Пожалуйста, помогите разобраться обывателю. Растворение газов в воде

[Irina. S]

Здравствуйте. Пыталась разобраться в вопросе самостоятельно и случайно наткнулась на форум. Зарания спасибо за любые подсказки, поскольку школьные знания давно забыты. Вопрос у меня обывательского характера. Прошу прощения если пишу не туда. 

Влияет ли насыщение воды кислородом на её насыщение углекислый газом? Собственно откуда появился вопрос. Я аквариумист и существует спорное мнение, хочу разобраться, а не просто верить написанному в интернете. Для улучшения роста растений в аквариуме, я подаю в него углекислый газ путем распыления. Кроме того в аквариум следует подавать кислород. Существует два мнения. Первое: на время подачи СО2 (при включённом свете, период фотосинтеза) кислород следует отключать, поскольку растения выделяют его в достаточном количестве, а подача подача кислорода через компрессор будет способствовать "выветриванию" СО2, и как следствие, к увеличению расхода газа. Второе: подача кислорода никаким образом не влияет на концентрацию СО2 в аквариуме. 

Не знаю насколько правильно я сформулировала вопрос, но в целом хочется понять, может ли дополнительное перемешивание воды при помощи компрессора и пузырьков от него, а так же растворение в ней кислорода, уменьшить содержание углекислого газа в воде. Спасибо! 

 

[Sovetnik]

15.10.2023 в 13:50, Irina. S сказал:

Не знаю насколько правильно я сформулировала вопрос, но в целом хочется понять, может ли дополнительное перемешивание воды при помощи компрессора и пузырьков от него, а так же растворение в ней кислорода, уменьшить содержание углекислого газа в воде.

Компрессор качает воздух, а не чистый кислород, а в воздухе 78% азота.

Поэтому, в основном, именно азот (всплывающие пузырьки) и будет механически уносить углекислый газ из воды.

 

Кроме того, если правильно организовать подачу углекислого газа в воду, то эти потери можно уменьшить.

 

Нужно разместить подачу этих газов как можно дальше друг от друга.

 

Подавать углекислый газ можно под перевернутую дном вверх емкость, там он будет растворяться без потерь с всплывающими пузырьками.

[Irina. S]

В 15.10.2023 в 15:03, Sovetnik сказал:

Компрессор качает воздух, а не чистый кислород, а в воздухе 78% азота.

Поэтому, в основном, именно азот (всплывающие пузырьки) и будет механически уносить углекислый газ из воды.

Спасибо большое! Пока ждала ответ прочитала о законе Дальтона, правильно ли я поняла, что повышение концентрации растворенного кислорода в воде тоже влияет на содержание СО2? И применим ли он в данном случае? 

В 15.10.2023 в 15:03, Sovetnik сказал:

Подавать углекислый газ можно под перевернутую дном вверх емкость, там он будет растворяться без потерь с всплывающими пузырьками.

Да, такой способ у аквариумистов называется колокол, к сожалению площадь данного устройства должна быть значительной, и не всегда удаётся использовать его в силу эстетических моментов. 

[Sovetnik]

15.10.2023 в 15:09, Irina. S сказал:

прочитала о законе Дальтона, правильно ли я поняла, что повышение концентрации растворенного кислорода в воде тоже влияет на содержание СО2? И применим ли он в данном случае? 

Применительно к растворимости газов в жидкости это называют законом Генри.

В соответствии с ним, при низких давлениях, газы не реагирующие друг с другом, что и имеет место в аквариуме, растворяются независимо друг от друга.

Но это относится к предельному установившемуся равновесному состоянию растворившихся в воде газов.

 

Но на пути к этому состоянию, соотношение газов будет динамически неравновесным  и определяться конструктивными и механическими отличиями в способе подаче газов на растворение - площадью контакта, скоростью барботажа и пр., что может изменять текущие концентрации газов.

Изменено 15 Октября, 2023 в 12:31 пользователем Sovetnik

[Irina. S]

В 15.10.2023 в 15:30, Sovetnik сказал:

Применительно к растворимости газов в жидкости это называют законом Генри.

Значит фактор растворения кислорода роли не играет, а именно механическое воздействие. Вы уж извините, что я с глупыми вопросами. 
А если со2 уже в растворенном виде? Есть приборы которые, по заявлениям производителя, практически 100% растворяют, например проточные редакторы. Тогда пузырьки от компрессора уже не смогут повлиять? Или все же будет, как в стакане с газировкой, если сильно помешать, то газ выходит быстрее. Я так понимаю, что молекула газа получает энергию и быстрее высвобождается из воды. Или все же это справедливо лишь потому, что там жидкость насыщалась под давлением? 
 

[носки шалфея]

В воде СО2 связывают известь.

https://xumuk.ru/encyklopedia/789.html

[Sovetnik]

15.10.2023 в 16:25, Irina. S сказал:

а именно механическое воздействие.

Именно так, на первое место выходит не равновесная химия, а динамика растворения газов.

 

15.10.2023 в 16:25, Irina. S сказал:

А если со2 уже в растворенном виде?

Здесь тоже динамика-механика. Пузырьки воздуха будут выносить на поверхность какое-то количество углекислого газа.

 

Но растворимость углекислого газа в воде очень велика и не подчиняется законам Генри, так как он взаимодействует с водой с образованием угольной кислоты,  что препятствует  уносу с воздухом, но не останавливает это полностью.

 

15.10.2023 в 16:25, Irina. S сказал:

Или все же это справедливо лишь потому, что там жидкость насыщалась под давлением? 

Да, растворимость углекислого газа в воде под давлением возрастает многократно.

[podlyinarod]

Смотрите, какая тут механика. Вы булькаете через воду чистый углекислый газ при атмосферном давлении. В идеале, пузырьки должны быть настолько мелкими и/или время их поднятия в воде должно быть таким большим, чтобы "углекислота" полностью растворялась в воде. При этом можно в пределе растворить почти один объём углекислого газа в одном объёме воды при примерно 15 градусах (выше - меньше). Тут важно понимать, что такое количество углекислоты в воде растворится только, если пузырьки будут состоять из практически чистого углекислого газа. Меньше в газе углекислоты - меньше предел растворимости, зависимость (несмотря на химическое взаимодействие) тут можно считать что примерно линейная: к примеру, при пробулькивании атмосферного воздуха, содержащего около 1/2000 углекислого газа по массе, предельно достижимая концентрация углекислоты в воде - около тех же самых 1/2000; вода, содержащая углекислоты больше - начнёт пробулькиваемому воздуху её отдавать!

И если вам удастся внести в воду столько углекислоты, чтобы концентрация превысила эти 1/2000, то пробулькивание через воду (даже где-то в стороне) воздуха (аэрирование) - унесёт некоторое количество углекислоты, внесённой описанным выше способом. Потому что в воздухе углекислоты меньше, и насыщенная углекислотой вода начинает отдавать воздуху углекислоту!

В целом, такое отрицательное влияние аэрирования, думаю, приемлемо; для его уменьшения следует стараться не аэрировать воду воздухом больше, чем необходимо. Впрочем, если вам не нужно углекислоты больше, чем 1/2000 (ведь в природе водные растения растут при куда меньшей концентрации, им-то никто персонально диоксид не пробулькивает и концентрация ниже 1/2000, ведь и сами они, и их соседи потребляют углекислоту, и воздух сверху "не успевает" пополнить запасы), и углекислота в аквариум вами булькается просто потому, что иначе придётся уж очень много воздуха пробулькивать, не создавая концентрации выше 1/2000 - то никакого уноса углекислоты воздухом не будет.

Изменено 15 Октября, 2023 в 14:47 пользователем podlyinarod

[Irina. S]

В 15.10.2023 в 17:42, podlyinarod сказал:

если вам удастся внести в воду столько углекислоты, чтобы концентрация превысила эти 1/2000, то пробулькивание через воду (даже где-то в стороне) воздуха (аэрирование) - унесёт некоторое количество углекислоты, внесённой описанным выше способом

Спасибо большое! А можно тогда я на конкретных цифрах, на которые опираются сторонники теории, что аэрация все-таки негативно сказывается? В среднем, в аквариуме травнике рекомендуется поддерживать 20-30 мг со2 на литр. На сколько я понимаю, это намного больше чем содержание со2 в нашем обычно воздухе, опираясь на это они утверждают, что отрицательно сказывается и перемешивание аэрацией и волнение на поверхности воды. 

В 15.10.2023 в 16:53, носки шалфея сказал:

В воде СО2 связывают известь.

https://xumuk.ru/encyklopedia/789.html

Спасибо большое! Бегло посмотрела, сложно сразу разобраться, буду перечитывать. Очень интересно. В том числе по содержанию в воде гипохлоритов, тоже тема в которой я пыталась разобраться раньше.

[podlyinarod]

15.10.2023 в 19:42, Irina. S сказал:

в аквариуме травнике рекомендуется поддерживать 20-30 мг со2 на литр. На сколько я понимаю, это намного больше чем содержание со2 в нашем обычно воздухе

Конечно больше, раз в 20-30.

 

15.10.2023 в 19:42, Irina. S сказал:

опираясь на это они утверждают, что отрицательно сказывается и перемешивание аэрацией и волнение на поверхности воды.

Да, если аквариум только для растений, то там вообще аэрация непонятно зачем - рыб нет, кислород без надобности, вернее, растения при таком количестве СО2 и надлежащем освещении его сделают столько, что кислород вода в воздух отдавать будет, а не наоборот.