Морская вода имеет реакцию

Основные физико-химические параметры морской аквариумной воды

Как известно, вода (оксид водорода) представляет собой неорганическое соединение, состоящее из двух атомов водорода и одного атома кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью (объединятся электронные облака входящих в соединение атомов). Обозначается химической формулой Н₂О. При нормальных условиях (20ОС, 1 атм.) является жидкостью, не имеющей цвета, запаха и вкуса. Молекулярная структура молекулы воды напоминает равнобедренный треугольник, в основании которого два атома водорода, а на вершине атом кислорода. При этом общее электронное облако сдвинуто в сторону кислорода, придавая молекуле высокую полярность. По этой причине вода является хорошим сильнополярным растворителем.

Для оценки физико-химических параметров морской воды и роли входящих в ее состав различных компонентов целесообразно рассмотреть понятие концентрации и единиц ее измерения. Концентрация — это величина, характеризующая количественный состав раствора. Она может измеряться соотношением количества растворенного вещества, выраженного в единицах массы (например, декаграмм, грамм, миллиграмм, микрограмм) к массе раствора, выраженной в килограммах. Единицами измерения концентрации являются:

• pph, обозначается % (проценты), даг/кг, частей на сотню;
• ppt, промилле, обозначается О/_ОО, г/кг, частей на тысячу;
• ppm, мг/кг, частей на миллион;
• ppb, мкг/кг, частей на миллиард.

Другой формой выражения концентрации является отношение массы растворённого вещества к объёму раствора. Тогда единицами измерения концентрации являются даг/л, г/л, мг/л, мкг/л. При малых концентрациях 1 мг/л становится почти равным 1 ppm, однако при увеличении концентрации отличия единиц, привязанных к весу раствора и объему раствора, становятся заметнее.

Также для выражения концентрации используется отношение моля растворенного вещества к объему раствора моль/л, где моль – это количество вещества, масса которого, выраженная в граммах, численно равна молекулярной массе.

Водородный показатель РН и окислительно-восстановительный потенциал

При нормальных условиях вода слабо диссоциирована, т.е. имеет в своем составе распавшиеся части молекулы Н₂О : ионы водорода Н+ и гидроксильные ионы ОН-. Доля этих ионов по сравнению с долей недиссоциированных молекул воды очень мала и измеряется величинами порядка миллиардных долей. Но именно наличие этих ионов и их количество придает водным растворам кислотность или щелочность. Для количественной оценки наличия ионов водорода существует водородный показатель РН, который представляет собой отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода. В нейтральной среде, где концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксильных ионов, показатель РН равен 7. Это означает, что на один моль водорода приходится 10 миллионов литров раствора. А изменение этого показателя в ту или иную сторону всего на одну единицу свидетельствует об изменении концентрация ионов водорода в десять раз, на две единицы – в сто раз, три – в тысячу раз и т.д.

Важнейшими процессами, протекающими в аквариумной системе и обеспечивающими создание необходимых условий содержания гидробионтов, являются окислительно-восстановительные реакции, т.е. реакции, связанные с передачей или присоединением электронов.

Способность веществ отдавать или присоединять электроны определяется их окислительно-восстановительной способностью. Она заключается в том, что одни вещества, отдавая свои электроны и заряжаясь положительно, окисляются, а другие, принимая электроны и заряжаясь отрицательно – восстанавливаются. Разность электрических потенциалов между ними представляет собой окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) или РЕДОКС-потенциал. Различные вещества обладают разной окислительно-восстановительной способностью. Так, наиболее активным окислителем является кислород, а восстановителем – водород.

Жизнь аквариума так устроена, что со временем восстановители накапливаются, а окислители расходуются. Поэтому измерение ОВП, по величине которого можно судить о наличии в системе окислителей и восстановителей и о приемлемости среды для жизни гидробионтов, имеет большое значение. ОВП измеряется путем погружения специального электрода в воду. При этом, если в воде много восстановителей, то они отдают электроду свои электроны, давая ему отрицательный заряд. Если в воде много окислителей, то наоборот, они придерживают свои электроны, принимая на себя электроны электрода, придавая ему, тем самым, положительный заряд. Заряд электрода можно измерить и это будет показателем ОВП. Единицами измерения являются милливольты Мв. Надо учитывать, что этот заряд зависит не только от наличия окислителей и восстановителей, но и от величины рН и температуры. В принципе, в аквариумных системах, где рН и температура являются сравнительно постоянными величинами, то поправки рН на температуру можно не учитывать.

В практике морской аквариумистики ОВП, в основном, используется там, где применяются озонаторы и денитрификаторы.

Взаимодействие морской воды с кислородом и углекислым газом

Кислород и углекислый газ играют важнейшую роль в создании условий для обеспечения жизнедеятельности морских организмов. Поэтому, необходимо рассмотреть вопросы взаимодействия этих двух газов с морской водой.

В воздухе содержится 21 процент кислорода и 0,03-0,04 процента углекислого газа. Т.е. по содержанию в воздухе кислород превышает углекислый газ более чем в 500 раз. Но растворяется в воде углекислый газа в 30-40 раз лучше, чем кислород. Поэтому в воде их концентрации сближаются. И тот и другой газ проникают сквозь поверхность воды в прямом и обратном направлении в зависимости от того перенасыщен раствор углекислым газом или кислородом. Надо учитывать, что с повышением температуры растворимость газов в воде уменьшается. Необходимо отметить, что активную роль в процессах газового обмена играют живые организмы. Животные, а также растения в темной фазе поглощают кислород, выделяя при этом углекислый газ. Выделение кислорода и поглощение углекислого газа осуществляется растениями в светлое время в результате фотосинтеза.

Кислород и углекислый газ взаимодействуют с водой по-разному. Так, кислород находится в воде в виде растворенных молекул, которые неактивно взаимодействуют с водой. А вот, углекислый газ ведет себя более активно. При растворении углекислого газа, благодаря присоединению молекулы воды происходит образование угольной кислоты Н₂СО₃, которая в свою очередь диссоциирует на катионы водорода, анионы гидрокарбоната НСО3 — , анионы карбоната СО3 2- . Между углекислым газом, угольной кислотой, гидрокарбонат ионом и карбонат ионом устанавливается равновесие.

Карбонатный буфер

Карбонатный буфер или, как его еще называют карбонатно-бикарбонатный буфер, обеспечивает поддержание в морской воде стабильного уровня рН, в среднем около 8-8,2. В формировании этого буфера принимают участие растворенный углекислый газ и присутствующие в воде ионы кальция и магния.

Их взаимодействие заключается в следующем. Образовавшиеся во время растворения углекислого газа карбонат ионы и бикарбонат ионы вступают во взаимодействие с находящимися в воде катионами кальция и магния. Гидрокарбонаты кальция и магния являются растворимыми в воде соединениями, и их наличие является обычным делом, не создающим особых проблем. А карбонаты кальция и магния – это нерастворимые соединения, которые могут выпадать в осадок в виде взвеси и в морских аквариумах могут приносить определенные неудобства в виде нежелательных отложений. Гидрокарбонаты кальция или магния находятся в равновесии с карбонатами этих металлов. Необходимо отметить, что большое количество карбоната кальция в море является продуктом жизнедеятельности живых организмов, представленном в виде каркасов кораллов, коралловых рифов, раковин моллюсков и других известковых образований.

Если, например, рН воды уменьшается, т.е. среда становится кислой с повышенным содержанием ионов водорода, то равновесие между угольной кислотой, гидрокарбонат ионом (бикарбонатом) и карбонат ионом сдвигается в сторону угольной кислоты. Ее становится в избытке, и она разлагается на воду и углекислый газ, который выделяется в атмосферу. При этом также сдвигается равновесие между карбонатами и гидрокарбонатами металлов в сторону гидрокарбонатов. В итоге происходит восстановление рН до начального нейтрального уровня.

С другой стороны, если система защелачивается, и в ней уменьшается количество ионов водорода, то смещение цепочки равновесий происходит в обратную сторону, и оно сопровождается дополнительным поглощением углекислого газа из атмосферы и выделением большего количества нерастворимых карбонатов кальция и магния. При этом также происходит восстановление рН до первоначального уровня.

Так как, и углекислый газ в атмосфере, и известняк в океане содержатся в достаточном количестве, то это является гарантией работоспособности карбонатно-бикарбонатного буфера.

Проиллюстрировать процессы, происходящие при работе карбонатно-бикарбонатного буфера, можно на нижеприведенном рисунке.

Содержание в воде кальция и магния

Кальций является важнейшим элементом в обеспечении жизнедеятельности гидробионтов в мировом океане. В океанических водах кальция содержится примерно 420 мг/л. Содержание его в воде морского аквариума находится в диапазоне 380-450 мг/л. Также в воде присутствует магний. Его количество больше (1250-1350 мг/л), но в биологических и химических процессах, протекающих в океане и в морских аквариумных системах, кальций участвует в большей степени. Кальций и магний, в первую очередь, определяют такие свойства морской воды, как щелочность и карбонатная жесткость. Под щелочностью морской воды понимается свойство морской воды, связанное с содержанием в ней анионов слабых кислот и катионов эквивалентных этим кислотам. Численно она определяется количеством сильной кислоты, добавляемой в систему, достаточной для того что бы «сломать» карбонатный буфер и довести рН до величины 5,5-5,7.

Данное понятие щелочности морской воды (Alkalinity) является количественным показателем и отличается от понятия щелочной реакции среды, определяемой показателем рН. Единицы определения щелочности мгэкв/л. В природной морской воде этот показатель колеблется от 2,5 до 3,5 мгэкв/л., который может быть рекомендован для рифовых аквариумов.

Другим параметром морской воды, в котором принимают участие кальций и магний, является карбонатная жесткость, которая отражает содержание в воде карбонатов и бикарбонатов этих металлов. Как при определении щелочности, так и жесткости имеет место нейтрализация кислот. И когда вода титруется, то шкала может быть либо в единицах щелочности либо в единицах карбонатной жесткости. Щелочность и карбонатную жесткость иногда считают довольно близкими понятиями. Отличие заключается в том, что карбонатная жесткость учитывает только анионы, содержащие углерод, а щелочность — анионы других легких (помимо угольной) кислот. Так как в морской воде соединения углерода составляют порядка 96% общей щелочности, то аналогия между двумя этими понятиями не считается большой ошибкой. Единицами измерения жесткости являются: немецкие градусы dkH, мэкв/л, ppm, которые соотносятся следующим образом: 1 мэкв/л = 2,8 dKH = 50 ppm СаСО₃.

Соленость

Солёность — это общее количественное содержание солей в воде. Единицы измерения — «‰» (промилле). На практике определяется путем замера плотности ареометром, который тарирован на определенную температуру. Единицы плотности с помощью таблицы переводится в промилле. Обычная плотность аквариумной воды 1,022-1,024.

Электропроводность

Измеряется в морской воде в миллисименсах. Связана с соленостью воды. Используется в различном автоматическом оборудовании для контроля солености воды. Для замера используются приборы кондуктометры. Принцип действия прибора основан на прямой зависимости электропроводности воды (силы тока в постоянном электрическом поле, создаваемом электродами прибора) от количества растворенных в воде соединений. Позволяют измерять электропроводность любой воды, от пресной до сверхсоленой.

© Аква Лого
Евгений Константинов

Поля, отмеченные знаком * , обязательны для заполнения.

Источник

Морская

Большая часть нашей планеты покрыта бескрайними морями и океанами. Несмотря на то, что использовать морскую воду для питья или решений промышленных задач невозможно, она приносит пользу человеческому организму.

Из-за обилия минералов природного происхождения морская вода способна предотвращать болезни и купировать опасные недуги.

Что это такое?

Морская вода – это вода морей и океанов. Из-за обилия солевых примесей и различных минералов, она практически непригодна к использованию в бытовых и промышленных целях.

Вместе с тем, это мощный источник полезных веществ, которые положительно влияют на организм человека при правильном использовании.

Как образуется?

На этот вопрос однозначного ответа не существует. Ученые до сих пор не определили, как образовывается морская вода.

Существует несколько теорий:

Вулканическая активность. Считается, что формирование солености воды началось во времена, когда жизни не существовало.

Обилие вулканов способствовало выбросам брома, фтора и хлора (основные составляющие магмы), из-за чего на планете начались кислотные доджи. С течением времени кислоты вступали в реакции с щелочными компонентами, образовывая соли.

Тектоническая активность земной коры. Земная кора способна двигаться, из-за чего в воду попадают соли и прочие химические элементы. Они растворяются, создавая морскую воду.

Реки и другие водоемы. Вода в реке или озере также имеет соли в небольших концентрациях. При попадании в море, речная вода начинает испаряться под действием высоких температур, а солевые отложения остаются, из-за чего их концентрация растет.

Чем отличается от речной?

Главное отличие состоит в наличии примесей солей. Речная характеризуется высоким уровнем пресности, в ее составе не более 0,1% соли. Морская содержит большое количество солевых соединений (35 гр на 1 л).

Основой воды выступают хлориды (88,7%) и сульфаты (10,8%). В пресной этих компонентов 5% и 10% соответственно. В то же время речная вода состоит на 60% из карбонатов, тогда как в морской их не более 0,3%.

Различается пресные и морские воды следующими нюансами:

1. Обилие солей в воде приводит к химическим реакциям с металлами, из-за чего она становится ядовитой для животных.
2. Морская вода имеет большую массу в сравнении с речной. Из-за этого плавать в море намного проще, так как тело человека выталкивается наверх.
3. Речная вода закипает быстрее. При нагреве морская вода избавляется от солей, после чего начинает испаряться. Этот процесс довольно длительный. Испарение речной воды осуществляется быстрее из-за минимального содержания солей.
4. Пресная вода замерзает при температуре 0 С. Для морской воды этот показатель составляет от -0,8 до -2 С.

Почему она синяя?

В небольших количествах вода представляет собой бесцветную субстанцию. В морях из-за объема воды она приобретает другое цветовое оформление.

На это влияет несколько факторов:

1. Облачность, состояние погоды. Вода способна отзеркалить цвет неба над собой. Именно поэтому в странах с теплым климатом цвет морей имеет лазурный оттенок, а в регионах с холодной погодой – серый.
2. Поглощение солнечных лучей. Вода в большом количестве поглощает солнечные лучи. Так как самые короткие имеют голубой окрас, при проникновении в воду они рассеиваются во всех направлениях, создавая эффект окрашивания.

Подробная статья о цвете морей тут.

Химический состав

Состав воды богат на различные минералы, положительно влияющие на все функции организма человека.

• калия;
• фтора и брома;
• натрия и йода;
• кальция;
• серы и стронция.

Состав морской воды сопоставим с человеческой кровью. Все элементы, представленные в ней, имеют уникальную ионизированную форму.

Благодаря этому полезные компоненты беспрепятственно проникают через клеточные барьеры, насыщая организм минеральными элементами.

Физические свойства

Состав морской воды отличается от пресной, потому ее физические свойства проявляют разнообразные отличия.

Согласно исследованиям вода из моря состоит из:

• 88,7% хлоридов;
• 10,8% сульфатов;
• 0,3% карбонатов;
• 0,1% прочих веществ, включая аурум, азот, фосфор, кремний и т.д.

Жесткость

Жесткостью воды называют определенное свойство, которое напрямую зависит от наличия в составе соединений магния и кальция.

Эти элементы относят к числу тяжелых металлов, способных образовывать осадок, который трансформируется в прочные отложения. Параметр определяет степень пригодности воды к использованию в бытовых и промышленных целях.

По уровню жесткости делится на несколько категорий:

• очень мягкая (1-1,5 мг экв/л);
• мягкая – 1,5-4 мг;
• средней жесткости – 4-8 мг;
• жесткая 98-12 мг;
• очень жесткая – свыше 12 мг.

Морская вода относится к последней категории из-за чрезмерного содержания солей тяжелых металлов.

В зависимости от конкретного моря параметр может колебаться от нескольких десятков до сотен мг экв/л.

Показатель pH демонстрирует наличие кислотных и щелочных свойств. В зависимости от условий взятия проб, солености морской воды и прочих параметров (температурная среда, климатические условия, наличие течений, осадки и т.д.) уровень pH морской воды колеблется в пределах 7,5-8,5, что соответствует слабощелочной реакции.

Соленость

Средний показатель солености составляет 35 промилле. Это значит, что на 1 л приходится 35 г соли.

Этот параметр является усредненным, так как содержание солей в различных морях отличается.

Соленость воды в прибрежных зонах редко превышает 33 промилле, в то время как вдали от берегов значение достигает средневзвешенного результата.

В зонах пассатных ветров, на экваторе и регионах с низким показателем осадков соленость резко повышается, может достигать до 38 промилле. На глубине более 1000 м этот параметр составляет 35 промилле.

Больше информации о солености воды здесь.

Формула

Из-за наличия в воды большого количества солей и химических соединений, определить для нее формулу невозможно. В химических расчетах используется стандартная формула – H2O.

По сути, морская вода представляет собой обычную H2O с большим содержанием различных минеральных веществ естественного происхождения. Молекула состоит из двух атомов водорода и одного кислорода.

От чего зависит уровень?

Уровнем воды в море положение поверхности океана относительно условной точки отсчета. При этом понимается, что вода находится в идеальном состоянии, приливы, отливы, волны не учитываются.

Этот параметр определяется исходя из субъективных данных. Условная точка отсчета при необходимости может быть смещена. Уровень воды не является стабильной величиной, он постоянно изменяется.

На это влияют такие причины:

• нагрев и охлаждение поверхности;
• резкие перепады атмосферного давления;
• обильные осадки;
• испарения воды с поверхности;
• таяние ледников.

Уровень морской воды понимается как «нулевая» отметка, от которой происходит замер высоты на суше.

В зависимости от конкретного региона, он может колебаться. В странах бывшего СССР, и Польше абсолютную высоту суши определяют исходя из многолетнего уровня Балтийского моря. В странах Западной Европы расчеты проводят по Амстердамскому футштоку.

Как сделать из пресной?

Человечеству известно множество способов опреснения морской воды, в результате чего ее можно использовать для бытовых нужд и питья. Обратный процесс существует, однако имеет множество нюансов.

Чтобы получить морскую воду, необходимо в пресную добавить различные соли. Самый простой вариант, смешать пресную воду с морской солью для ванн без химических отдушек. В продаже можно встретить соль «Для морского аквариума». Смешение с пресной водой поможет создать полноценную морскую воду.

Идеальная основа для получения морской воды – дистиллированная вода. В ней отсутствуют опасные компоненты, потому она готова к засолке.

Подробнее о том, как сделать морскую воду из пресной читайте здесь.

Польза и вред для человека

Эксперты утверждают, что морская вода – не только источник ценных минералов. Благодаря наличию в составе различных солей, она используется для лечения хронических патологий. Уникальные свойства морской воды помогают эффективно справиться с различными заболеваниями:

1. Ларингит, ангина, тонзиллит и т.д. Ежедневное полоскание горла раствором морской воды предотвратит развитие воспалительных процессов, нейтрализует возможные обострения недугов.
2. Промывание носовой полости способствует уничтожению бактерий, нормализирует отхождение слизи. Поэтому процедуру назначают лицам, имеющим проблемы с гайморитами и хроническими ринитами.
3. Морская вода – естественный источник брома. Препараты на ее основе назначают при патологиях нервной системы, бессоннице, стрессах и переутомлении.
4. Регулярное купание в море помогает избавиться от аллергических реакций на коже, способствует очищению эпидермиса, снимает зуд и покраснение.
5. Наличие солей помогает расслабить сосудистые и мышечные спазмы, нормализирует кровообращение и артериальное давление.

Несмотря на очевидные полезные свойства воды, она может нанести серьезный вред человеку при несоблюдении правил и рекомендаций:

1. Морская вода – источник йода, потому людям с заболеваниями щитовидной железы не рекомендуется долго находиться возле нее.
2. Морской воздух опасен для детей, страдающих инфекционными недугами бронхолегочной системы. Под воздействием солей приступы бронхоспазмов усиливаются.
3. У некоторых людей диагностируется аллергия. Она проявляется в появлении крапивницы, увеличении температуры.
4. Избыток морской воды плохо сказывается на состоянии волос и кожи головы. При высыхании на солнце образуется слой солей, которые высушивают кожу, делают волосы ломкими и сухими, стимулируют скорое выпадении волос.
5. Не рекомендуется отдыхать на море гражданам, страдающим гипертонией, варикозом, высокой температурой, заболеваниями почек.

Что еще нужно знать о пользе и вреде морской воды читайте здесь.

Что такое внутренние морские воды и как они регулируются?

Внутренние морские воды – это воды, расположенные между берегом и исходными линиями, от которых отсчитывается ширина территориального моря. Это часть водной территории государства.

К морским водам внутреннего типа относят:

• воды островных государств, расположенных в стороне от исходных линий отсчета;
• территория портов;
• заливы, берега которых принадлежат одной стране (при условии, что ширина не превышает 24 мили);
• исторические моря и заливы.

Вопрос принадлежности регламентируется соответственно Конвенции ООН по морскому праву.

В документе указано, что территориальные воды составляют 12 миль (22,2 км) от линии берега. Исключительная экономическая зона, в пределах которой государство имеет право проводить любую деятельность, составляет 200 миль (370,4 км).

Об использовании и охране внутренних вод наша статья здесь.

Самое чистое и грязное море

Уровень чистоты морей зависит от множества факторов, основных из которых является жизнедеятельность человека. Рост промышленности и сброс мусора в воду повышают уровень загрязнения морей.

Самым чистым считается море Уэдделла, расположенное у берегов Антарктиды. Благодаря отсутствию экономической деятельности поблизости, вода в нем имеет кристально прозрачную и чистую воду.

Самое грязное море планеты определить сложно. Эксперты относят в эту категорию:

1. Мексиканский залив. В воды постоянно попадают удобрения, нитраты и фосфор. Кроме того, это море лидер по количеству нефтяных загрязнений, из-за чего рыбы умирают от бактериального заражения.
2. Средиземное море. Ежегодно сюда попадает 650 млн. т мусора и 230 млн. т отравляющих веществ. Это делает его одним из самых грязных в мире.
3. Южно-Китайское море. Основная проблема здесь – неконтролируемый выброс мусора и различных отходов. Кроме того, в Южно-Китайском море большое количество ядовитых водорослей, из-за которых периодически вода здесь становится красной.

Рейтинг самых грязных морей в мире подробно представлен в нашей статье.

Заключение

Невозможно представить жизнь без морской воды. Наша планета на 71% состоит из морей и океанов. Они обеспечивают человечество рыбой и различными минеральными веществами. Морская вода – ценнейший источник полезных микроорганизмов. С ее помощью можно предотвратить множество опасных заболеваний.

Источник