CO2 Langzeittest verändert Farbe nicht

[Aquadennis97]

Hallo Namenloser,

ich sehe das Grundproblem an dem System, dass der Behälter wo das CO2 drin aufgefangen ist viel zu hoch ist. Sprich du hast sehr viel totes Volumen an Wasser unten welches nur schlecht umgewälzt wird. Dadurch kann sich das CO2 im Becken nur schlecht verteilen.
Ich würde mal gucken, ob du dir nicht eine Paffrathschale im Uhrglas Prinzip baust. Also das Verhältnis der Oberfläche welche Kontakt mit dem Wasser hat muss größer werden und möglichst wenig Totvolumen Wasser Das ist kostengünstig zu bewerkstelligen, zum ausprobieren vll. erstmal halte gespülte Plastikdosen. Guckst du hier

Oder du füllst den Originalbehälter einmal komplett bis unten mit CO2 und ergänzt deine 80mL jeden Tag nach. Verstehst du was ich meine? Dann ist das Problem des Totvolumens schonmal geringer

Hallo,
ja verstehe was du meinst. So hab ich es auch heute morgen Probiert. Der Test wurde immerhin Dunkelgrün
Werde heute abend nochmal den Co2 gehalt anhand den Teststreifen messen. Auch wenn nicht so genau.
Danke für den Tip.

lg, Dennis

 

[omega]

Hallo Kevin,

Unter'm Strich musst du viel mehr CO₂ als die 20mg/l zuführen, damit du 20mg/l an CO₂ im Wasser hast.

nein, muß man nicht.

Grund ist der Puffer. Das zugeführte CO₂ geht in den Puffer mit ein und wirkt erstmal als Säure und senkt den pH.

Der Puffer enthält bereits all das CO2, um ihn zu diesem Puffer zu machen. Nennt sich zugehörige Kohlensäure, zum Puffer zugehörig. Abgestandenes Wasser befindet sich im Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht. Jedes weitere CO2-Molekül, das ins Wasser eingebracht wird, zählt zur freien überschüssigen Kohlensäure. Google mal danach.
Guck mal dort: http://www.trinkwasserspezi.de/kksggw.htm

Dabei geht das CO₂ in ein Hydrogencarbonat-Teilchen über.

Das ins Wasser eingebrachte CO2 reagiert nur zu ca. 0,7% zu Kohlensäure (= die freie überschüssige Kohlensäure), und nur diese 0,7% dissoziieren zu H+ und Hydrogencarbonat. Diese Hydrogencarbonat-Teilchen darfst Du also getrost ignorieren. Die spielen vllt. bei VE-Wasser mit 0µS/cm eine Rolle, aber nicht im Aquarium.

Dein Wasser bindet also CO₂

Nicht das durch die Düngung zugeführte CO2.

Ist der pH tief genug, so wird nicht mehr so viel CO₂ als Säure wirken.

Damit sprichst Du das Reaktionsgleichgewicht der zugehörigen Kohlensäure an, also der Kohlensäure aus dem pH-Puffer. Je niedriger der pH, desto weniger dieser Kohlensäure liegt als H+ + HCO3- und als H+ + CO32- vor, also desto weniger H+ (das, was Du als Säurewirkung meinst) stammt aus der zugehörigen Kohlensäure.
Was aber hat das mit der angeblich höheren CO2-Dosierung bei höherer KH zu tun?
Der einzige Zusammenhang zwischer höherer CO2-Dosierung bei höherer KH liegt beim selben zu erreichenden pH: härteres Wasser benötigt mehr CO2 als weicheres, um den pH auf denselben Wert zu senken. Härteres Wasser benötigt aber nicht mehr CO2, um dieselbe Menge freier überschüssiger Kohlensäure zu bilden.

Weitestgehend Karbonathärte-neutral (Puffer-neutral, der Puffer bleibt erhalten) kann der pH durch eine CO2-Zugabe gesenkt werden. Die zusätzlichen H+-Ionen aus der 0,7% dissoziierenen Kohlensäure senken ihn.

Grüße, Markus

 

[Kejoro]

Hi Markus,

Abgestandenes Wasser befindet sich im Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht.

Meinst Du, dass abgestandenes Reinstwasser mit einem pH um die 6 kein Kalk mehr löst? Ich sage, es wird Kalk lösen, bis das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht eingestellt ist. Das ist dann der Fall, wenn das durch die Luft eingebrachte CO₂ (~0,5mg/l, habe ich hier mal hergeleitet -> unten, letzter Satz) und die damit entstandene Kohlensäure genug Kalk gelöst hat, um das Löslichkeitsprodukt von Kalk zu erreichen. Dann wurde aber aus "freier Kohlensäure" auf einmal (halb)gebundene und der pH ist gestiegen. Es gibt auch einmal einen signifikanten Puffer etc. Lässt sich berechnen, ist aber sau aufwändig.
Damit ist die Grenze zwischen gebundener und freier Kohlensäure nicht so scharf, wie man meint. Ich mag die Begriffe sowieso nicht, da sie mehr verwirren, als das sie nützen. Ähnlich wie KH (definiert über c(HCO₃^-) und SBV. Ich beziehe mich lieber auf die Massenwirkung und die Gleichgewichte. Aus denen resultieren dann auch die ganzen Begriffe wie "kalkaggressiv" und "kalkabscheidend".

Das Puffergleichgewicht und die Kalklöslichkeit kann man getrennt von einander betrachten. Das eine ist das Verhältnis zwischen den Teilchen CO₂, HCO₃^- & CO₃^2- ; das andere die Massenwirkung.

Härteres Wasser benötigt aber nicht mehr CO2, um dieselbe Menge freier überschüssiger Kohlensäure zu bilden.

Da bin ich ehrlich: Ich habe Probleme, das zu zeigen Über den pH stellt sich das Verhältnis von CO₂/HCO₃^- ein. Heißt, dass unterschiedliche CO₂ Werte sich für den selben pH zweier unterschiedlich starker Puffersysteme ergeben. Das kann man aus jeder Tabelle ablesen. Jetzt muss man sich fragen, wie viel CO₂ zugeführt werden muss, um den pH zu verändern, sodass CO₂ 20mg/l ergeben kann. Je stärker der Puffer, umso weniger pH-Änderung braucht es. Aber gleichzeitig muss auch mehr Puffer "umgestimmt" werden.
Aber: man kann freie Kohlensäure ohne Weiteres in (halb)gebundene überführen. Dazu kannst du eine beliebige Base einsetzen. Der CO₂-Dauertest wird von gelb nach blau umschlagen, ohne, dass du CO₂ aktiv austreibst.

Weitestgehend Karbonathärte-neutral (Puffer-neutral, der Puffer bleibt erhalten) kann der pH durch eine CO2-Zugabe gesenkt werden. Die zusätzlichen H+-Ionen aus der 0,7% dissoziierenen Kohlensäure senken ihn.

Da gehe ich noch einen Schritt weiter und behaupte, dass der Vorgang vollständig pufferneutral ist. Zu jedem entstehenden Proton entsteht ein Hydrogencarbonat (hier steigt die LFK).
Der Trick bei der Sache ist, dass nur ein geringer Teil vom CO₂ zur Kohlensäure reagiert, dieser kleine Teil aber dann entweder als Säure wirkt (H⁺ + HCO₃^-) oder zu CO₂ und Wasser zerfällt. Das hängt vom gegebenen pH der Lösung ab. Entsteht die saure Reaktion, würden weniger als 0,7% Kohlensäure vorliegen. Dennoch wirst du stets 0,7% Kohlensäure im Wasser messen können, da dies selbst eine Gleichgewichtsreaktion ist. Damit wird die Säure nachgebildet und die 0,7% passieren nicht "einmalig".
Praktikabler wird das, wenn man die Bildung der Kohlensäure (da sehr instabil) überspringt. Dann kommt man auf ein Gleichgewicht zwischen dem kompletten CO₂ in der Wassersäule und den entsprechenden Teilchen, die den Puffer bilden.

Was mich im Übrigen hat anfangen lassen, die 0,7% anzuzweifeln, war die Beobachtung, dass die Zugabe von CO₂ die LFK doch recht stark ansteigen lässt.
Ich überlege gerade, wie man das am besten zeigen kann... Das Experiment mit der Überführung der freien in (halb)gebundene Kohlensäure ist ganz nett, das zeigt, dass das komplette CO₂ Teil des Gleichgewichts sind.

Schöne Grüße
Kevin

 

[omega]

Hi Kevin,

daß Wasser mit aus der Luft eindiffundierem CO2 Kalk lösen kann, ist hier nicht das Thema. Fakt ist, daß jedes CO2-Molekül, das einem Wasser im Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht (abgestandenes) zugeführt wird, zu 99,3% physikalisch gelöst ist und somit der Pflanze unmittelbar zur Verfügung steht. Bei Lochgestein oder anderem Kalkstein im Aquarium verhält es sich anders. Daran ist derjenige dann aber selbst Schuld.

Grüße, Markus

 

[Kejoro]

Hi Markus,

aber wie bekommst Du das mit dem pK_S von 6,35 zusammen? Ich versteh das aktuell so: Liegt eine Lösung mit dem pH von 6,35 vor und fügst eine unbedeutende Menge CO₂ zu (quasi ohne pH Änderung), dann geht 50% des CO₂ in Säure und Hydrogencarbonat über. Auch, wenn nur 99,3% (oder 99,8%, je nach Quelle) zum selben Zeitpunkt als physikalisch gelöst vorliegen.

Schöne Grüße
Kevin

 

[omega]

Hallo Kevin,

der dort angegebene pKs gilt nicht für die gesamte zugefügte Menge CO2, sondern er gilt nur für die 0,2% bzw. 0,7% des zugefügten CO2, der zu Kohlensäure reagiert. Die Graphen auf beiden Webseiten gelten nicht für gelöstes Kohlendioxid. Sie gelten auch nicht für das Hydrogencarbonat/Carbonat, das z.B. per Natriumbicarbonat (ohne CO2-Zufuhr lösbar) oder Calciumcarbonat (nur unter CO2-Zufuhr lösbar) hinzugefügt wurde, da diese keine Kohlensäure bilden. Denen fehlt das Proton. Stattdessen bringen sie ein Natrium- bzw. Calciumion ein.

Man könnte jetzt auf die Idee kommen und z.B. 20°dKH Wasser auf pH 6,35 zu bringen, damit vom Carbonatpuffer gleich viel als CO2 und als Hydrogencarbonat vorliegt. Mit CO2 allein wird das aber nur in einem geschlossenen System unter Druck funktionieren, wenn überhaupt. Unter atmosphärischem Druck geht das nur mit Mineralsäure. Diese fügt die Protonen hinzu, die aus dem Carbonatpuffer Kohlensäure macht. Dabei sinkt aber die KH, der Carbonatpuffer wird zerstört, irrsinnige Mengen CO2 werden frei, die ratzfatz ausgasen. Von den 20°dKH bleibt fast nichts mehr übrig.

Grüße, Markus

 

[omega]

Hi Dennis,

12cm unter der wasseroberfläche? Bleibt dir dabei die wasseroberfläche überhaupt noch etwas in bewegung?

die dreht sich hier gaaaanz langsam.

So wie ich weiß sollte die oberfläche etwas in bewegung sein.

Ist mir egal, ob sich dort was bewegt. Was soll die Bewegung bewirken?

Grüße, Markus

 

[omega]

Hi,

Weil Seit gestern abend ca 19 uhr bis heute morgen war immernoch ein „rest co2“ im behälter drin. Das co2 ging bis zur 20,30ml skalierung. (was längst hätte verschwinden sollen egal ob licht an oder aus. Oder irre ich mich?) Es ist also aus irgendeinem grund nicht diffundiert oder wie man das nennt.

aus der Dose kommen 100% CO2. Von diesem Behälter diffundiert das CO2 ins Wasser. Aus dem Wasser diffundiert aber auch CO2, Sauerstoff und Stickstoff in den Behälter. Das liegt daran, daß sich ungleiche Konzentrationen, die in Kontakt stehen, allzugerne ausgleichen möchten. Wieviel von welchem Gas wohin diffundiert, hängt von seiner Löslichkeit und Partialdruck im jeweiligen Medium ab.
Daher wird der Behälter nie völlig gasfrei werden, weshalb er laut Anleitung ja auch regelmäßig entlüftet werden soll.

Grüße, Markus

 

[Kejoro]

Guten Morgen Markus,

der dort angegebene pKs [6,35] gilt nicht für die gesamte zugefügte Menge CO2, sondern er gilt nur für die 0,2% bzw. 0,7% des zugefügten CO2, der zu Kohlensäure reagiert.

und das ist leider falsch. Der Wert der "reinen Kohlensäure" liegt nach kurzer Recherche zwischen 3,3 und 3,88 (merkwürdige Gleichgewichtskonstanten).

Sie gelten auch nicht für das Hydrogencarbonat/Carbonat, das z.B. per Natriumbicarbonat (ohne CO2-Zufuhr lösbar) oder Calciumcarbonat (nur unter CO2-Zufuhr lösbar) hinzugefügt wurde, da diese keine Kohlensäure bilden. Denen fehlt das Proton. Stattdessen bringen sie ein Natrium- bzw. Calciumion ein.

Doch genau dafür gelten diese auch. Das dabei entstehende CO₂ entsteht dann durch die Autoprotolyse vom Wasser. Da Wasser nur eine ganz schwache Säure ist, reagieren die Salze entsprechend basisch und treiben den pH hoch. Diese Graphen gelten sogar für den Carbonatpuffer im Blut, wenn dieses 25°C kalt wäre. Die 6,35 sind eben recht temperaturabhängig.

Man könnte jetzt auf die Idee kommen und z.B. 20°dKH Wasser auf pH 6,35 zu bringen, damit vom Carbonatpuffer gleich viel als CO2 und als Hydrogencarbonat vorliegt. Mit CO2 allein wird das aber nur in einem geschlossenen System unter Druck funktionieren, wenn überhaupt. Unter atmosphärischem Druck geht das nur mit Mineralsäure

Teste es doch mal mit KH=5°dH. Mir fehlen dazu die Mittel (pH Sonde, CO₂-Test). Du wirst sehen, das braucht eine Weile, aber es ist möglich. Das sind etwa 50mg/l an CO₂. Im Aquarium funktioniert das auch mit dem Drücken auf unter 6,5°dH (ohne Besatz auch bei höherer KH ohne Weiteres möglich) und das lässt sich auf beliebige Carbonatpuffer übertragen.

Schöne Grüße
Kevin

 

[Fino]

Hallo Markus, hallo Kevin,

der dort angegebene pKs gilt nicht für die gesamte zugefügte Menge CO2, sondern er gilt nur für die 0,2% bzw. 0,7% des zugefügten CO2, der zu Kohlensäure reagiert.

Ich versteh das aktuell so: Liegt eine Lösung mit dem pH von 6,35 vor und fügst eine unbedeutende Menge CO2 zu (quasi ohne pH Änderung), dann geht 50% des CO2 in Säure und Hydrogencarbonat über. Auch, wenn nur 99,3% (oder 99,8%, je nach Quelle) zum selben Zeitpunkt als physikalisch gelöst vorliegen.

Die zum pKs gehörigen Gleichungen (siehe den von Kevin verlinkten Wikipedia-Artikel) beziehen sich immer auf die vorhandenen (Gesamt)menge an CO2 und Hydrogencarbonat und Carbonat und nicht auf die zugefügten Mengen. Aussagen zu, wie sich hinzugefügte Mengen (Deltagrößen) im Ergebnis auswirken, sind daher nicht unmittelbar bzw. nur schwer aus diesen Gleichungen abzuleiten.

@Kevin

Ich versteh das aktuell so: Liegt eine Lösung mit dem pH von 6,35 vor und fügst eine unbedeutende Menge CO2 zu (quasi ohne pH Änderung), dann geht 50% des CO2 in Säure und Hydrogencarbonat über.

Es liegt ja schon vorher (bevor du eine unbedeutende Menge CO2 hinzufügst) 50 % des CO2 in Säure und Hydrogencarbonat vor.

@Markus

Man könnte jetzt auf die Idee kommen und z.B. 20°dKH Wasser auf pH 6,35 zu bringen, damit vom Carbonatpuffer gleich viel als CO2 und als Hydrogencarbonat vorliegt. Mit CO2 allein wird das aber nur in einem geschlossenen System unter Druck funktionieren, wenn überhaupt. Unter atmosphärischem Druck geht das nur mit Mineralsäure. Diese fügt die Protonen hinzu, die aus dem Carbonatpuffer Kohlensäure macht. Dabei sinkt aber die KH, der Carbonatpuffer wird zerstört, irrsinnige Mengen CO2 werden frei, die ratzfatz ausgasen. Von den 20°dKH bleibt fast nichts mehr übrig.

Da wäre ich eher optimistisch, dass das funktioniert. Laut CO2-Tabellen bräuchte man dafür etwa 350 mg/L. Das liegt deutlich unter der Löslichkeitsmenge von CO2. Das sollte grundsätzlich auch in einem offenen System machbar sein.

Viele Grüße
Klaus

 

[Roby]

Was soll die Bewegung bewirken

Hi,
die Bewegung begünstigt den Gasaustausch insbesondere die Sauerstoff Aufnahme.
Es genügt aber schon eine sehr leichte Bewegung.
Andererseits treibt sie natürlich tendenziell auch CO2 aus.
Dann wäre noch die Kahmhaut die sich bei stehender Oberfläche leichter bildet.

LG Robert

 

[omega]

Hallo Kevin,

und das ist leider falsch. Der Wert der "reinen Kohlensäure" liegt nach kurzer Recherche zwischen 3,3 und 3,88 (merkwürdige Gleichgewichtskonstanten).

ok, der dort angegebene pKs von 6,35 bzw. 6,5 ist konstruiert, da Dein zweiter Link sagt:
"Die erste Säurekonstante ist pK1 = 3,88 (Gleichgewicht (3)). Das bedeutet, dass Kohlensäure eine mittelstarke Säure sein sollte. Den Wert erhält man aber nur, wenn man ausschließlich von der "echten" H2CO3 ausgeht. Jedoch liegen 99,8 % des gelösten CO2 gar nicht als Säure, sondern nur als hydratisiertes Gas vor. Deshalb formuliert man eine "scheinbare" Dissoziationskonstante, die um den Faktor 1000 kleiner ist. Dieser pK1-Wert beträgt 6,35."

Wenn nun aber 99,8% als hydratisiertes Gas und nicht als Säure vorliegen, wie können diese Graphen für das das gesamte eingebrachte CO2 gelten? Es steht doch auch explizit "Anteil der Kohlensäureformen in Abhängigkeit vom pH-Wert" und "Hägg-Diagramm von Kohlensäure" und nicht CO2.

Doch genau dafür gelten diese auch. Das dabei entstehende CO₂ entsteht dann durch die Autoprotolyse vom Wasser.

Damit aus aufgelöstem Natriumbicarbonat und Calciumcarbonat nennenswert CO2 entsteht, muß eine starke Säure hinzugefügt werden. Von alleine passiert da nicht viel.

Da Wasser nur eine ganz schwache Säure ist, reagieren die Salze entsprechend basisch und treiben den pH hoch.

Um die Salze und deren Auflösen in Wasser geht's mir nicht sondern um deren Lösung.

Grüße, Markus

 

[omega]

Hallo Klaus,

Es liegt ja schon vorher (bevor du eine unbedeutende Menge CO2 hinzufügst) 50 % des CO2 in Säure und Hydrogencarbonat vor.

nö, nicht des CO2 sondern der Kohlensäure, die sich aus ihm gebildet hat. Der Rest, 99,8% ist physikalisch gelöst. Ich finde nirgendwo ein Diagramm, daß diese 99,8% abhängig vom ph-Wert dargestellt sind. Die sind fix.

@Markus
Da wäre ich eher optimistisch, dass das funktioniert. ...

Ja, war ein blödes Beispiel.

Grüße, Markus

 

[omega]

Hallo Robert,

die Bewegung begünstigt den Gasaustausch insbesondere die Sauerstoff Aufnahme...

das war eine rhetorische Frage.
Viel Bewegung brauchen vielleicht schwach beleuchtete, gering bepflanzte Aquarien mit hohem Fischbesatz. Bei stark beleuchteten, stark bepflanzten und vor allem CO2-gedüngten sehe ich keinerlei Bedarf.

Grüße, Markus

 

[Fino]

Hallo Markus,

ok, der dort angegebene pKs von 6,35 bzw. 6,5 ist konstruiert, da Dein zweiter Link sagt:
"Die erste Säurekonstante ist pK1 = 3,88 (Gleichgewicht (3)). Das bedeutet, dass Kohlensäure eine mittelstarke Säure sein sollte. Den Wert erhält man aber nur, wenn man ausschließlich von der "echten" H2CO3 ausgeht. Jedoch liegen 99,8 % des gelösten CO2 gar nicht als Säure, sondern nur als hydratisiertes Gas vor. Deshalb formuliert man eine "scheinbare" Dissoziationskonstante, die um den Faktor 1000 kleiner ist. Dieser pK1-Wert beträgt 6,35."

Ja, der pKs von 3,88 bezieht sich auf die "echte" Kohlensäure (H2CO3). In der Wasserchemie hat es sich aber eingebürgert, eine Gleichgewichtskonstante zu verwenden, die sich auf die Summe der Konzentrationen von CO2 und H2CO3 bezieht. Ist ja nur Rechentechnik, da man ja, wie du schreibst, den (kleinen) Anteil des gelösten CO2 kennt. Dies ergibt dann rechnerisch den pKs von 6,35.

Wenn nun aber 99,8% als hydratisiertes Gas und nicht als Säure vorliegen, wie können diese Graphen für das das gesamte eingebrachte CO2 gelten? Es steht doch auch explizit "Anteil der Kohlensäureformen in Abhängigkeit vom pH-Wert" und "Hägg-Diagramm von Kohlensäure" und nicht CO2.

Weil sich der pKs von 6,35 auf die Summe der Konzentrationen (CO2+H2CO3) bezieht, auch wenn das oft leider nicht immer so klar bezeichnet wird. In der Fachliteratur (z.B. Höll "Wasser") ist das aber eindeutig.

Fino said:
Es liegt ja schon vorher (bevor du eine unbedeutende Menge CO2 hinzufügst) 50 % des CO2 in Säure und Hydrogencarbonat vor.

nö, nicht des CO2 sondern der Kohlensäure, die sich aus ihm gebildet hat. Der Rest, 99,8% ist physikalisch gelöst. Ich finde nirgendwo ein Diagramm, daß diese 99,8% abhängig vom ph-Wert dargestellt sind. Die sind fix.

Wie oben geschrieben bezieht sich der pKs von 6,35 auf CO2+H2CO3, so dass meine Aussage zutreffend ist. Müsste jetzt klar sein?

Viele Grüße
Klaus