты также могут быть применимы к режимам геологической секвестрации на месте. Результаты базовых испытаний, проведенных на измельченных продуктах из природных минералов, обнадеживают. Испытания, проведенные при температуре окружающей среды (22 ° C) и докритическом давлении CO2 (ниже 73 атм), привели к очень медленному превращению в карбонат. Однако при использовании повышенных температур и давлений в сочетании с непрерывным перемешиванием суспензии и газовой дисперсии в водяном столбе значительная реакция происходит в течение гораздо более короткого времени реакции. Степень реакции, измеренная по стехиометрическому превращению силикатного минерала (оливина) в карбонат, составляет примерно 90% в течение 24 часов при использовании дистиллированной воды, температуре реакции 185 ° C и парциальном давлении CO2 (PCO2). 115 атм.Недавние испытания с использованием раствора бикарбоната в идентичных условиях реакции достигли примерно 83% конверсии термообработанного серпентина и 84% конверсии оливина в карбонат за 6 часов. Результаты текущих исследований показывают, что кинетику реакции можно улучшить путем предварительной обработки минерала, катализа реакции или их комбинации.