Płyn kontrolny KH
Wstęp
Niedawno na forum rozgorzała dyskusja pod tytułem: „które testy kropelkowe są lepsze?” Pomijając już fakt, że w TYM artykule opisałem swój „test testów”, takie dyskusje z reguły ograniczają się do słownych utarczek pomiędzy zwolennikami tych czy innych producentów. Zwłaszcza, że metoda pomiaru jest oparta o ten sam proces chemiczny, co w praktyce sprowadza takie dyskusje do porównywania koloru opakowań czy klarowności instrukcji.
Dawno temu kłócono się o wyższość Atari nad Commodore, potem iPhone nad Androidem, a od pewnego czasu takie dyskusje, bardziej lub mniej burzliwe, dotykają tematów w akwarystyce morskiej. Socjolodzy już dawno zbadali, że za takimi polemikami stoi chęć udowodnienia sobie, że ma się coś lepszego od innych.
Wracając do samych testów… Wiele razy podkreślałem, że osobiście dla mnie, osoby stosującej reaktor Ca, jednym z najważniejszych parametrów do kontroli w akwarium jest KH. W moim przypadku, to jedyny test, który wykonuję regularnie – co kilka dni. Mając solidną filtrację DSB, nie martwię się o azotany i fosforany, a reaktor dba o odpowiedni i zbilansowany poziom pierwiastków takich jak wapń, magnez czy stront.
Do pomiaru alkaliczności w wodzie akwariowej polecam fotometr Hanna HI755
Osobiście do pomiaru KH stosuję fotometr Hanna HI755, który działa wręcz perfekcyjnie. Gorąco go polecam wszystkim akwarystom morskim, choć wiąże się to z wydatkiem paru stówek. Nie jest to jednak rzecz niezbędna, ponieważ jak pisałem w artykule o testach, na rynku istnieją przyzwoitej, jakości testy kropelkowe. Według mojej opinii najlepszymi okazały się testy KH firmy Salifert i Colombo, jednak od tamtego czasu, na rynku pojawiły się testy firmy Aquaforest. Nigdy ich nie stosowałem, ale z tego co wiem, opierają się o tę samą metodą kolorymetryczną co wspomniane wyżej testy i w związku z tym zakładam, że są porównywalne jakościowo.
Co by jednak nie mówić o jakości testów, to są tylko odczynniki, które wcześniej czy później mogą ulec zepsuciu. Może to nastąpić na skutek zawilgocenia, zanieczyszczenia czy pod wpływem światła. Ciekawe jest jednak to, że data ważności na pudełku ma się nijak do poprawności wyniku. Znam testy, które pokazywały bzdury zaraz po kupnie, gdzie do upływu terminu ważności było półtora roku, a mam też jeden test na KH, który wciąż pokazuje prawidłowy wynik, a który stracił ważność w listopadzie 2011 roku.
Zestawiając tę swego rodzaju losowość w zepsuciu testu z tym, że jest to bardzo ważny parametr wody można dojść do prostego wniosku, że nie mając pewności, co do poprawności wyniku łatwo możemy wpędzić akwarium w kłopoty. Wystarczy korygować dawkę ballingowego KH na podstawie wyniku pomiaru zepsutym testem.
Jedynym sposobem sprawdzenia czy test KH jest dobry czy nie, jest wykonanie pomiaru na płynie kontrolnym o znanym poziomie alkaliczności. Taki płyn kontrolny był kiedyś w testach KH firmy Salifert. Niestety w praktyce, pomiar kontrolny rzadko dawał prawidłowy wynik. Nie wiem czemu tak było, ale podejrzewam, że sam płyn kontrolny mógł być nietrwały. Być może nie mam racji, ale faktem jest, że firma Salifert od kilku lat nie dodaje płynu kontrolnego do swojego testu na alkaliczność (KH).
Poniżej przedstawię sposób wykonania takiego płynu samodzielnie. Wcześniej jednak namawiam do przeczytania artykułu tłumaczącego znaczenie parametru jakim jest alkaliczność (KH). Artykuł znajdziecie TUTAJ. W artykule dowiecie się czemu KH jest takie ważne, jaki ma wpływ na korale oraz na chemię w wodzie słonej.
Cykl węglanowy w wodzie (źródło: NOAA)
Alkaliczność (KH, twardość węglanowa) to taka ilość jonów węglanowych (CO32-) i wodorowęglanowych (HCO3–), która zneutralizuje kwas w roztworze (czyli jony H+). Im więcej węglanów i wodorowęglanów tym wyższe KH. Wynika z tego jasno, że aby wykonać płyn kontrolny, musimy rozpuścić w czystej wodzie pewną ilość tych związków.
Preparat możemy wykonać z węglanu wapnia CaCO3 lub wodorowęglanu sodu NaHCO3. Ze względu na to, że w wodorowęglan jest prawie w każdym domu, dlatego poniższy przepis oprę na tym związku.
Co nam będzie potrzebne?
Wodorowęglan sodu NaHCO3 – potrzebujemy go bardzo mało – 1 gram. Jeśli nie stosujemy ballinga to możemy zastosować preparat spożywczy – sodę oczyszczoną (baking soda), który można kupić za kilka złotych w każdym sklepie spożyczym.
Woda RODi – pół litra w zupełności wystarczy.
Waga laboratoryjna o dokładności 0.01 grama – Tu może być problem, bo profesjonalne wagi laboratoryjne są drogie. Ja jednak z powodzeniem stosuję wagę jubilerską. Taką wagę można kupić na allegro za kilkanaście (!!!) złotych. Warto wybrać taką, która ma możliwość kalibracji.
Strzykawka insulinowa – 1ml – do kupienia w aptece z kilka złotych. Można też użyć strzykawkę 1ml z dowolnego testu kropelkowego o ile jest nieużywana.
Poniżej przedstawiam wyliczenia chemiczne. Jeśli kogoś to nie interesuje, może przeskoczyć od razu do następnego rozdziału.
Płyn kontrolny – Obliczenia
Wiemy z chemii, że roztwór wodny o alkaliczności 1dKH zawiera 17, 848mg CaCO3 w 1L roztworu wodnego. Ze względu na to, że każdy metodę testową kalibrujemy w okolicy użytecznego pomiaru, który dla wody w akwarium morskim wynosi około 8dKH to potrzebowalibyśmy 8x 17,848mg CaCO3 = 142,78mg węglanu wapnia, żeby uzyskać taka alkaliczność. Skoro jednak nie korzystamy z węglanu wapnia tylko z wodorowęglanu sodu, musimy wyliczyć jego potrzebną ilość.
Masa molowa CaCO3 to 100,09 g/mol
Masa molowa jonu CO32- – 60g/mol
1dKH = 17,848 mg CaCO3
Skoro wiemy, że w jednym molu CaCO3 znajduje się 60g CO32- to możemy prosto wyliczyć, że za 1dKH odpowiada 10,68mg CO32- (po przeliczeniu na miligramy)
1dKH (CaCO3)= x = 17,848mg*60mg/100,09mg = 10,68mg CO32-
Teraz przeliczymy to na ilość wodorowęglanu sodu.
Masa molowa NaHCO3 – 84,01 g/mol
Skoro wiemy, że w jednym molu NaHCO3 znajduje się 60g węglanu to po przeliczeniu na miligramy, roztwór 84,01mg/L NaHCO3 powinien mieć alkaliczność 5,617dKH.
60mg/10,68mg =5,617dKH
Idąc dalej tym tropem, aby uzyskać roztwór kontrolny o alkaliczności 8 dKH powinniśmy rozpuścić prawie 120mg NaHCO3 w 1litrze roztworu.
8 x 84,01 /5,617 = 119,65mg
Niestety nie jest to prawda, ponieważ do tej pory popełniłem pewne uproszczenie obliczeniach. Wodny roztwór 120mg/L wodorowęglanu sodu da wynik pomiaru alkaliczności dokładnie 4dKH. Skąd ta różnica? Ano stąd, że jak pisałem wcześniej alkaliczność to zdolność jonów węglanowych (CO32-) i wodorowęglanowych (HCO3–) do neutralizacji kwasów poprzez przyłączanie protonu H+. Jasne jest, że dwu-ujemny jon węglanowy przyłączy dwa protony natomiast jedno-ujemny jon wodorowęglanowy tylko jeden proton. Dlatego musimy użyć dokładnie dwa razy więcej wodorowęglanu, czyli 240mg.
Płyn kontrolny – Wykonanie
Z powyższych obliczeń wynika, że aby uzyskać płyn kontrolny 8dKH musimy uzyskać wodny roztwór sody oczyszczonej o stężeniu 240mg/L. Tu jednak spotkamy się z pewnym problemem technicznym, którym jest dokładność wagi oraz domowych miarek objętości. Tak jak pisałem wcześniej, dobrym rozwiązaniem jest mała waga jubilerska, która doskonale się nada do naszych zastosowań. Taka waga kosztuje grosze, ale jeśli absolutnie nie chcemy jej kupować, to zostaje nam lokalna apteka, w której farmaceuta powinien nam wykonać potrzebny roztwór.
Ze względu na to, że operujemy na małych masach, będziemy mogli pominąć różnicę pomiędzy masą roztworu a masą rozpuszczalnika. Ułatwi nam to odważanie małych mas i przygotowanie płynu, ale wprowadzi niewielki błąd do równania. Błąd będzie jednak pomijalny dla naszych potrzeb.
Przyznam, że nie znam trwałości takiego płynu kontrolnego, ponieważ sam wykonałem go dopiero tydzień temu i do tej pory trzyma parametry. Spodziewam się jednak, że nie ma on długiego terminu przydatności, dlatego nie potrzeba go robić w zbyt dużych ilościach.
Najprościej byłoby po prostu rozpuścić 240mg sody oczyszczonej (NaHCO3) w 1000g (1L) wody RODi i jeśli mamy możliwości wykonania dokładnych naważek sody oczyszczonej i wody to sprawa jest załatwiona. Test KH wykonany na takim roztworze powinien wykazać alkaliczność około 8dKH. Jeśli tak jest, to mamy pewność, że nasz test pokazuje prawidłowe wyniki.
Jednak tak jak pisałem, uzyskanie 1L roztworu, z którego użyjemy kilka mililitrów do testu jest przerostem formy nad treścią i zwykłym marnowaniem surowców. Dlatego skorzystamy z metody wielokrotnych rozcieńczeń, aby uzyskać mniejszą ilość płynu kontrolnego. Poza tym, wagi jubilerskie z reguły mają limit maksymalnej masy w okolicach 100, 200 lub 300g
– za pomocą wagi jubilerskiej (lub laboratoryjnej, jeśli ktoś ma dostęp) odważamy 0,5g NaHCO3 oraz 50g wody RODi (możemy użyć dokładnego cylindra miarowego i odmierzyć 50ml). Dodajemy wodorowęglan sodu do wody i mieszamy do uzyskania klarownego roztworu bez osadu na dnie. Będzie to nasz roztwór „A”. Tu popełniamy pierwszą niedokładność, ponieważ dodanie wodorowęglanu do wody, zwiększy jej objętość. Jeśli jednak ktoś chce się bawić w ultra dokładność, powinien rozpuścić 0,5g NaHCO3 w 40ml wody, a następnie dopełnić uzyskany roztwór wodą RODi do objętości 50ml.
– w innym naczyniu odważamy dokładnie 49g wody RODi. Taka masa wody ma objętość dokładnie 49ml. Oczywiście, jeśli mamy dokładny cylinder miarowy to możemy odmierzyć tę ilość cylindrem. To będzie nasz roztwór „B”. Tu popełniamy drugą niedokładność, ponieważ powinniśmy odważyć dokładnie 48,8g wody.
– za pomocą insulinówki odmierzamy 1,2ml roztworu „A” i dodajemy do roztworu ‘B” dobrze mieszając. W ten sposób uzyskamy roztwór 12mg NaHCO3 w 50ml, co odpowiada stężeniu 240mg/L
– Pomiar KH w tym roztworze powinien pokazać wynik w okolicach 8dKH.
Uwagi końcowe
– Woda RODi dość łatwo wchłania dwutlenek węgla, który ja szybko zakwasza, co może wpływać na uzyskane KH. Nie sprawdzałem w jakim stopniu to się dzieje, ale na wszelki wypadek polecam używanie świeżej wody RODi i dość sprawne wykonanie roztworu kontrolnego
– Metoda jest nieco chałupnicza i pełna zaokrągleń, ale założeniem było wykonanie płynu bez zbędnego nakładu finansowego.
– Wodorowęglan sodu jest substancja higroskopijną (chłonie wilgoć z powietrza). Zalecam otworzenie nowej saszetki z sodą oczyszczoną zamiast korzystania ze starej – otwartej kilka miesięcy temu.
– Wykonany przeze mnie płyn kontrolny osiągnął wynik 143ppm (pomiar Hanką na KH), co po przeliczeniu na stopnie niemieckie daje 143*0,056=8,01 dkH.
– Głównym zastosowaniem uzyskanego roztworu jest weryfikacja posiadanego testu KH. Sam płyn nie wpływa na dokładność pomiaru, ale jeśli Wasza metoda pomiaru jest niedokładna, wynik będzie odbiegał od oczekiwanego 8dKH.
https://reefhub.pl/kh-czy-alkalicznosc-o-co-w-tym-chodzi/
https://en.wikipedia.org/wiki/Carbonate_hardness
http://www.ptable.com/?lang=pl
http://www.lenntech.com/calculators/molecular/molecular-weight-calculator.htm