CO2 bei hohem pH-Wert

[anders]

Hallo!

Nachdem meine drei vorhandenen Low-Tech-Becken mehr oder weniger unter Grünalgen eingehen und so oder so Investitionen in Beleuchtung nötig würden, möchte ich mit einem größeren Becken neu anfangen, diesmal mit mehr Technik. Dazu habe ich eine Reihe von Fragen, die ich aber auf mehrere Themen aufteilen möchte, ich hoffe, das ist okay. Zunächst also das CO2.

Bei meinem ersten Versuch mit Bio-CO2 hat die Zugabe praktisch keinen Unterschied gemacht: Der pH-Wert ist bei 7,6 geblieben, KH von 8 auf 10 hochgegangen über einen Monat (also im Rahmen der Meßgenauigkeit gleich geblieben...). Ich hatte zwar nur 5 Blasen pro Minute (es war kühl im Winter), aber sollte das bei einem 40l-Nanobecken nicht reichen?

Jetzt frage ich mich, ob das an dem hohen pH-Wert meines Ausgangswassers liegt. Man liest regelmäßig, daß bei einem hohen pH-Wert eine hohe CO2-Zugabe nötig ist. Aber dabei wird davon ausgegangen, daß man den pH-Wert auf einen festen Wert (wie z.B. 6,5) senken möchte, aber das ist nicht mein Fall: Ich hatte wegen meines harten Wassers auf Lebendgebärende gesetzt und möchte dabei bleiben (ich denke auch noch an Regenbogenfische) und möchte also auch einen etwas höheren pH-Wert von 7 bis 7,5 behalten. Es geht mir also nur darum, einen festen CO2-Wert von ca. 20 mg/l zu bekommen (was bei einer KH von 10 dann einen pH-Wert von 7,3 ergeben würde). Jetzt ist mir nicht klar, wie das Kohlensäuregleichgewicht funktioniert, und ich würde mich freuen, wenn mir jemand die Vorgänge erklären oder auf ein früheres Thema verweisen würde, das diese Frage klärt.

Ich könnte mir prinzipiell mehrere Antworten vorstellen:

1. Man gibt 20 mg/l CO2 hinzu, und (von Auswaschungen abgesehen) bleiben 20 mg/l CO2 im Wasser. Das kann nicht sein, denn dann würde der pH-Wert nicht sinken, es muß also chemisch etwas passieren.
2. Es wird CO2 in Karbonat umgewandelt und geht dadurch verloren:
   
   CO2 + H2O -> HCO3- + H+ -> CO3(2-) + 2 H+​
   Dabei werden Protonen abgegeben, und der pH-Wert sinkt. Aber hängt die Stärke dieser Reaktion vom vorhandenen pH-Wert ab, oder geht unabhängig davon ein fester Anteil an CO2 verloren, so daß immer dieselbe (etwas höhere) CO2-Zugabe nötig ist, um auf einen festen CO2-Wert im Wasser zu kommen? Wenn nicht, gibt es eine Formel in Abhängigkeit vom pH-Wert, die angibt, wieviel CO2 gelöst werden muß, um auf einen festen Wert von 20 mg/l zu kommen?

Vielen Dank für Eure Hilfe!

Andreas

 

[Wuestenrose]

Mahlzeit…

Solange Du keine kalkhaltige Deko bzw. kalkhaltigen Bodengrund im Wasser hast, führt eine CO₂-Zufuhr immer zu einer Senkung des pH-Werts. Der Betrag der Senkung ist von der Menge zugeführten CO₂s und der KH des Wassers abhängig.

Hast Du schon einmal beobachtet, daß beim Einleiten von CO₂ ins Wasser Wasserstoff ausgast?

Eben :wink: . Wäre ja auch schlimm :shock: …

Wenn Du 2 Gramm CO₂ in 100 Litern Wasser löst, dann erhöht sich der CO₂-Gehalt des Wassers immer um 20 mg/l, egal, ob die KH jetzt 1, 2, 5, 10, 20, 50 oder 100 beträgt - unter der im ersten Absatz genannten Voraussetzung.

Und was passiert mit dem zugeführten CO₂? Es wandert ins pH-Wert-abhängige CO₂ ? HCO₃^- ? CO₃^2--Gleichgewicht.

Grüße
Robert

 

[anders]

Hallo, Robert!

Danke für Deine Antwort! Das Prinzip habe ich, denke ich, verstanden. Im Gleichgewicht verringern sich also die zugeführten 20mg/l CO₂, da ein Teil in Richtung CO₃ entwischt; jetzt ist die Frage, wieviel CO₂ ich bei gegebenen KH und pH zufügen muß, um im Gleichgewicht meine 20mg/l CO₂ zu erzielen. (Oder spielt das gar keine Rolle, da das gelöste CO₂ schneller von den Pflanzen weggeschnappt wird, als es Zeit hat zu reagieren?)

Kann man das wie folgt machen: Laut Wikipedia: "menschliches Blut mit pH 7,4 enthält Kohlendioxid und Hydrogencarbonat im Verhältnis 1 : 24"; das entspricht etwa meinem Beispiel mit KH 10 und einem pH-Wert, der von 7,6 auf 7,3 gesenkt wird. Das hieße dann, daß nur 1/24 des zugefügten CO₂ als Gas gelöst bleibt, und also für 20mg/l etwa 500mg/l zugefügt werden müssen? Wohingegen bei pH 6,5 sich CO₂ und HCO₃ die Waage halten (und CO₃ vernachlässigbar ist), also eine Zugabe von 40mg/l ausreicht?

Anders gesagt, könnte es Sinn machen, mit Osmosewasser zu mischen und den pH-Wert soweit abzusenken, wie es den Fischen noch zuträglich ist, um dadurch CO₂ zu sparen?

Oder habe ich einen Dankfehler gemacht?

Andreas

 

[Wuestenrose]

'N Abend...

jetzt ist die Frage, wieviel CO₂ ich bei gegebenen KH und pH zufügen muß, um im Gleichgewicht meine 20mg/l CO₂ zu erzielen.

Wie bereits geschrieben, erhöhen (beispielsweise) 2 Gramm CO₂ in 100 Litern Wasser den CO₂-Gehalt immer um 20 mg/l, egal, wie die KH und der pH-Wert des Wassers sind.

Zur Problematik CO2 und karbonathartes Wasser habe ich hier im Forum schon mal was geschrieben.

Grüße
Robert

 

[anders]

Hi,

ich zitiere mal aus Deinem verlinkten Beitrag: "Die Frage ist aber, ob die Pflanzen in karbonathartem Wasser genauso leicht an ihr CO2 kommen wie in karbonatweichem. Dieses Paper wirft zumindest Zweifel daran auf. Begründet wird das damit, daß ein Teil des CO2s im Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht gefangen ist." Da geht es jetzt zwar um KH und nicht um pH, aber die Fragestellung ist ähnlich: Wieviel von dem als Gas zugefügten CO₂ "verschwindet", indem es eben nicht als Gas gelöst bleibt, sondern "karbonisiert" (und damit zu Kohlenstoffverbindungen wird, die zwar von Algen, aber nicht von höheren Pflanzen verwertet werden). Dabei gast auch kein Wasserstoff aus, sondern es werden H⁺-Ionen freigesetzt, die sich bei hohem pH-Wert mit OH^--Ionen zu Wasser zusammenfinden und so den pH-Wert Richtung 7 drücken.

Daß dieser Prozeß im Prinzip stattfindet, zeigt sich ja daran, daß der pH-Wert absinkt. Dadurch scheint es mir klar, daß man mehr als 20mg/l gasförmiges CO₂ hinzufügen muß, um auch nach Erreichen des Gleichgewichtes (ein paar Stunden später? und natürlich unter der falschen Annahme, daß nichts auswäscht und nichts von den Pflanzen verbraucht wird) noch 20mg/l an gasförmigem CO₂ im Wasser zu haben. Nur wieviel? Und hängt das vom pH-Wert ab?

Einen schönen Abend noch,

Andreas

 

[tobischo08]

Guten Abend,
tut mir leid das ich mich jetzt hier so unbedarft melde, feifen:
ich bin kein Chemiker und verstehe deshalb warscheinlich auch nicht warum du es dir so schwer machst.
Nimm dir doch einfach einen Dauertest, dreh deine Anlage (ich nehme an das du dir jetzt eine besorgen möchtest) soweit auf das der test schön grün wird und dan weist du wieviel Co2 du brauchst...

Mfg.
Tobias

 

[Wasserfloh]

Hallo
Danke Tobi , genau das wollte ich auch schreiben ! Bei all eurer Rechnerei vergesst ihr eines , wieviel Co2 haben die Pflanzen in der Zeit verbraucht ? Wo erscheint diese Grösse in def Rechnung ? Aber mal alle Rechnerei bei Seite , was soll sich denn bei 5 Blasen die Minute tun ? Das ist ja als rülpst man einmal die Stunde aufs Wasser ....
mfg.Heiko

 

[omega]

Hi,

Da geht es jetzt zwar um KH und nicht um pH, aber die Fragestellung ist ähnlich: Wieviel von dem als Gas zugefügten CO₂ "verschwindet", indem es eben nicht als Gas gelöst bleibt, sondern "karbonisiert".

Bilder wie das http://www.trinkwasserspezi.de/assets/images/Image3.gif
veranschaulichen den Sachverhalt von CO2, das am Kalk-Kohlensäuregleichgewicht beteiligt ist (zur Aufrechterhaltung der KH). Zugedüngtest CO2 ist daran NICHT beteiligt. Deshalb nennt man zugedüngtest CO2 auch freies CO2.
Zitat aus http://www.trinkwasserspezi.de/KKSGgw.htm : "Freie Kohlensäure liegt fast ausschließlich als CO2 vor, nur etwa 0,7% als hydratisierte Kohlensäure H2CO3"
Aller klar? :smile:

Dadurch scheint es mir klar, daß man mehr als 20mg/l gasförmiges CO₂ hinzufügen muß, um auch nach Erreichen des Gleichgewichtes (ein paar Stunden später? und natürlich unter der falschen Annahme, daß nichts auswäscht und nichts von den Pflanzen verbraucht wird) noch 20mg/l an gasförmigem CO₂ im Wasser zu haben. Nur wieviel? Und hängt das vom pH-Wert ab?

Nein.

Bei all eurer Rechnerei vergesst ihr eines , wieviel Co2 haben die Pflanzen in der Zeit verbraucht ? Wo erscheint diese Grösse in def Rechnung ? Aber mal alle Rechnerei bei Seite , was soll sich denn bei 5 Blasen die Minute tun ? Das ist ja als rülpst man einmal die Stunde aufs Wasser ....

Andreas möchte einen bestimmten Sachverhalt verstehen.

Grüße, Markus

 

[anders]

Hallo,

amüsante Antworten, Tobias und Heiko! Wie Markus angemerkt hat, geht es mir ums Verstehen - anders gesagt, ich gehe an die meisten Dinge gerne etwas verkopft heran Dazu kommt die ganz praktische Frage: Nachdem mein erster Versuch mit Bio-CO₂ danebengegangen ist, habe ich mich auch gefragt, ob hartes Wasser nicht zur CO₂-Zugabe taugt. 5 Blasen pro Minute sind in der Tat nicht viel, aber mein Wasservolumen war mit 40l auch recht klein; auf 300l hochgerechnet, entspricht das 35 Blasen pro Minute. Das ist zwar immer noch nicht viel, aber daß der Effekt sowohl auf den pH-Wert als auch auf den Pflanzenwuchs genau null war, hat mich dann doch erstaunt. Vielleicht sollte ich es jetzt im Sommer noch einmal probieren. Die CO₂-Anlage ist halt noch nicht gekauft, und bevor ich da investiere, wollte ich verstehen, ob das überhaupt Sinn ergibt, oder ob ich besser beim Low-Tech-Szenario bleibe.

Danke, Markus, für die Links und insbesondere das Zitat: "Nur etwa 0,7 % des gelösten CO2 reagiert mit Wasser unter Bildung von Kohlensäure, H2CO3". Das verstehe ich dann, wenn man im folgenden Bild 3 die Beschriftung "CO₂" durch "H₂CO₃" ersetzt. Ich gebe also 20mg/l CO₂ hinzu, die zu einem überwältigenden Anteil auch so bleiben; 0,14mg/l reagieren zu H₂CO₃, und nur dieser kleine Anteil dissoziiert bei mittlerem pH-Wert zu HCO₃^- und senkt den pH-Wert.

Das Ergebnis kurz zusammengefaßt:

• Wenn ich x mg/l CO₂ haben möchte, gebe ich x mg/l zu; der pH-Wert verändert sich, aber das interessiert mich nur am Rande.
• Wenn ich mittels CO₂ den pH-Wert auf einen festen Wert senken möchte, brauche ich bei einem hohen ph-Ausgangswert logischerweise mehr CO₂.

Danke noch einmal - dann steht der CO₂-Anlage ja nichts im Wege!

Andreas