Все химические реакции в клетках и тканях проходят в водной среде, важным свойством которой является рН или показатель кислотности. рН воды – это хрупкое равновесие, которое в природе поддерживается рядом факторов. В том числе, немаловажную роль играет углекислота, позволяющая безболезненно и с пользой повысить кислотность воды.
Немного истории
Ценность углекислых вод признавали еще древние римляне и греки, назвавшие газированную воду «Aqua Saltare» («танцующей» или «сельтерской»). Природные источники тщательно охранялись и служили местом паломничества. Углекислые воды стали первыми использоваться в курортной терапии и послужили основной для специальной науки – бальнеологии.
Только в 1767 году химику Джозефу Пристли удалось получить бутылочку газированной воды, принесшей ему мировую славу. Углекислота была получена ученым путем обогащения контейнера с водой газом, который образовывался при варке пива. Приятный слабокислый вкус газировки понравился горожанам, а Королевское общество присудило Пристли за изобретение специальную медаль.
Еще один английский химик Кавендиш установил высокую растворимость углекислого газа в воде, которая после этого становилась кислой. Первый сатуратор (аппарат для подкисления жидкости углекислым газом) был создан шведским химиком Бергманом в 1770 году.
С появлением первого аквариума в 1874 году и развитием аквауримистики гидробиологи задумались над созданием идеальной экосистемы в пределах стеклянной емкости. Было установлено, что водным растениям, рыбам и другим обитателям аквариума необходим определенный рН воды. И углекислота в этом природном балансе имеет свое предназначение.
Что такое рН и от чего зависит
В химии рН – это обратный логарифм концентрации ионов водорода. Также его называют показателем кислотности и щелочности среды, который варьируется в интервале от 1 до 14. Общепринятой считается следующая градация уровней рН:
-сильнокислая реакция (рН=1÷3)
-кислая (pH=3÷5)
-слабокислая (рН=5÷7)
-нейтральная (рН=7)
-слабощелочная (рН=7÷8)
-щелочная (рН=8÷10)
Чистая вода по химическому составу – сочетание положительных ионов водорода и отрицательных ионов гидроксила. Обычно их концентрации равны, что определяет нейтральную реакцию и рН=7. Если содержание ионов водорода преобладает, то вода приобретает более кислую среду. Если уменьшается – вода становится более щелочной.
В природе углекислота, выделяемая при дыхании растениями и живыми организмами, частично растворяется в воде с образованием слабой угольной кислоты. Ее молекулы быстро распадаются (диссоциируют) с образованием гидрокарбонат ионов и ионов водорода, повышающих кислотность воды. Именно таким естественным способом подкисляется дождевая и дистиллированная вода, имеющая слабокислую реакцию.
При уменьшении концентрации углекислого газа в воздухе и воде, ее реакция постепенно сдвигается в щелочную сторону. При этом микро и макроэлементы принимают форму, недоступную для усвоения растениями и животными. По этой причине контроль кислотности или рН показателя воды – важный процесс, для которого используются различные способы.
Преимущества углекислоты для изменения рН
Эффективный и недорогой способ подкисления воды – введение торфяного отвара. При этом существует риск загрязнения воды дубильными и прочими органическими веществами. В результате могут ухудшиться ее санитарно-гигиенические показатели.
Для изменения рН в кислую сторону нередко используются водные растворы соляной или серной кислот, дигидрофосфатов натрия или калия. Опасность этого метода – вероятность мгновенного и резкого сдвига рН, а также насыщения воды лишними ионами натрия, калия, фосфатов.
Углекислота в подкислении воды – беспроигрышный вариант. Слабые кислотные свойства образующейся угольной кислоты позволяют плавно уменьшить рН без резких колебаний и скачков. При этом макро и микроэлементы воды принимают доступную для усвоения химическую форму, а содержащийся в углекислоте углерод используется растениями для строительства клеток и тканей. Таким способом можно быстро и без опасных последствий приблизить рН воды к природному слабокислотному или нейтральному показателю.
Современные возможности
Углекислота – важный компонент в пищевой промышленности, медицине, фармацевтике, сельском хозяйстве, косметологи и курортной терапии. В настоящее время для обогащения жидкостей углекислым газом используют карбонизаторы – многофункциональные и высокопроизводительные сатураторы. Аппараты позволяют быстро получить углекислую воду и находят широкое применение в быту и промышленных масштабах.
Отдельного внимания заслуживает углекислота в аквариумном рыборазведении. Поддержка рН воды на необходимом уровне позволяет обеспечить обитателям аквариума оптимальные условия проживания. Чтобы сохранить рН на уровне 6-7, в аквариум необходима внешняя подача углекислоты. Для этой цели используются специальные установки с баллончиком углекислого газа и системой нагнетания.
Интересные факты
Показатель кислотности рН тесно связан с жесткостью воды, которая обусловлена содержанием гидрокарбонатов и карбонатов (солей углекислоты). Высокая жесткость определяет щелочную реакцию воды и выпадение нерастворимых карбонатов в виде осадка. Для подкисления жесткой воды углекислота потребуется в больших количествах, чем для умягченной воды.
Углекислый газ растворяется в воде в 50 раз быстрее кислорода. Бесконтрольное насыщение углекислотой ведет к быстрому изменению рН воды и чревато опасными последствиями для живых существ и растений. По этой причине рекомендуется подавать углекислый газ с небольшой скоростью и при постоянном измерении показателя среды с помощью специальных устройств – рН-метров.
В настоящее время сжиженная углекислота поступает к потребителю в герметичных маркированных баллонах, где газ находится под высоким давлением (не менее 70 атм). При испарении в нормальных условиях жидкой углекислоты массой 1 кг образуется более 500 л углекислого газа, который быстро вызывает дефицит кислорода в воздухе. По этой причине работа с углекислотой требует повышенных мер предосторожности.
В компании DP Air Gas углекислота имеет высокую степень чистоты (очищена от сернистых и других примесей) и транспортируется в прочных, технически надежных емкостях. Резервуары оснащены специальным вентилем для дозированного потребления газа и отвечают всем требованиям безопасности. О качестве продукции свидетельствует сертификат ISO 9001:2008. Более подробная информация о продукции размещена на сайте компании.
