發本文,是因為前幾天一個朋友家中出的問題,滴定工作正常的情況下,缸裡的鈣離子濃度和KH值卻很難提升上來,而經過檢查後,發現導致的原因是KH溶液的分解變質。
通常情況下在水體較大的缸中,提升鈣鎂離子與碳酸根離子的相對較好的方法是使用鈣反,化學反應的原理是:
CaCO3(s)+CO2(g)+H2O(l)=Ca(HCO3)2 (aq)
MgCO3(s)+CO2(g)+H2O(l)=Mg(HCO3)2 (aq)
其中碳酸氫鈣與碳酸氫鎂為易溶於水的碳酸氫鹽,但遺憾是這兩種鹽只能存在於溶液之中,一旦水分蒸發,則碳酸氫鈣與碳酸氫鎂將立刻分解為碳酸鈣與碳酸鎂沉澱,並同時釋放出水與二氧化碳。一個好玩的事情是屌絲寶上一賣家居然在出售所謂「碳酸氫鈣固體」,而一賣家給出的差評是「根本就不溶於水嘛,補個毛鈣。。」 賣家和買家都夠可愛的......
鈣反雖然好,但成本擺在那裡,需要一臺昂貴的機器,一套二氧化碳組(鋼瓶還好,那套表的價格並不便宜,關鍵是定期找地方灌氣也很麻煩),其實維護鈣反還有一個比較昂貴的東西:珊瑚骨。質量差的珊瑚骨中有大量營養鹽堆積,此時打開鈣反相當於開啟了向魚缸中放毒的潘多拉魔盒。而經過高溫蒸汽衝洗淨化的潔淨珊瑚骨則往往價格不菲,不管是兩條魚的還是KZ的,也是一筆不小支出(不過用得起鈣反的壕們也不在乎這點小錢了吧)
鈣反的好壞討論完了,下面我們來看看比較便宜的元素補充方法:滴定法。
滴定液通常包含以下三種:
氯化鈣(可同時添加少量氯化鍶、氯化鉀,很穩定,不會發生化學反應);
氯化鎂(可補充少量硫酸鎂);
碳酸氫鈉溶液(裡面不要加任何東西,溶液本身不夠穩定);
其中氯化鈣溶液與氯化鎂溶液性質極其穩定,幾乎可以與天地同壽,與日月同輝.....保存得當的話,秦始皇修長城時候配置的氯化鈣,放到今天也可以直接下缸的,當然你也可以把配置好的氯化鎂溶液傳給你孫子的孫子的孫子....用的海缸,而不用擔心所謂「保質期」的概念。
但是調配KH液的主角-碳酸氫鈉NaHCO3,可就不是什麼省油的燈了。這是一種相對不穩定的鹽,在常溫和固體狀態下尚能穩定存在,但只要稍微一受熱,就會立刻按照以下方式分解:
2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)
而一旦被配置成溶液後,碳酸氫鈉也會立刻發生電離,而且電離是兩步走的:
第一步:碳酸氫鈉完全電離為 鈉離子與碳酸氫根離子(這一步基本可認為是完全電離);
第二步:碳酸氫根離子進一步電離為氫離子與碳酸根離子(由於碳酸是弱酸,第二步電離極弱);
但由於第二步電離的存在,碳酸氫鈉的溶液是相當不穩定的,釋放出的氫離子很容易與碳酸根離子重新結合為碳酸,而進一步分解為二氧化碳與水。當二氧化碳溢出溶液後,所配置的溶液將逐漸轉變為碳酸鈉(Na2CO3)溶液。
碳酸氫鈉溶液的分解
試管1:新鮮配置的碳酸氫鈉溶液,滴入10%氯化鈣後,無沉澱發生;
試管2:配置5天的碳酸氫鈉溶液,遮光保存於冰箱中,滴入10%氯化鈣後,已開始少量沉澱,說明已有部分分解;
試管3:配置5天的碳酸氫鈉溶液,無遮光、常溫保存於普通滴定筒內,滴入10%氯化鈣後,沉澱極其嚴重,說明顯著分解變質;
所以,重點來了!
1.一次配置碳酸氫鈉溶液最好少配,2日內用完最好,不要怕麻煩,不要超過3日,一定要現用現配,千萬不要配置一大堆然後慢慢用;
(另外幾種滴定液配一大瓶都沒事)
2. 配置好的KH滴定液請一定要密閉遮光保存,並且避免高溫!
這樣的滴定桶保存氯化鈣和氯化鎂沒有任何問題,但是絕對不能用來保存碳酸氫鈉溶液。
當碳酸氫鈉溶液變質為碳酸鈉溶液後,會發生什麼?
第一,PH的大災難,碳酸氫鈉本身是一個強鹼弱酸鹽(可以理解為氫氧化鈉與碳酸形成的鹽),所以溶液中強烈顯示出水解的傾向,不過好在碳酸氫根本身也可以水解釋放出氫離子,其溶液實際構成了一個緩衝體系,將PH 穩定在7.5-8.4之間(視溶液濃度與溫度等條件),而且對於缸內二氧化碳等酸性物質的釋放可能帶來的PH振動有很好的抵消作用;
但與之相比,變身後的碳酸鈉就完全不一樣了,由於不存在碳酸氫根的水解,碳酸鈉的溶液鹼性較強,甚至可以輕鬆讓酚酞試劑變色(可以達到PH11甚至更高),這樣的溶液加到缸裡,就和放毒沒什麼區別了;
第二,鈣離子的災難,由於碳酸氫鈣本身可溶,故向海缸裡添加碳酸氫鈉和氯化鈣溶液是不會立即產生沉澱的,即使後期部分分解為碳酸根離子,也因為鎂離子的存在而組織了碳酸鈣沉澱的進一步生成。
但是如果碳酸氫鈉溶液變質為碳酸鈉,那結果就完全不同了,你會發現滴入缸中的KH液直接在出口附近形成了白霧-----瞬間反應生成難溶性碳酸鈣沉澱,此時你就算滴加再多的KH液與氯化鈣溶液,相信都是於事無補的,而更要命的是,沉澱的碳酸鈣對於水泵等構成的傷害也將是巨大的。