Кислотно-щелочное равновесие воды. На что влияет и зачем нужно знать рН питьевой воды

От показателя кислотности pH воды зависит качество и длительность жизни питомцев, а значит каждый аквариумист должен позаботиться и узнать подробнее о водородном показателе.

Что такое pH

Водородный показатель или pH — величина, обозначающая логарифм концентрации ионов водорода с отрицательным знаком. Если говорить проще, то водородный показатель — это количество моль на один литр ионов водорода. Водородный показатель зависит от количества моль, а значит уровень pH падает, т.к. количество моль ионов уменьшается, и уровень pH растет при увеличении количество молей.

Низкий уровень pH в аквариуме означает высокую концентрацию ионов водорода, а высокий уровень возникает при переизбытке ионов гидроксида, поэтому вода становится щелочной.

Шкала pH

pH воды в аквариуме колеблется от 0 до 14.

Карбонатная жесткость kh

Карбонатная жесткость — мера жесткости жидкости, определяемая количеством карбонатных анионов, растворенных в воде карбонатов кальция и магния. Связь между pH и kh прямая и тесная, потому что от этого зависит показатель углекислого газа. Углекислый газ накапливается и вызывает заболевания рыб. При недостаточной аэрации или перенаселенности концентрация углекислоты становится опасной для рыб. Норма углекислоты составляет 2–3,5 мг/л.

Как pH влияет на жителей аквариума

Большинство видов рыб относятся к несоответствию кислотности воды в аквариуме, если разница не слишком значительная. Но при размножении, например, икромечущих рыб, обязательным условием успешного разведения считается снижение pH в аквариуме.

Но некоторым видам нужен особенный pH. Рыбы из Амазонки и Африки лучше чувствуют себя в подкисленной воде при водородном показателе меньше 7. Морские рыбы живут в более щелочной среде с уровнем кислотности 7,5–8.

При описании условий содержания часто упоминают жесткую или мягкую воду. Жесткой вода считается при водородном показателе больше 8,5, а мягкой меньше 6,5. Ни жесткая, ни мягкая вода не полезны, выбирать лучше промежуточные варианты.

Отрицательное действие оказывают аммиак и ионы аммония, которые сопутствуют высокой кислотности. Аммиак выделяется из жизнедеятельности рыб. Для снижения концентрации аммиака помогут мощные фильтры или замена части жидкости.

Аммиак с помощью бактерий преобразовывается в нитриты, а после в нитраты, которые губительны для организма рыб. Чтобы определить уровень содержания нитратов, приобретите в зоомагазинах специальные тесты.

Каков нормальный pH воды

Нормальным водородным показателем считается примерный показатель кислотности крови рыб (7–7,5). Примерно этому показателю соответствует норма pH чистой жидкости без примесей.

Пресноводный аквариум

В пресноводных аквариумах изменяют какой-то параметр постепенно. Для этого часть свежей жидкости наливают в отдельный резервуар и дают некоторое время настояться. Если у пресной воды низкая кислотность, то в жидкость добавляют пищевую соду, которую заранее тщательно размешивают и отстаивают.

Для окисляемости аквариумной жидкости используют ортофосфорную или соляную кислоту в малых дозах.

Морской аквариум

У морских обитателей уровень pH аквариумной воды важен и даже небольшие отклонения приведут к нарушению нормального состояния рыб. Оптимальный показатель pH — 8,2. Изменение водородного показателя не только прямо влияет на организмы рыб, но и косвенно. При понижении щелочности происходит кальцификация, затормаживающая построение скелета.

Щелочность повышается с помощью кальциевого реактива вместе с углекислым газом.

Но высокий pH снизить не так легко. При этом обязательно учитывайте уровень кальция, ведь резкие изменения этого показателя принесут больше вреда, чем повышенная щелочность.

Способы повышения pH

Простой способ повышения кислотности воды — добавление на дно камней и гравия, повышающие значение pH. Обычно такие камни советуются тропические обитателям.

Уровень pH поднимает и процесс фотосинтеза. Если в аквариум попадает много света и высажено большое количество растений, то уровень кислотности быстро увеличивается. Но фотосинтез лучше не выбирать при необходимости повысить pH в аквариуме, потому что этот процесс непросто контролировать.

Поднять уровень кислотность с помощью арагонита намного проще. Этот минерал богат кальцией и при уровне pH=7,8 начнет растворяться.

Повышает водородный показатель еще коралловый песок, но он растворяется при pH=8.

Способы снижения pH

Понизить pH воды в аквариуме поможет натуральный торф, но подходит только темно-коричневый торф. Перед добавлением варится в чистой воде.

В снижении pH хороша фосфорная кислота, которая часто входит в состав коммерческих средств для поддержания кисло-щелочного баланса.

Более народными способами снизить pH воды считаются использование дубовой коры или соцветий ольхи. Их отваривают и часто проводят тесты pH, чтобы не слишком понизить pH в аквариуме.

Снизить pH также можно при использовании крошек торфа или размещение на дне коряги.

Измерение pH воды

Проверять pH воды — обязательное правило для обеспечения здоровой жизнедеятельности рыб. Особенно эти тесты помогают при проверках для водопроводной жидкости, ведь часто она не соответствует нормам безопасности.

Основные способы измерения pH:

• Лакмусовая бумага. Эти тест-полоски определяют кислотность/щелочность по изменению цвета. В кислой среде лакмусовая бумага окрашивается в красный, а в щелочной — в синий цвет.
• pH-метр. Применяется в ситуациях, когда важно более точно определить pH воды.

pH контроллер для аквариума

pH контроллер способен не только измерить pH воды в домашних условиях, но и автоматически понизить или повысить кислотность/щелочность по заранее установленным значениям. Контроллер заменяет все приборы для измерения уровня водородного показателя и поддерживает постоянную комфортную для рыб кислотность или щелочность.

Выводы

От содержания кислотности или щелочности в жидкости зависит здоровье, поддержание баланса организма и даже жизнь подводных обитателей. Этот показатель влияет не только прямо, но и косвенно — кислотно-щелочной баланс позволяет протекать химическим и биологическим реакциям. Поэтому поддержание этого баланса и определение pH воды — одно из важных обязанностей всех аквариумистов.

Часто на этикетках товаров можно встретить надпись «не нарушает pH-баланс», а из рекламы услышать информацию о важности показателя pH. Так что же на самом деле представляет собой этот pH, почему он так важен и какую роль играет в нашей повседневной жизни?  

Читайте в этой статье:

Что такое pH и какая его норма для воды

Как измерить pH воды

pH в организме человека

Определение и норма pH для воды

pH — это водородный показатель вещества, который отражает его кислотность. Аббревиатура образована от лат. potentia hydrogeni — сила водорода. Уровень pH отвечает за свойства и качество воды. Нормальным и оптимальным показателем уровня pH питьевой воды считается промежуток от 7,0 до 8,0. Такую воду ещё называют нейтральной. Если показатель будет выше 7, то вода будет иметь кислую реакцию, а при пониженном показателе (меньше 7) — щелочную. 

Таким образом, различают следующие воды: слабощелочные, щелочные, сильнощелочные, слабокислые, кислые, сильнокислые и нейтральные. Для каждого вида воды есть свой pH-показатель:

сильнокислые воды < 3 (лимонный сок)

кислые воды 3 — 5 (пиво, вино, апельсиновый сок)

слабокислые воды 5 — 6.5 (чёрный кофе, молоко)

нейтральные воды 6.5 — 7.5 (чистая вода при от 100 до 22°С)

слабощелочные воды 7.5 — 8.5 (чистая вода при 0°С)

щелочные воды 8.5 — 9.5 (раствор пищевой соды)

сильнощелочные воды > 9.5-11 (хлорная известь, нашатырный спирт)

Показатель pH 0 — это уже кислота, а pH больше 14 — щелочь.  

В составе щелочной воды преобладают натрий, гидрокарбонатные ионы и магнезия, что смещает её кислотность в щелочную сторону и придаёт ей иные свойства.

Для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9 единиц. Если человек будет употреблять воду с отклонением нормы показателя, то это плохо скажется на его здоровье и самочувствии. 

Измерение уровня pH

Измерение возможно с помощью специальных индикаторов или с помощью специального электронного измерителя (его называют рН-мером). Однако, наиболее популярным методом измерения является лакмусовый индикатор. 

Принцип действия таков: небольшое количество воды наливается в одноразовый стаканчик или специальную пробирку (иногда идёт в наборе с тестом) и в неё капается несколько капель реактива. При взаимодействии с водой образуется определённый цвет (в зависимости от уровня pH воды). Расшифровать результаты довольно просто — в комплекте есть специально разработанная колориметрическая шкала с указанием значений pH.

Достаточно просто сравнить цвет тестируемой воды (или любой другой жидкости) с колориметрической шкалой и определить уровень pH в воде. 

Норма pH для поверхностных водных систем составляет 6,5–8,5, а для подземных — 6–8,5.

Уровень pH и здоровье

В нашем организме очень важно поддерживать водно-солевой и кислотно-щелочной баланс. От этого зависит здоровье и самочувствие человека. Если уровень кислотности в нашем организме повысится, то усилится рост патогенной флоры (благоприятной среды для множества бактерий). В щелочной среде они как правило, не выживают. 

В организме человека много биологических жидкостей — кровь, желудочный сок, моча, слюна т.д. Врачи часто определяют их уровень pH для проверки здоровья пациента и диагностирования болезни. Например, при заболевании гастритом человек обязательно должен знать, какой именно у него гастрит: с повышенной или пониженной кислотностью — от этого зависят методы лечения и самочувствие больного. 

Для того, чтобы поддерживать оптимальный кислотно-щелочной баланс в организме, здоровому человеку нужно правильно питаться и пить чистую качественную воду с нормальным нейтральным или слабощелочным уровнем pH.

Будьте здоровы! 

© Журнал «Аква Мелоди»

Дата публикации: 26.06.2019 

Вода для тела является вторым по необходимости компонентом после воздуха. Все клетки, органы и ткани организма содержат этот важный компонент. Поэтому все вещества, изменяющие её состав влияют на весь организм в целом. Одним из важнейших показателей качества воды является водородный показатель — рН (по-русски произносится «пэ-аш»).

Что такое рН воды, как он появился (кто открыл) и зачем нужен

Водородный показатель является мерой активности ионов водорода, через которую количественно выражается кислотность жидкости. Он равен модулю (с противоположным знаком) десятичного логарифма активности водородных ионов, единица измерения — моль на один литр.

Понятие «водородный показатель раствора» и шкала рН были предложены в 1909 году датским химиком С.П.Л. Сёренсеном, руководителем химико-физиологической лаборатории Карлсберга в Копенгагене. Свои исследования учёный опубликовал одновременно в двух статьях, напечатанных в Германии и во Франции.

Уровень рН воды отражает её кислотно-щелочное равновесие, которое оказывает огромное влияние на биохимические реакции, протекающие в водной среде. Соответственно, от того, какую воду употребляет человек, зависит качество многих процессов в его организме. Так, например, концентрация ионов водорода в растворе зачастую влияет на биологическую активность нуклеиновых кислот и белков, их физико-химические свойства.

Справка: для большинства животных и растений, обитающих в воде, пригодным для жизни является специфический уровень кислотности. Даже незначительное её изменение приводит к их гибели. При значении водородного показателя ниже 4 или свыше 10 погибает почти вся рыба, а многие животные не выживают в среде, где рН менее 3 и больше 11.

Как измеряют рН воды и какие есть примеры показателя?

Для измерения кислотно-щелочного равновесия растворов широкое применение нашли несколько методик. Грубую оценку можно произвести при помощи индикаторов, измерить точно рН-метром или определить аналитическим путём — кислотно-основным титрованием.

• Для приблизительной оценки концентрации ионов водорода чаще всего применяют красители органического происхождения, цвет которых зависит от кислотности среды. Самыми распространёнными индикаторами являются: лакмус, метилоранж, фенолфталеин и др. Они способны находиться в двух формах различной окраски: в основной или в кислотной. При контакте с водой цвет каждого из красителей изменяется в своём интервале кислотности, составляющем обычно 1 — 2 единицы. Существуют индикаторные полоски как на основе одного из веществ-красителей, так и «универсальные» — со смесью из нескольких индикаторов. Преимущество этого метода — дешевизна, быстрота и наглядность исследования. Для того, чтобы узнать значение рН жидкости, необходимо лишь погрузить в неё индикаторную полоску и получившийся цвет сравнить со шкалой на упаковке. Но этот метод обладает достаточно большой погрешностью.
• При помощи специального прибора, рН-метра, можно измерять «водородный показатель» с большей точностью (до 0,01 единицы рН) и в более широком диапазоне. Пробу воды объёмом 20 — 30 мл отбирают в стакан или колбу. Затем датчик прибора, предварительно обмытый дистиллированной водой, погружают в раствор. Значение рН жидкости оценивают по шкале прибора. Точность измерений зависит от регулярной калибровки прибора с помощью стандартных растворов с заданной величиной рН. Данный метод точен, быстр, достаточно прост, но более затратен материально и требует наличия некоторых навыков работы с лабораторной техникой и химическими растворами.
• Точные результаты получают методом кислотно-основного титрования. Но его можно реализовать только в условиях лаборатории. К исследуемой жидкости по одной капле добавляют раствор заданной концентрации (титрант). Начинает протекать химическая реакция. При помощи индикатора выделяют момент, когда титранта достаточно для полного завершения реакции. По количеству добавленного титранта и его концентрации определяют кислотность исследуемого раствора.

В зависимости от значения рН воду подразделяют на следующие типы:

Какая должна быть нормальная рН у питьевой воды и почему?

Специалисты утверждают, что кислотно-щелочной баланс питьевой воды и человеческой крови (в здоровом организме — 7,5) должны быть примерно на одном уровне. Исходя из этого лучшей считается вода, обладающая кислотностью в пределах 7 — 7,5. Употребление такой жидкости положительно влияет на обмен веществ и кислородный обмен, повышает продолжительность и качество жизни.

Нарушение кислотно-щелочного равновесия внутренней среды человеческого организма пагубно сказывается на его здоровье. К примеру, сдвиг уровня рН в меньшую сторону может привести к ряду серьёзных патологий. Такое изменение говорит о том, что в организме развивается кислотная среда, при которой возможны болезни ЖКТ, нарушение обмена веществ и т.д. Чрезмерное повышение показателя ведёт к образованию щелочной среды, что также может вызвать ряд недугов — проблемы с пищеварением, снижение иммунитета и другие.

Интересно: кислотно-щелочное равновесие крови можно оценить по цвету конъюнктивы в уголках глаз. Если оно в норме, то конъюнктива ярко-розовая. Бледно-розовый оттенок свидетельствует о том, что рН сдвинут в сторону кислотности. Тёмно-розовая конъюнктива «говорит» о защелачивании крови. Изменения цвета слизистой оболочки глаз можно оценивать через 80 секунд после употребления внутрь тех или иных веществ.

Согласно СанПиН питьевая вода должна иметь рН из диапазона 6 — 9 единиц.

Вода с повышенной кислотностью весьма агрессивно действует на внутренние стенки металлических труб водопровода, увеличивая скорость их коррозии. В результате металлы и ржавчина растворяются в воде, следовательно свинца, меди и железа в ней становится больше. Регулярное употребление такой воды приводит к скоплению токсичных металлов в организме, в итоге возникают риски для здоровья.

ВАЖНО: При значении рН выше 11 вода может навредить здоровью человека — вызвать раздражение кожных покровов и слизистых оболочек.

Колебания уровня рН питьевой воды могут способствовать формированию на стенках труб биоплёнки, представляющей собой сообщество микроорганизмов (бактерий). Результатом взаимодействия биоплёнки с материалом трубы и продуктами коррозии становятся микросреды, которые изменяют микробиологические и химические показатели воды. Лабораторный анализ водопроводной воды с пониженной кислотностью может показать наличие цист патогенных бактерий.

СПРАВКА: Водородный показатель пресных речных вод обычно находится в пределах 6,5 — 8,5; атмосферных осадков — 4,6 — 6,1; воды из болота — 5,5 — 6,0; морской воды — 7,9 — 8,3. Таким образом, в природных условиях кислотно-щелочной баланс воды колеблется в допустимом диапазоне и не оказывает значительного влияния на её потребительские свойства.

Можно ли как-то повлиять на рН воды, которую мы пьем?

В домашних условиях кислотность питьевой воды можно регулировать используя водяные фильтры, в комплект которых входят специальные картриджи.

• Для понижения кислотности используют картриджи-минерализаторы. Они содержат медленно растворимые минералы, проходя через которые вода обогащается полезными щелочными элементами.
• Мембраны обратного осмоса, уменьшающие содержание минералов в воде, сдвигают уровень рН в сторону повышения кислотности. Ионообменные материалы природного (например, доломит) или синтетического (ионообменные смолы, находящиеся в водородной форме) происхождения также подкисляют воду.

Кислотно-щелочной баланс — один из основных показателей качества питьевой воды, его оптимальный уровень составляет 7 — 7,5. Каждому человеку важно следить за показателем рН потребляемой воды. Существующие методы диагностики позволяют оценить её кислотность даже в домашних условиях, а специальные фильтры — скорректировать показатель до нормального уровня.

Используемые источники:

• https://rybkies.ru/akvarium/ph-vody.html
• https://vam-voda.com/chto-takoe-ph-vody-i-na-chto-on-vliyaet
• https://ppmenu.ru/ph-water/