Sorry om dan toch weer de spelbreker te zijn. @gapak waarom komt jouw vertrouwen in die tabel vandaan? Bij vrijwel alle bronnen van de tabel staat er duidelijk bij dat deze slechts indicatief is en alleen geldig is voor water met alleen carbonaten erin. Bij aquaria is dit meestal niet het geval. Binnen de aquariumwereld (internationaal in ieder geval) is het dan ook algemeen bekend dat je deze tabel niet moet gebruiken.
Als scheikundige weet ik de achtergrond van de tabel. En die gaat uit van een fundamenteel evenwicht tussen de pH, CO2 en de kH. Ik ga geen uitspraak doen over welke interpretatie al dan niet 'algemeen bekend' is over de tabel. Maar het is mij inderdaad bekend dat er helaas heel wat misverstanden over bestaan.
Als er een waarschuwing staat bij de tabel, dan zijn er 2 mogelijkheden:
1. De persoon die die waarschuwing heeft geschreven is geen scheikundige en maakt een denkfout (hij of zij gaat uit van hetzelfde misverstand).
2. De persoon bedoelt niet dat de tabel op zich onbetrouwbaar is maar wel de kH-test (zoals ik in mijn vorige reactie heb proberen duidelijk maken).
De tabel is gebaseerd op een berekening. Laat mij even proberen uitleggen waar die berekening vandaan komt.
Eerst een uitleg over waar kH en pH voor staan:
kH (en dan heb ik het over de werkelijke kH en niet de gemeten kH): carbonaten en bicarbonaten. Omdat in de meeste aquaria meer bicarbonaten dan carbonaten aanwezig zullen zijn ga ik in deze vereenvoudigde uitleg alleen uit van bicarbonaten, maar wees gerust dat ik in mijn berekening die ik hierboven heb geplaatst ook rekening heb gehouden met de reactie met carbonaten. De chemische aanduiding voor bicarbonaat = HCO3-
De pH is het negatief logaritme van de activiteit van oxoniumionen (H3O+). Bij de concentraties die in het aquarium aanwezig zijn is de activiteit bij benadering gelijk aan de concentratie. Dus bij een pH van bijvoorbeeld 7 betekent dit een concentratie van 10^-7 M.
De reactie waar het om gaat is de volgende:
H3O+ + HCO3- <--> CO2 + 2 H2O
Oftewel: 1 oxoniumion en 1 bicarbonaation kunnen reageren tot 1 CO2 molecule en 2 watermoleculen. En die reactie gebeurt in beide richtingen. Af en toe botst er een oxoniumion tegen een bicarbonaation en af en toe ontstaan er daardoor 1 CO2 molecule en 2 watermoleculen. Maar evengoed botst zo'n CO2-molecule eens met 2 watermoleculen en ontstaan er een oxoniumion en een bicarbonaation.
De snelheid waarmee dit gebeurt is afhankelijk van de concentratie. Want bij een hogere concentratie is er meer kans op botsingen en dus op reactie.
De snelheid waarmee de reactie naar rechts gaat zou je dus kunnen omschrijven als: K1[H3O+][HCO3-]
Die K1 is gewoon een constante, de verhouding tussen de snelheid en de concentraties.
De snelheid waarmee de reactie naar links gaat zou je kunnen omschrijven als K2[CO2]
Die watermoleculen nemen ook deel aan de reactie maar bepalen hier niet mee de snelheid, het medium waarin de reactie gebeurt is water en die 2 moleculen meer of minder maken absoluut geen verschil.
Zoals ik zei gaat de reactie in beide richtingen en logischerwijs gebeurt dat als alles in evenwicht is in beide richtingen even snel (anders zou de reactie netto in 1 van beide richtingen meer reactieproducten opleveren en zouden die weer bijdragen aan de snelheid van de reactie tot beide reacties alsnog in evenwicht zijn en even snel plaatsvinden).
Dus kan je stellen dat: K1[H3O+][HCO3-]=K2[CO2]
Hieruit valt af te leiden dat de verhouding [H3O+][HCO3-]/[CO2] altijd constant moet zijn. Die constante is gekend, in dit voorbeeld K2/K1 maar onder scheikundigen bekend als de Ka van CO2, en bedraagt ongeveer 0,00000043 (10^-6,367 om precies te zijn).
Nergens past een zogenaamde 4de factor, waarover jij het hebt in deze logica.
Waar het simpelweg op neer komt is dat die tabel alleen geldig is als de pH volledig bepaald wordt door het carbonatenevenwicht. Op het moment dat er andere stoffen aanwezig zijn (Kienhout, looizuren, bladeren, eikenextract etc) dan wordt de pH in de bak niet meer door het carbonatenenwicht bepaalt en is de tabel volledig onbruikbaar. De verhouding tussen pH, KH en CO2 is dan 'verstoord' zou je kunnen zeggen en volgt niet meer de tabel.
Op het moment dat er andere stoffen aanwezig zijn dan nemen die deel aan hun eigen evenwicht. Als dat zuren zijn dan hebben zij een daling van de pH tot gevolg (en dus een stijging van de H3O+ concentratie). En aan de hand van bovenstaande reactie kan je dan bepalen wat er gebeurd. Die verschuift naar rechts.
Maar de snelheden waarmee dat gebeurt blijven volledig afhankelijk van de concentraties en de verhoudingen tussen de snelheden en de concentraties blijven gelijk. Ja, je kan dan stellen dat heel even de tabel niet meer klopt, maar eerder vroeg dan laat is het hele zaakje opnieuw in evenwicht en klopt de tabel weer.
Het probleem zit 'm dus niet bij die tabel. Wel bij de kH test. Want die bepaalt in feite de alkaliniteit en niet de kH. In het geval van eikenextract is er geen probleem. Ik heb lang geleden al aangetoond door middel van scheikundige analyse van wat potjes die in de winkel te koop zijn dat dit gewoon zoutzuur of zwavelzuur met een kleurstofje is. Zoutzuur en zwavelzuur zijn sterke zuren en zullen een kH-test niet om de tuin leiden.
Looizuren kunnen dat wel. De kH-test, die geen kH-test is maar dus eigenlijk een test voor alkaliniteit, bepaald het bufferend vermogen van het water. Simpel gezegd: de hoeveelheid zuur of base die nodig is om een bepaalde pH te bereiken. En zoals in het voorbeeld met de bovenstaande reactie: als er zuur wordt toegevoegd, dissocieerd dit waarbij H3O+ gevormd wordt. De reactie schuift naar rechts waardoor die H3O+ opnieuw wordt 'verbruikt'. De pH-verandering is dus miniem omdat de pH-verandering wordt tegengewerkt. Daar looizuren ook een evenwichtsreactie hebben, werken zij volgens hetzelfde principe en kunnen zij mogelijk gelijkaardig reageren met de kH-test.
En daar zit 'm het probleem. De tabel is niet onbruikbaar omdat deze niet meer zou kloppen, de tabel klopt altijd, onder alle omstandigheden, zolang je maar in water bezig bent. Het probleem is dat de invoer van de tabel niet klopt. De kH die je meet is niet juist. Daarom verzoek ik je: pak die beker en voer de methode uit zoals ik ze eerder heb beschreven. Dan weet je meteen wat er aan de hand is, meet je een verkeerde kH? Of is je CO2-gehalte toch hoger dan je had verwacht?
Volgens mij zit hier het probleem. de kH daalt maar hoe groot die daling is, is onbekend en hangt af van wat je toe hebt gevoegd (eikenextract of iets anders) en daardoor is de verhouding verstoord en kun je de tabel niet meer gebruiken.
Hoe groot die daling is, is net niet onbekend en kan perfect berekend worden. Als je weet hoeveel je toevoegt dien je alleen te weten te komen hoeveel elementen in de reactie reageren. En die reageren allemaal evenveel, per 1 H3O+ neemt er 1 bicarbonaat en 1 CO2 molecule deel aan de reactie. Dus je zit met 1 onbekende en 1 evenwichtsvergelijking. De wiskunde leert dat die vergelijking bijgevolgd oplosbaar is.
Wat is jouw verklaring voor het feit dat ik 100 ppm CO2 in mijn aquarium zou hebben op basis van de pH/kH/CO2 tabel?
Ik heb pH 6,4 (controller gestuurd, recent nog gekalibreerd met verse kalibratievloeistof) en een kH van 8 a 9 (verschillende testkits laten dit zien, over de loop van jaren). Ik heb dus geen twijfel over deze waarden.
Zoals ik zei: ofwel is je werkelijke kH lager (en dat ligt dan niet aan een slechte kH-test ofzo maar gewoon aan het ongelukkig gekozen principe waar al deze kH-tests op zijn gebaseerd) ofwel is je CO2 gewoon werkelijk 100 ppm. En zeer waarschijnlijk ligt de waarde in het midden en onderschat je je CO2-gehalte én overschat je je kH.
Deze aquariaan legt uit dat je het volgende zou kunnen doen: CO2 uit en je aquarium helemaal laten 'ontgassen' bijvoorbeeld voor 24 uur. De CO2 concentratie zou dan 2 a 3 ppm moeten zijn volgens hem. In de praktijk meet hij 18 ppm in zijn aquarium door 'andere stoffen' die aanwezig zijn. Hiermee toont hij de afwijking dus aan. In zijn geval een beperkte afwijking.
Maar hij begaat een denkfout om hier verder mee aan de slag te kunnen. Want door het ontgassen is de pH gestegen. Hierdoor zijn de mogelijke andere stoffen in het aquariumwater ook mee verschoven (zij hebben op hun beurt de pH gebufferd). Het hele proces heeft hier in feite omgekeerd plaatsgevonden. In plaats van dat je bijvoorbeeld looizuren hebt toegevoegd die het evenwicht tussen CO2 en bicarbonaten hebben verschoven heb je hier de CO2 verdreven, is daardoor de reactie verder naar rechts gegaan (minder CO2 betekent dat de snelheid naar links afneemt en dat er zich dus een nieuw evenwicht naar rechts instelt). Hierbij werd H3O+ verbruikt en die is aangevuld doordat nog meer zuren dan initieel al het geval is hebben gereageerd ter vorming van H3O+. Resultaat: een nog grotere overschatting door de kH-test. Dus het is helemaal niet zo verwonderlijk dat op dat moment de kH een veel hogere waarde aanduidt en dat je CO2-gehalte overschat wordt. De kans is echter heel groot dat bij de pH die effectief in het aquariumwater aanwezig is het effect van deze zuurresten op de kH-test veel lager is en dat de verstoring en dus het verschil op het CO2-resultaat ook veel minder is dan die 18 ppm.
Vandaar dat ik mijn methode heb bedacht: voeg zuur toe aan die beker om dat evenwicht te herstellen. Als de pH hetzelfde is, dan reageren die zuren hetzelfde en dan kan je tenminste de resultaten van de kH-test met elkaar vergelijken.
Wat die aquariaan in feite gedaan heeft is appelen met peren vergelijken.
Wel wil ik nog aangeven over de kH-test: zelfs al zijn er geen storende stoffen in het aquariumwater aanwezig (of hebben deze geen significante invloed) beschouw de kH-test alleen betrouwbaar bij een pH tussen 6 en 9.
Volgens mij zit in veel kraanwater vaak al pH-beinvloedende stoffen naast de carbonaten. Dat is regio-afhankelijk.
Dan hoor ik graag welke. Stellen dat ze er zijn zonder ze te kunnen benoemen. Dat is geen geldig argument. En nee, dit mogen geen zuurresten zijn van sterke zuren. In dat geval gaat de reactie in 1 richting en is er geen sprake van een evenwicht, dus dat stoort de kH-test niet. Zoals ik reeds zij kan ik alleen fosfaat voorstellen als mogelijkheid, maar het effect daarvan is simpelweg verwaarloosbaar. De concentratie is er te laag voor.
De tijdelijke CO2-boost verdwijnt inderdaad en er ontstaat een nieuw evenwicht (anders dan ervoor!) want het eikenextract zelf blijft aanwezig en blijft dus de verhouding tussen ph/kh/CO2 verstoren.
Als je met 'anders dan ervoor' bedoelt dat de 3 waarden anders zijn, ja inderdaad. Als je bedoelt dat de verhouding anders is en de tabel niet meer klopt. Nee, dan klopt dat niet. Je zou dan die constantes moeten gaan aanpassen en dat zijn in feite fundamentele chemische constantes. Die veranderen simpelweg niet. Dus dit:
je zegt 'omdat de ph/kh/co2' in relatie staan maar goed om te realiseren is dus dat die relatie na toevoeging van het eikenextract anders is geworden, en niet meer naar de oude relatie terugkeert.
Is simpelweg onjuist. Het is net omdat die relatie ten allen tijd hetzelfde blijft dat de pH gebufferd kan worden. Het evenwicht wil zich namelijk ten allen tijde kunnen herstellen.
Als je dus stelt dat die verhouding anders is, dan ondermijn je dus in feite het doel van de kH en de reden dat we een bepaalde kH willen in het aquarium: om de pH te bufferen.
Zonder dit chemisch evenwicht gaat dit simpelweg niet.
Ik ga een gelijkaardig voorbeeld geven: men waarschuwt aquariumhouders steeds dat men bij ammoniakproblemen zeker de pH niet mag verhogen omdat er dan meer ammoniak ontstaat in verhouding.
Dit is hetzelfde principe: ookal wordt de pH-wijziging veroorzaakt door iets anders dan ammonium of ammoniak, toch verschuift de reactie en ontstaat er meer ammoniak.
Stel jezelf de vraag: waarom zou zo'n principe wel geldig zijn voor het evenwicht tussen ammonium en ammoniak maar niet voor CO2 en bicarbonaten? Dat is pas iets dat niet valt te verdedigen.
Ok, omdat de co2 buiten de bak gelijk blijft dacht ik dat met een veranderde kh de ph logischerwijs ook zal veranderen maar dat de hoeveelheid co2 gelijk zou blijven maar daar sla ik de plank dus mis.
Je slaat de plank helemaal niet mis.
De CO2 in het water wordt natuurlijk door meer bepaald dan alleen de CO2 buiten de bak. Het is gewoon een evenwicht tussen wat er wordt toegevoegd aan het aquarium en wordt geproduceerd (hetzij chemisch, hetzij biologisch) en tussen wat er wordt verbruikt of verloren gaat naar de atmosfeer omdat ook daar een evenwicht probeert zichzelf te herstellen.
Maar het is inderdaad erg aannemelijk dat dit evenwicht zal pogen terug te keren naar een zo goed als identieke CO2-waarde als voorheen.
Misschien is het iets te sterk om te zeggen dat de ene en de andere waarde, de derde waarde bepaalt. Er bestaat simpelweg een evenwicht tussen al deze verschillende zaken en ze bepalen en beïnvloeden elkaar allemaal. Afhankelijk van de verandering zal dat in de ene dan wel in de andere richting zijn. Dus je stelling zal niet in elke situatie opgaan, maar wel in het voorbeeld dat je zelf aangaf.
Maar als ik het goed begrijp bepaalt na die toevoeging niet alleen de nieuwe kh met de co2 buiten de bak de ph maar doet het extract ook een duit in het zakje.
Beschouw het als het principe van Le Chatelier: een systeem in evenwicht probeert veranderingen tegen te gaan.
Eikenextract bestaat dus uit een sterk zuur (in tegenstelling tot wat de naam doet vermoeden) en zal bijgevolg volledig dissocieren. Dit zorgt voor meer H3O+
Het evenwicht tussen bicarbonaten en CO2 (en ook H3O+) wil deze verandering tegengaan en zal H3O+ doen wegreageren. Hierbij worden tevens bicarbonaten verbruikt (dus de kH daalt) en ontstaat CO2 (deze stijgt).
En inderdaad: ook aan het wateroppervlak ontstaat er een evenwicht tussen de CO2 in het water en de CO2 in de atmosfeer. Daar er nu meer CO2 in het water aanwezig is zal dit evenwicht dit teveel aan CO2 proberen tegengaan en doet dit door meer CO2 af te geven aan de atmosfeer dan omgekeerd. Het CO2-gehalte in het water neemt dus opnieuw af.
En er valt wat voor te zeggen dat die atmosfeer ververst wordt, dus dat dit een hele grote kans heeft om ervoor te zorgen dat het CO2-gehalte hetzelfde wordt als voorheen.
Even een rekenvoorbeeld:
Stel je hebt een pH van 7,4 en een kH van 10 °d. Reken zelf gerust na, maar het CO2-gehalte zal met behulp van de formule die ik in mijn eerste reactie in dit topic heb gegeven 14 ppm bedragen. Stel nu dat je net zoveel zuur toevoegd dat de pH 7,04 wordt. De kH zal nu 9 °d bedragen.
Dit is een verschil van 1 °d. 1 °d = 0,179 mmol/l. Maar dat geldt in feite voor het 2-waardige carbonaat. In deze stap van de reactie gaat het om het eenwaardige bicarbonaat, dus in feite gaat het hier om 0,358 mmol/l (= 2*0,179, er zijn namelijk 2 maal zoveel bicarbonaat-ionen nodig om hetzelfde ladingverschil te hebben). Die 0,358 mmol/l reageren dus logischerwijs tot 0,358 mmol/l CO2 extra. De molmassa van CO2 = 44 g/mol dus 0,358 mmol/l * 44 g/mol = 16 mg/l. Tel dit op bij die 14 ppm CO2 die al in het water aanwezig was en je krijgt 30 ppm CO2. Reken nu uit hoeveel CO2 je normaal gezien zou moeten hebben bij die waarden van 9 °dkH en pH = 7,04. Inderdaad: 30 ppm.
Het perfecte bewijs dat de berekening (en dus ook de tabel) nog steeds klopt....
Pas als de kH niet daalt moet je je vragen beginnen stellen. Stel dat je een zwak zuur toevoegt en dit verstoort de kH-test, het deel van de oxoniumionen dat afkomstig is van het zwak zuur maar niet heeft deelgenomen aan de reactie met bicarbonaten is verwaarloosbaar (de pH blijft in de buurt van de 7, dus in getallen uitgedrukt spreken we van een concentratie ergens iets het 7de cijfer na de komma. Dat is echt verwaarloosbaar t.o.v. die 0,358 mmol/l.
Dit verklaart meteen waarom de pH wijzigt als je CO2 toevoegt en niet de kH. Theoretisch gezien zou je kunnen stellen dat als pH en kH maar laag genoeg zijn (zodanig dat de we bij de pH in concentratie het niet meer hebben over het zoveelste cijfer achter de komma, maar voor de kH wel) dat een CO2-toevoeging niet meer zichtbaar zou zijn aan de pH maar wel de kH zou doen stijgen. Jammer genoeg is die lage kH-waarde al lang niet meer meetbaar, maar dat is wel wat er in werkelijkheid zou kunnen gebeuren als je waarden maar laag genoeg zijn.
