gummibaer
30.07.2005, 01:20
Hi
Ich hab mich entschlossen, einen Threat zu eröffnen, in dem ich die meisten wichtigen Wasserwerte im Aquarium erklären will. Vielleicht ist das ein kleine Hilfe für alle, die wöchentlich ihre Wasserwerte testen, aber nicht wissen warum :D
Vorweg möchte ich anmerken, dass ich kein Fischexperte bin. Ich werd also nur sehr spärlich Stellung dazu nehmen ob und warum bestimmte Werte für Fische schädlich sind oder nicht.
Außerdem wurde ich darauf aufmerksam gemacht, dass man nicht alle Zusamenhänge verstehen muss um erfolgreich Aquaristik zu betreiben. Das ist natürlich richtig. Dieser Threat ist also für Aquarianer (und solche die es werden wollen) gedacht, die sich für die Zusamnnehänge der Chemie im Aquarienwasser interessieren. Also wissenswert, aber keinesfalls notwendig. :D
Ich bitte darum, zu ergänzen was ich vergessen hab und zu berichtigen, wenn sich Fehler eingeschlichen haben.
Zum Begriff "Wasser"
Das was wir allgemein Wasser nennen, wird strenggenommen in der Chemie als "wässrige Lösung" bezeichnet. Denn die meisten von uns werden wohl nie reines Wasser zu Gesicht bekommen. Selbst in destiliertem Wasser sind verschiedene Gase gelöst. Denn sofort nach der Destilierung lösen sie sich darin. Aber weil es einfacher ist, nennen wir es Wasser und ich werd es auch in diesem Threat tun.
Zum Begriff "Ionen"
Ionen sind geladene Teilchen (positiv oder negativ) die im Wasser gelöst sind. In den meisten Fällen sind das gelöste Salze. Nur als Beispiel:
Löst man Speisesalz (NaCl) im Wasser, dann liegen im Wasser Na+ und Cl- Ionen vor. Die Ladungen schreibt man immer mit, um klarzustellen, dass es sich um Ionen handelt.
Na = Natrium (Metall)
Cl = Chlor (giftiges Gas)
Na+ = Natrium Ion
Cl- = Chlorid Ion (beide Ionen sind ungiftig!!!)
NaCl = Natriumchlorid (Speisesalz)
Wenn ich NaCl in Wasser löse ist weder Natrium, noch Chlor im Wasser. Strenggenommen auch kein Salz (NaCl) sondern "nur" die beiden Ionen.
Im Leitungswasser und im Aquarienwasser liegen sehr viele verschieden Ionen vor, manche werden hier im Threat noch vorgestellt. Wasser selbst hat keine elektrische Ladung. Und die Ionenladungen gleichen sich immer aus, sodass die gesamte Lösung auch keine Ladung hat.
Ionen sind für den pH-Wert, die GH, die KH und viele andere Faktoren im Wasser verantwortlich. Außerdem dafür, dass Wasser Strom leitet. Wenn es keine Ionen gäbe, könnten wir in der gefüllten Badewanne föhnen :D
Autoprotolyse des Wassers
Stellen wir uns aber einmal vor wir haben "reines Wasser" also keine Gase oder Ionen sind darin gelöst. Selbst dann könnte das Wasser eine sehr geringe Menge Strom leiten. Warum????
Ein (sehr geringer) Teil des Wassers reagiert miteinander. Und zwar in der Form, dass ein Proton (H+) von einem Wassermolekül auf ein anderes übergeht.
H2O + H2O ---> H3O+ + OH-
Das Wasser bildet also selbst Ionen (wenn auch nur sehr wenige).
pH-Wert
Eben diese Ionen (H3O+ und OH-) sind verantwortlich für den pH-Wert. Sind von beiden gleich viel vorhanden ist das Wasser neutral (pH 7), liegen mehr H3O+ Ionen vor ist es sauer (pH<7), liegen mehr OH- Ionen vor, ist das Wasser basisch (pH>7). Bei gleicher Temperatur (Standart 25 Grad) ist das Produkt der Anzahl der beiden Ionen immer gleich.
Also:
(Anzahl der OH- Ionen) * (Anzahl der H3O+ Ionen) = konstant
Und zwar unabhängig vom pH-Wert.
In der Chemie spricht man aber nicht von "Anzahl der Ionen", sondern von der Konzentration.
Also:
(Konzentration der OH- Ionen) * (Konzentration der H3O+ Ionen) = konstant
oder:
c(OH-)*c(H3O+)=konstant (c=Konzentration)
Dieser konstante Wert ist 10 hoch -14 mol²/l² (also 0,00000000000001 mol²/l²)
Wichtig ist, dass sich diese Produkt nicht ändert. Wenn sich also durch Zugabe einer Säure die Konzentration der H3O+ Ionen verdoppelt, halbiert sich die Konzentration der OH- Ionen.
Wie die meisten Aquarianer wissen, ist die pH-Skala logarithmisch. Das heißt mit jeder Einheit verändert sich der H3O+ und OH- Anteil um das 10-fache. Bei einer Änderung von pH 7 auf pH 8 verzehnfachen sich die OH- Ionen, von den H3O+ Ionen liegt nur noch ein Zehntel vor. Umgekehrt bei einer Veränderung von pH 7 auf pH 6.
Man kann also die Konzentration der H3O+ Ionen leicht am pH-Wert ablesen. Ist der pH-Wert 7 (neutral) ist die Konzentration 10 hoch -7; bei pH6 10 hoch -6 ...
der pH-Wert ist also der negative Logarithmus von c(H3O+).
Im Aquarienwasser wird der pH-Wert hauptsächlich von der gelösten Kohlensäre (H2CO3) und des im Wasser gelösten Hydrogenkarbonats (HCO3-) bestimmt.
Gelöstes CO2 reagiert mit Wasser zu Kohlensäure:
H2O + CO2 ---> H2CO3
Die Kohlernsäure reagiert weiter mit Wasser
H2CO3 + H2O ----> H3O+ + HCO3- Es bildet sich also ein Hydrogenkarbonat Ion
Hydrogenkarbonat Ionen reagieren in umgekehrter Reihenfolge mit Wasser:
HCO3- + H2O ----> H2CO3 + OH-
Kohlensäure wirkt also sauer (weil sich H3O+ bildet), Hydrogenkarbonat basisch, (weil sich OH- bildet).
Die H3O+ und OH- Ionen reagieren dann miteinander bis das Gleichgewicht wieder hergestellt ist.
H3O+ + OH- ---> H2O + H2O
Das ganze findet kein Ende, weil ja immer wieder Stoffe entstehen, die miteinander reagieren, weil aber irgendwann alle Reaktionen gleich schnell stattfinden, ist dann ein Gleichgewicht hergestellt und der pH-Wert ist konstant.
Wie er dann genau ausfällt kann man in Tabellen nachlesen. Z.B. bei dennerle.de, dann auf "Wasser" klicken (oben) und dann auf "CO2 Tabellen" (links).
Neben der Kohlensäure und den Hydrogenkarbonat Ionen können noch andere Stoffe den pH-Wert beeinflussen z.B. schwache Säuren, die über Torffilterung ins Wasser gelangen. Darauf will ich jedoch nicht näher eingehen.
Gesamthärte GH
Wie wir jetzt wissen sind Salze im Wasser gelöst und liegen dort als Ionen vor. Jedes Salz besteht aus einem oder mehreren positiv geladenen Ionen, und einem oder mehreren negativ geladenen Ionen. Die Ladungen gleichen sich immer aus. Bis auf wenige Ausnahmen sind die positiv geladenen Ionen Metallionen. Die Metallionen der zweiten Hauptgruppe bezeichnet man als Härtebildner. Relevant dafür sind jedoch nur Magnesium Ionen und Calcium Ionen (Mg2+ und Ca2+), weil die anderen (Strontium und Barium Ionen) im Wasser nicht oder nur in Spuren gelöst sind. Je mehr Magnesium und Calcium Ionen im Wasser vorliegen, desto "härter" ist es.
Ich hab mich entschlossen, einen Threat zu eröffnen, in dem ich die meisten wichtigen Wasserwerte im Aquarium erklären will. Vielleicht ist das ein kleine Hilfe für alle, die wöchentlich ihre Wasserwerte testen, aber nicht wissen warum :D
Vorweg möchte ich anmerken, dass ich kein Fischexperte bin. Ich werd also nur sehr spärlich Stellung dazu nehmen ob und warum bestimmte Werte für Fische schädlich sind oder nicht.
Außerdem wurde ich darauf aufmerksam gemacht, dass man nicht alle Zusamenhänge verstehen muss um erfolgreich Aquaristik zu betreiben. Das ist natürlich richtig. Dieser Threat ist also für Aquarianer (und solche die es werden wollen) gedacht, die sich für die Zusamnnehänge der Chemie im Aquarienwasser interessieren. Also wissenswert, aber keinesfalls notwendig. :D
Ich bitte darum, zu ergänzen was ich vergessen hab und zu berichtigen, wenn sich Fehler eingeschlichen haben.
Zum Begriff "Wasser"
Das was wir allgemein Wasser nennen, wird strenggenommen in der Chemie als "wässrige Lösung" bezeichnet. Denn die meisten von uns werden wohl nie reines Wasser zu Gesicht bekommen. Selbst in destiliertem Wasser sind verschiedene Gase gelöst. Denn sofort nach der Destilierung lösen sie sich darin. Aber weil es einfacher ist, nennen wir es Wasser und ich werd es auch in diesem Threat tun.
Zum Begriff "Ionen"
Ionen sind geladene Teilchen (positiv oder negativ) die im Wasser gelöst sind. In den meisten Fällen sind das gelöste Salze. Nur als Beispiel:
Löst man Speisesalz (NaCl) im Wasser, dann liegen im Wasser Na+ und Cl- Ionen vor. Die Ladungen schreibt man immer mit, um klarzustellen, dass es sich um Ionen handelt.
Na = Natrium (Metall)
Cl = Chlor (giftiges Gas)
Na+ = Natrium Ion
Cl- = Chlorid Ion (beide Ionen sind ungiftig!!!)
NaCl = Natriumchlorid (Speisesalz)
Wenn ich NaCl in Wasser löse ist weder Natrium, noch Chlor im Wasser. Strenggenommen auch kein Salz (NaCl) sondern "nur" die beiden Ionen.
Im Leitungswasser und im Aquarienwasser liegen sehr viele verschieden Ionen vor, manche werden hier im Threat noch vorgestellt. Wasser selbst hat keine elektrische Ladung. Und die Ionenladungen gleichen sich immer aus, sodass die gesamte Lösung auch keine Ladung hat.
Ionen sind für den pH-Wert, die GH, die KH und viele andere Faktoren im Wasser verantwortlich. Außerdem dafür, dass Wasser Strom leitet. Wenn es keine Ionen gäbe, könnten wir in der gefüllten Badewanne föhnen :D
Autoprotolyse des Wassers
Stellen wir uns aber einmal vor wir haben "reines Wasser" also keine Gase oder Ionen sind darin gelöst. Selbst dann könnte das Wasser eine sehr geringe Menge Strom leiten. Warum????
Ein (sehr geringer) Teil des Wassers reagiert miteinander. Und zwar in der Form, dass ein Proton (H+) von einem Wassermolekül auf ein anderes übergeht.
H2O + H2O ---> H3O+ + OH-
Das Wasser bildet also selbst Ionen (wenn auch nur sehr wenige).
pH-Wert
Eben diese Ionen (H3O+ und OH-) sind verantwortlich für den pH-Wert. Sind von beiden gleich viel vorhanden ist das Wasser neutral (pH 7), liegen mehr H3O+ Ionen vor ist es sauer (pH<7), liegen mehr OH- Ionen vor, ist das Wasser basisch (pH>7). Bei gleicher Temperatur (Standart 25 Grad) ist das Produkt der Anzahl der beiden Ionen immer gleich.
Also:
(Anzahl der OH- Ionen) * (Anzahl der H3O+ Ionen) = konstant
Und zwar unabhängig vom pH-Wert.
In der Chemie spricht man aber nicht von "Anzahl der Ionen", sondern von der Konzentration.
Also:
(Konzentration der OH- Ionen) * (Konzentration der H3O+ Ionen) = konstant
oder:
c(OH-)*c(H3O+)=konstant (c=Konzentration)
Dieser konstante Wert ist 10 hoch -14 mol²/l² (also 0,00000000000001 mol²/l²)
Wichtig ist, dass sich diese Produkt nicht ändert. Wenn sich also durch Zugabe einer Säure die Konzentration der H3O+ Ionen verdoppelt, halbiert sich die Konzentration der OH- Ionen.
Wie die meisten Aquarianer wissen, ist die pH-Skala logarithmisch. Das heißt mit jeder Einheit verändert sich der H3O+ und OH- Anteil um das 10-fache. Bei einer Änderung von pH 7 auf pH 8 verzehnfachen sich die OH- Ionen, von den H3O+ Ionen liegt nur noch ein Zehntel vor. Umgekehrt bei einer Veränderung von pH 7 auf pH 6.
Man kann also die Konzentration der H3O+ Ionen leicht am pH-Wert ablesen. Ist der pH-Wert 7 (neutral) ist die Konzentration 10 hoch -7; bei pH6 10 hoch -6 ...
der pH-Wert ist also der negative Logarithmus von c(H3O+).
Im Aquarienwasser wird der pH-Wert hauptsächlich von der gelösten Kohlensäre (H2CO3) und des im Wasser gelösten Hydrogenkarbonats (HCO3-) bestimmt.
Gelöstes CO2 reagiert mit Wasser zu Kohlensäure:
H2O + CO2 ---> H2CO3
Die Kohlernsäure reagiert weiter mit Wasser
H2CO3 + H2O ----> H3O+ + HCO3- Es bildet sich also ein Hydrogenkarbonat Ion
Hydrogenkarbonat Ionen reagieren in umgekehrter Reihenfolge mit Wasser:
HCO3- + H2O ----> H2CO3 + OH-
Kohlensäure wirkt also sauer (weil sich H3O+ bildet), Hydrogenkarbonat basisch, (weil sich OH- bildet).
Die H3O+ und OH- Ionen reagieren dann miteinander bis das Gleichgewicht wieder hergestellt ist.
H3O+ + OH- ---> H2O + H2O
Das ganze findet kein Ende, weil ja immer wieder Stoffe entstehen, die miteinander reagieren, weil aber irgendwann alle Reaktionen gleich schnell stattfinden, ist dann ein Gleichgewicht hergestellt und der pH-Wert ist konstant.
Wie er dann genau ausfällt kann man in Tabellen nachlesen. Z.B. bei dennerle.de, dann auf "Wasser" klicken (oben) und dann auf "CO2 Tabellen" (links).
Neben der Kohlensäure und den Hydrogenkarbonat Ionen können noch andere Stoffe den pH-Wert beeinflussen z.B. schwache Säuren, die über Torffilterung ins Wasser gelangen. Darauf will ich jedoch nicht näher eingehen.
Gesamthärte GH
Wie wir jetzt wissen sind Salze im Wasser gelöst und liegen dort als Ionen vor. Jedes Salz besteht aus einem oder mehreren positiv geladenen Ionen, und einem oder mehreren negativ geladenen Ionen. Die Ladungen gleichen sich immer aus. Bis auf wenige Ausnahmen sind die positiv geladenen Ionen Metallionen. Die Metallionen der zweiten Hauptgruppe bezeichnet man als Härtebildner. Relevant dafür sind jedoch nur Magnesium Ionen und Calcium Ionen (Mg2+ und Ca2+), weil die anderen (Strontium und Barium Ionen) im Wasser nicht oder nur in Spuren gelöst sind. Je mehr Magnesium und Calcium Ionen im Wasser vorliegen, desto "härter" ist es.