дистиллированной водой. Раствор имеет красный цвет. При добавлении капли его к воде, имеющей карбонатную жидкость, она окрашивается в желтый цвет. Добавляя раствор в воду по каплям (при постоянном помешивании) до получения оранжевой окраски и считая капли, измеряют карбонатную жесткость. Одна капля раствора эквивалентна 0,5°.
Для смягчения водопроводной воды ее разбавляют в нужной пропорции дистиллированной или химически обессоленной, измеряя при этом полученный результат или пользуясь данными, приведенными в таблице 1.
| Нужная жесткость воды
Исходная жесткость воды | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15
3 | 1000 | 1333 | 1666 | 2000 | 2333 | 2666 | 3000 | 3333 | 3666 | 4000
4 | — | 500 | 750 | 1000 | 1250 | 1500 | 1750 | 2000 | 2250 | 2500 | 2750
5 | — | — | 200 | 400 | 600 | 800 | 1000 | 1200 | 1400 | 1600 | 1800 | 2000
6 | — | — | — | 166 | 333 | 500 | 666 | 833 | 1000 | 1168 | 1333 | 1500
7 | — | — | — | — | 142 | 285 | 428 | 571 | 714 | 857 | 1000 | 1143
8 | — | — | — | — | — | 125 | 150 | 375 | 500 | 625 | 750 | 875
9 | — | — | — | — | — | — | 111 | 222 | 333 | 444 | 556 | 667
10 | — | — | — | — | — | — | 100 | 200 | 300 | 400 | 500
11 | — | — | — | — | — | — | — | 91 | 182 | 273 | 364
12 | — | — | — | — | — | — | — | — | 83 | 167 | 250
Если нужно увеличить жесткость воды, лучше воспользоваться так называемой гипсовой водой. Для ее приготовления 2 г гипса (можно технического) размешивают в 1 л воды, дают отстояться в течение 2–3 суток, временами перемешивая раствор.
После отстоя гипсовую воду сливают и добавляют к мягкой воде. Жесткость полученной гипсовой воды лежит в пределах 75°.
Активная реакция воды (рН). Эта величина зависит от концентрации в растворе (воде) водородных ионов.
Для измерения рН промышленность выпускает электронный прибор, называемый рН-метром. Однако стоимость его высока, да и пользоваться им довольно сложно, так как прибор требует периодической проверки специальной сервисной аппаратурой. Аквариумисту проще применять для измерения рН так называемый колориметрический метод, основанный на свойствах некоторых красителей (индикаторов) изменять свой цвет при различной величине рН.
Химическая промышленность выпускает наборы таких красителей для определения рН от 0,1 до 13. Каждый индикатор в этом наборе дан в количестве, необходимом для приготовления 100 мл рабочего раствора. К набору приложена инструкция по их приготовлению. Аквариумистов интересует не весь предел измерения рН, а только часть его от 5 до 8. Для этих целей достаточно два индикатора — бромкрезоловый пурпуровый, меняющий цвет от желтого (при рН 5, 2) до пурпурово-фиолетового (при рН 6, 8), и феноловый красный, меняющий цвет от желтого (при рН 6, 8) до красного (при рН 8). Ампулу индикатора, взятого из набора, или навеску 0,1 г растворяют в 20 мл теплого спирта и доводят до 100 мл дистиллированной водой, 2 капли раствора добавляют к 5 мл воды, активную реакцию которой измеряют, и по изменению окраски судят о величине рН.
Для большей точности измерений пользуются цветной шкалой, которую несложно изготовить самостоятельно, раскрасив колонки гуашью или акварелью и пользуясь при этом как эталоном буферными растворами.
Буферный раствор для построения цветной шкалы готовят следующим образом. Точную навеску в 21,008 г чистого вещества марки X. Ч. лимонной кислоты растворяют в объеме до 1 л дважды дистиллированной воды и обозначают как раствор «А». Далее 35, 628 г натрия фосфорнокислого двузамещенного также растворяют в объеме до 1 л дважды дистиллированной воды и обозначают как раствор «Б». Оба раствора помещают в микробюретки и в небольшую пробирку, с которой будут работать и дальше, последовательно готовят по 5 мл буферного раствора с заданным рН, как указано ниже:
| Раствор, мл
рН | «А» | «Б»
5,2 | 2,32 | 2,68
5,4 | 2,22 | 2,78
5,6 | 2,10 | 2,90
5,8 | 1,98 | 3,02
6,0 | 1,85 | 3,15
6,2 | 1,70 | 3,30
6,4 | 1,54 | 3,46
6,6 | 1,37 | 3,63
6,8 | 1,14 | 3,86
7,0 | 0,89 | 4,11
7,2 | 0,66 | 4,34
7,4 | 0,46 | 4,54
7,6 | 0,32 | 4,68
7,8 | 0,22 | 4,78
8,0 | 0,14 | 4,86
К полученным в пробирке 5 мл смешанного буферного раствора добавляют 2 капли индикатора и, подбирая цвет, рисуют цветную шкалу. Разумеется, что для рН 6, 8 добавляют 2 капли бромкрезолпурпура, а для рН от 6, 8 до 8 — фенолового красного. Далее при всех измерениях пользуются той же пробиркой, в которую наливают 5 мл испытуемой воды и 2 капли индикатора, а затем сравнивают с изготовленной цветной шкалой. Цветную шкалу нужно делать при дневном свете или при лампе дневного света (ЛД), держа пробирку с эталонным цветом над листом белой бумаги. Измерения по цветной шкале можно делать при любом свете.
Кроме того, промышленностью выпускается прибор Алямовского для определения рН почвы, который как нельзя лучше подходит для определения рН воды в интервале от 4 до 7, 8 с точностью 0,1. Его несложно изготовить и самостоятельно. Для этого из стеклянной трубки диаметром 15Х 0, 8 мм изготавливают 25 пробирок длиной 100 мм. Возможен и другой диаметр трубки, но все 25 пробирок должны быть одинаковы;
20 из них понадобятся для изготовления цветной шкалы и поэтому должны быть подготовлены под запайку. Можно пробирки после наполнения закрыть пробками и залить эпоксидной смолой. Остальные 5 пробирок будут рабочими. Затем надо приготовить индикатор. К прибору Алямовского он готовится так: 0,01 г метилового красного растворяют в 30 мл этилового спирта, затем добавляют 0, 74 мл 0,05 и раствора едкого натра (0, 2 г едкого натра в 100 мл воды) и доводят до 50 мл дистиллированной водой. Далее 0,04 г бромтимолового синего растворяют в 20 мл этилового спирта, добавляют 1, 28 мл раствора едкого натра, приготовленного, как было сказано выше, и разбавляют до 100 мл дистиллированной водой. Оба раствора сливают, получая 150 мл раствора смешанного индикатора к прибору Алямовского. Далее готовят цветную шкалу сравнения к этому прибору, но предварительно нужно приготовить четыре цветных раствора:
1. В 1 л 1 %-ного раствора соляной кислоты (HCl) — 10 г по массе на 1 л воды растворяют 59,5 г хлористого кобальта (CoCl×6H2O).
2. В 1 л 1 %-ного раствора соляной кислоты растворяют 45,05 г хлорного железа (FeCl2×6H2O).
3. В 1 л 1 %-ного раствора соляной кислоты растворяют 400 г хлорной меди (CuCl2×2H2O).
4. В 1 л 1 %-ного раствора соляной кислоты растворяют 200 г сернокислой меди (CuS04×5H2O).
Полученные растворы по 5–6 мл наливают в пробирки в соответствии с данными, приведенными в таблице 2, и запаивают. После этого прибор готов к работе.
Для измерения рН берут 5 мл исследуемой воды и добавляют в нее 0, 3 мл индикатора (7 капель), пробирку взбалтывают, не закрывая пальцем, и сравнивают окраску с цветной шкалой.
| Цветной раствор
рН | Вода дистиллированная | 1 | 2 | 3 | 4
4,0 | 9,60 | 0,30 | — | — | 0,10
4,2 | 9,15 | 0,45 | — | — | 0,40
4,4 | 8,05 | 0,65 | — | — | 1,30
4,6 | 7,25 | 0,90 | — | — | 1,85
4,8 | 6,05 | 1,50 | — | — | 2,45
5,0 | 5,25 | 2,80 | — | — | 1,95
5,2 | 3,85 | 4,00 | — | — | 2,15
5,4 | 2,60 | 4,70 | — | — | 2,70
5,6 | 1,65 | 5,55 | — | — | 2,80
5,8 | 1,35 | 5,85 | 0,5 | — | 2,75
6,0 | 1,30 | 5,50 | 0,15 | — | 3,05
6,2 | 1,40 | 5,50 | 0,25 | — | 2,85
6,4 | 1,40 | 5,00 | 0,40 | — | 3,20
6,6 | 1,40 | 4,20 | 0,70 | — | 3,70
6,8 | 1,90 | 3,05 | 1,00 | 0,40 | 3,65
7,0 | 1,90 | 2,50 | 1,15 | 1,05 | 3,40
7,2 | 2,10 | 1,80 | 1,75 | 1,10 | 3,25
7,4 | 2,20 | 1,60 | 1,80 | 1,90 | 2,50
7,6 | 2,20 | 1,10 | 2,25 | 2,20 | 2,25
7,8 | 2,20 | 1,05 | 2,20 | 3,10 | 1,45
8,0 | 2,20 | 1,00 | 2,00 | 4,00 | 0,70
Пользуясь бумажной цветной шкалой, добавим еще несколько граф для рН от 4,0 до 5,2.
| Раствор, мл
pH | «А» | «Б»
4,0 | 3,08 | 1,92
4,2 | 2,93 | 2,07
4,4 | 2,80 | 2,20
4,6 | 2,59 | 2,41
4,8 | 2,54 | 2,46
5,0 | 2,43 | 2,57
5,2 | 2,32 | 2,68
Изменить значение рН до необходимого уровня можно следующим образом: если рН выше необходимого значения, то воду можно подкислить, добавляя раствор пищевой лимонной кислоты; если ниже, то добавляют раствор пищевой (питьевой) соды.
Приготовление химически обессоленной воды. Химическое обессоливание воды основано на способности некоторых химических соединений, называемых ионитами, или ионообменными смолами, удерживать на поверхности ионы различных элементов и при определенных условиях обменивать их. Иониты, обменивающие катионы (положительно заряженные ионы), называются катионитами, а обменивающие анионы (отрицательно заряженные ионы) — анионитами. Пропуская воду, содержащую различные соли, в том числе кальций и магний, последовательно через катионит и анионит, можно получить обессоленную воду. При этом скорость протока и количество полученной обессоленной воды значительно превосходят процесс дистилляции. Практически это делается так: берут два сосуда (колонки), которые нетрудно изготовить из полиэтиленовых флаконов вместимостью 0, 5–1 л. В эти флаконы сверху встраивают пластмассовую воронку, а снизу — трубку. Положив на дно сосуда фильтровальную ткань или капроновую вату, для того чтобы зерна ионитов не вымывались через трубку, засыпают туда иониты.
В воронку верхней колонки наливают водопроводную воду (или 5 %-ный раствор чистой соляной кислоты при регенерации катионита, который прекратил способность обменивать катионы). В этой колонке катионы металлов, в том числе кальция и магния, обмениваются на катионы водорода (Н). Вода попадает в нижнюю колонку, где анионы кислотных остатков обмениваются на анионы гидроксильной группы.