Общая жесткость
Карбонатная жесткость
Определение рН
Определение содержания азота
Определение содержания хлоридов
Несколько слов о содержании железа

Очень редко в аквариумной литературе можно встретить в одном месте все нужные любителю сведения о химическом анализе воды. Чаще авторы ограничиваются упоминанием вскользь о каком-нибудь «титровании на метил-рот» или о чем-то другом, тоже загадочном для большинства аквариумистов.

Памятуя об этом, предлагаю вниманию читателей собранные из различных отечественных и зарубежных изданий рецепты и методики определения химического состава воды, наиболее доступные и, на мой взгляд, достаточно точные.

Для начала ограничусь только одним соображением: если вы собираетесь заводить аквариум, неплохо заранее определить, что представляет собой вода, которую вы будете в него заливать, и под эту воду подбирать рыб. Правда, это важно только в том случае, если вас, кроме созерцания подводного мира, интересует и размножение его обитателей: взрослые рыбы в отношении химического состава воды, как правило, не очень щепетильны, пока дело не касается продолжения рода.

Содержание химических веществ в воде исчисляется в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л) или в так называемых немецких градусах. Их соотношение - 1:2,8. Во всех рецептах вместо дистиллированной можно использовать воду, обессоленную с помощью ионообменных смол.

Общая жесткость - dGH (аббревиатура от deutsche Gesamtharte)

Задача состоит в определении суммарного количества ионов Са++ и Mg++, от которых зависит общая жесткость воды (другие металлы на жесткость не влияют). Распространенный метод основан на способности индикатора эриохром черный Т в щелочной среде (рН>10) менять цвет в присутствии ионов Са++ и Mg++.

Для анализа требуются следующие химически чистые реактивы:

• этилендиаминтетрауксуснокислый натрий (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, трилон Б);
• хлористый магний кристаллический - MgCI2;
• хлористый аммоний - NH4CI;
• хлористый натрий - NaCI (поваренная соль);
• нашатырный спирт - NH4OH 25%-ной концентрации (может быть использована иная концентрация в соответствующем количестве (например, если NН4ОН 10%-ный, то его надо взять больше в 2,5 раза);
• эриохром черный Т (расход его незначителен, нескольких граммов хватает на много лет, не следует только пользоваться его спиртовыми растворами, как это часто рекомендуется, так как они при хранении быстро портятся).

Приготовление рабочих растворов

• Раствор 1: 13,7 грамма трилона Б растворить в 1 литре дистиллированной воды.
• Раствор 2: 20,3 грамма хлористого магния растворить в 1 литре дистиллированной воды.
• Раствор 3: к 20 миллилитрам раствора 2 прибавить 52 миллилитра 25%-ного нашатырного спирта.
• Раствор 4: 8,92 грамма хлористого аммония растворить в 200 миллилитрах дистиллированной воды и добавить 56 миллилитров раствора 1.
• Раствор 5: смешать растворы 3 и 4 и дополнить дистиллированной водой до литрового объема. Этот раствор (рН 10,0) играет роль буферного.
• Индикатор эриохром черный Т в количестве 0,5 грамма растирается в ступке с 50 граммами хлористого натрия.

Все растворы и индикатор должны храниться в темноте в герметично закрытой посуде.

Примечание. Если вы решите уменьшить объем подготавливаемых растворов, помните о том, что с сокращением количества отмериваемых в домашних условиях реактивов нарастают ошибки, а при микродозах вообще можно ожидать грубых искажений результатов анализа.

Последовательность анализа:

• в прозрачную бесцветную посуду отмеряют 100 миллилитров испытуемой воды;
• добавляют 5 миллилитров буферного раствора 5;
• добавляют и размешивают небольшое количество (на кончике ножа) смеси индикатора с хлористым натрием; в присутствии ионов Са++ и Mg++ раствор становится винно-красным;
• набирают в бюретку раствор 1 и по каплям вносят в воду при постоянном встряхивании (перемешивании);
• при изменении цвета раствора на синий через короткую лиловую фазу титрование прекращают и определяют расход раствора 1 в миллилитрах;
• определяют общую жесткость в градусах dGH из соотношения: 1 миллилитр раствора соответствует 2°.

Мой знакомый изготовил дефицитную титровальную бюретку сам: оттянул кончик стеклянной трубки, разогрев его на кухонной газовой горелке, а затем заглушил пластилином и, заливая из медицинского шприца в трубку дозированные порции воды, поставил алмазным стеклорезом метки-царапины.

Карбонатная (переменная) жесткость - dKH (аббревиатура от deutsche Karbonatharte)

Повышенная чувствительность икры, личинок и мальков многих рыб к растворенным в нерестовой воде карбонатам является одной из проблем их воспроизводства, и обойти ее не удается.

Для анализа требуются соляная кислота - HCI (имеется в виду, что плотность ее известна) и индикатор метиловый оранжевый (метилоранж) или метиловый красный (метил-рот).

Приготовление рабочих растворов

• Раствор 1: 0,1-нормальный раствор соляной кислоты в дистиллированной воде;
• Раствор 2: 0,1%-ный раствор индикатора в дистиллированной воде (метил-рот растворяется заметно хуже).

Последовательность анализа:

• в чистую прозрачную посуду набирают 100 миллилитров воды и добавляют несколько капель раствора 2. В присутствии карбонатов раствор окрашивается в желтый цвет;
• с помощью бюретки вводят по каплям раствор 1 при постоянном перемешивании (встряхивании);
• после изменения цвета индикатора на красноватый титрование прекращают и определяют расход раствора 1;
• определяют карбонатную жесткость - dKH из соотношения: 1 миллилитр раствора соответствует 2,8°dKH (или 1 мг-экв/л).

Определение активной реакции воды - pH (аббревиатура от pondus Hydrogenii)

Анализ носит качественный характер и основан на изменении цвета смеси индикаторов в зависимости от активной реакции воды.

Для анализа требуются индикаторы метиловый красный и бромтимоловый синий, а также этиловый спирт для их растворения.

Рабочий раствор 0,1-ный раствор обоих индикаторов в этиловом спирте.

Для определения рН в прозрачную емкость набирают немного (10-20 миллилитров) воды, добавляют несколько капель рабочего раствора и перемешивают. После становления цвета сравнивают его с цветовой шкалой. Шкала сама по себе проста: при рН<5,0 цвет пробы кирпично-красный, 5,0-5,5 - оранжевый, 5,5-6,8 - желтый, 6,8-7,2 - зеленый, 7,2-8,0 - сине-зеленый, при рН>8,0 -синий.
Разумеется, цвета переходят один в другой постепенно.

Определение содержания азота

Для анализа требуются уксусная кислота, сульфаниловая кислота, этиловый спирт, а-нафтол, флуоресцеин.

Рабочие растворы

• Раствор 1: 0,1-нормальный раствор уксусной кислоты, насыщенный сульфаниловой кислотой при комнатной температуре.
• Раствор 2: 0,1%-ный спиртовой раствор а-нафтола и флуоресцеина.

Последовательность анализа:

• в чистую прозрачную посуду небольшой величины набирают 10 миллилитров испытуемой воды, добавляют 10 капель раствора 1 и перемешивают;
• туда же добавляют 10 капель раствора 2 и перемешивают;
• по прошествии 2-3 минут цвет раствора на белом фоне сравнивают с цветовой шкалой. Шкала, состоящая из четырех ступеней, в цветовом отношении очень проста: 0 миллиграммов на литр - желтая (первоначальная), 0,3 - красновато-желтая, 0,7 - красно-оранжевая, 1,0 и выше - кирпично-красная.

Определение содержания хлоридов

Хлориды могут быть представлены в обычной воде набором различных солей (CaCI2, MgCI2, NaCI, KCI, NH4CI и другие). Распространенное в природе соотношение Са++, Mg++, Na+ - 2:1:1, остальные хлориды присутствуют в незначительных количествах.

При общем содержании хлоридов более 15 миллиграммов на литр в аквариуме создается неблагоприятная ситуация для многих рыб.

Для определения содержания хлоридов требуются химически чистые реактивы - хромистый калий (натрий) и азотнокислое серебро.

Рабочие растворы

• Раствор 1: 10%-ный раствор хромистого калия в дистиллированной воде.
• Раствор 2: 0,1-нормальный раствор азотнокислого серебра в дистиллированной воде.

Последовательность анализа:

• в чистую прозрачную посуду отмеряют 100 миллилитров воды и добавляют 5 капель раствора 1. Испытуемая вода окрашивается в чисто-желтый цвет;
• с помощью бюретки в воду добавляют по каплям раствор 2;
• титрование прекращают после появления стойкого красновато-розового осадка и определяют расход раствора 2;
• определяют содержание хлоридов в воде из расчета: 0,1 миллилитра раствора 2 соответствует 3,55 миллиграмма хлоридов в 1 литре воды.

При большом содержании хлоридов количество испытуемой воды уменьшают в 10 раз, и расход 0,1 миллилитра раствора 2 будет соответствовать 35,5 миллиграмма хлоридов на литр.

Несколько слов о содержании железа. «Ржавая» вода бросается в глаза и без анализа: она всюду оставляет свои следы (например, в раковине под струей из водопроводного крана). Такая вода однозначно неблагополучна для подавляющего большинства рыб. Если не пользоваться ионообменными смолами, содержание железа можно значительно уменьшить, пропуская воду под напором через колонку, наполненную мелким гравием.

Железо оседает на поверхности камешков. По мере «ржавления» гравий заменяют. Возможна промывка его растворами кислот, образующих с железом растворимые соли (например, раствором соляной кислоты). Способ не дает полной очистки воды от железа, но позволяет довести до состояния, когда она может быть применена в общем аквариуме.

Учитывая тот факт, что составлением растворов нередко занимаются любители, мало знакомые с химией, привожу некоторые сведения, касающиеся концентрации растворов:

• Процентная концентрация означает отношение веса к общему весу раствора. Так, в 100 граммах 10%-ного раствора какого-либо вещества содержится 10 граммов этого вещества и 90 граммов воды.
• Молярная концентрация - число грамм-молекул (молей) вещества в 1 литре раствора. Одномолярный (или просто молярный) раствор содержит в 1 литре 1 грамм-молекулу растворенного вещества.
• 1 грамм-молекула вещества численно равна его молекулярному весу в граммах. Так, поваренная соль (NaCI) имеет молекулярный вес 58,5 и соответственно ее грамм-молекула весит 58,5 грамма; такое количество соли содержится в ее молярном растворе.
• Нормальная концентрация выражается числом грамм-эквивалентов вещества в 1 литре раствора. Обозначения 1 н., 0,5 н., 0,1 н. и т. д. соответствуют нормальному, 0,5-нормальному, 0,1-нормальному и т. д. растворам.
• Грамм-эквивалент кислоты равен ее молекулярному весу, деленному на основность (то есть на число атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться металлом). Для одноосновной кислоты (например HCI) нормальность раствора равна его молярности.
• Для щелочей грамм-эквивалент находят путем деления веса грамм-молекулы на валентность металла, а для солей - на произведение числа атомов металла и его валентности.