Νερό και Αντίστροφη Όσμωση

[Aquazone Team]

Νερό και Αντίστροφη Όσμωση

του Γιώργου Μπαλωτή

Το νερό αποτελεί την ικανή αλλά και αναγκαία συνθήκη για την ύπαρξη ζωής, οπουδήποτε στο ηλιακό μας σύστημα. Εξάλλου, επιστημονικές μελέτες αποδεικνύουν ότι ο πρώτος μονοκύτταρος οργανισμός στη γη ήταν η αμοιβάδα και δημιουργήθηκε μέσα στο νερό! Η σπουδαιότητά του φαίνεται ακόμα από το γεγονός ότι το ανθρώπινο σώμα αποτελείται κατά το 70% του από νερό όπως και σχεδόν κάθε άλλου θηλαστικού.

Το νερό (ή Η2O) αποτελείται από 2 άτομα Η (υδρογόνου, Μοριακό Βάρος1) και ένα άτομο Ο (οξυγόνου, Μοριακό Βάρος 16), συνδεμένα μεταξύ τους με ιοντικό ή ομοιοπολικό δεσμό, δηλαδή το ένα είναι θετικά φορτισμένο (Η+) και το άλλο αρνητικά (Ο-). Το μόριο του νερού έχει στο χώρο τη μορφή που φαίνεται παρακάτω και μάλιστα έχει βρεθεί ότι η περιεχόμενη γωνία ανάμεσα στα δύο άτομα Η είναι 120°.

Το νερό στην καθαρή του μορφή αποτελείται μόνο από μόρια Η2O, τα οποία ανάλογα με την φυσική κατάσταση του νερού (στερεό, υγρό, αέριο) αναπτύσσουν δεσμούς μεταξύ τους ασθενέστερους, καθώς πηγαίνουμε από αριστερά προς τα δεξιά. Στη φύση το συναντούμε και στις τρεις μορφές του και μάλιστα για να αλλάξει φυσική κατάσταση απαιτείται απορρόφηση ή αποβολή θερμότητας. Για να πάμε από δεξιά προς αριστερά απορρόφηση και για το αντίστροφο αποβολή. Στην ιδιότητα αυτή στηρίζεται και η ψύξη των ενυδρείων με τη χρήση ανεμιστήρων, βοηθάμε στην εξαέρωση νερού, που για να επιτευχθεί τα μόρια του νερού απορροφούν από τη δεξαμενή μας θερμότητα.

Το νερό στις τρεις φυσικές του καταστάσεις

Το νερό σε αέρια κατάσταση, τα μόρια κινούνται εντελώς ανεξέλεγκτα και προς τυχαίες κατευθύνσεις.

To νερό σε υγρή μορφή, τα μόρια τυχαία τοποθετημένα με μέτριες δυνάμεις συγκράτησης μεταξύ τους.

Το νερό σε στερεή κατάσταση σχηματίζοντας κρυσταλλικό πλέγμα. Τα μόρια δεν κινούνται μεταξύ τους και οι δυνάμεις συγκράτησης μεγάλες.

Το νερό στη φύση το συναντούμε “αλλοιωμένο” ως προς τη χημική του σύσταση εξαιτίας της μεγάλης διαλυτικής και διαβρωτικής ιδιότητας που το χαρακτηρίζει. Στις ανόργανες ενώσεις πολύ περισσότερο, αλλά και σε πληθώρα οργανικών. Έτσι, από κει που προέρχεται, λιμνάζει ή εκβάλει, διαβρώνει πετρώματα, ενώσεις ή αντιδρά με άλλα χημικά στοιχεία δημιουργώντας τις ηλεκτρολυτικές ενώσεις, άλατα, βάσεις και οξέα που μας απασχολούν πολύ στο χώρο μας…

Τα άλατα είναι της μορφής ΑxBy όπου σημαίνει x άτομα του στοιχείου Α ενωμένα με y άτομα του στοιχείου (ή και ρίζας) Β. Μερικά παραδείγματα είναι ΝaCl (στοιχείο Cl, χλωριούχο νάτριο) Κ2SO4 (ρίζα SO4 Θειικό κάλλιο) κα.

Τα οξέα είναι ενώσεις της μορφής ΗxAy το οποίο σημαίνει x άτομα υδρογόνου ενωμένα με y άτομα κάποιου άλλου στοιχείου. Μερικά παραδείγματα είναι το HCl(υδροχλωρικό οξύ) Η2SO4 (θειικό οξύ) ΗCN (υδροκυανικό οξύ) κα.

Τέλος, οι βάσεις είναι ενώσεις της μορφής ΑxOHy όπου x άτομα του στοιχείου Α είναι ενωμένα με y άτομα ΟΗ (υδροξυλίων). Μερικά παραδείγματα είναι το ΚΟΗ (καυστικό κάλλιο) NaOH (καυστικό νάτριο) κα.

Εξαιτίας των παραπάνω ηλεκτρολυτικών ενώσεων οδηγηθήκαμε στην εισαγωγή παραμέτρων, ώστε να μπορούμε να κατηγοριοποιούμε το νερό και να παίρνουμε χρήσιμες πληροφορίες για τις προσμίξεις του. Οι παράμετροι αυτοί είναι το pH, GH και KH, άμεσα συνδεμένοι μεταξύ τους και δε γίνεται μεταβολή του ενός χωρίς μεταβολή του άλλου.

Το pH ορίζεται ως ο αρνητικός λογάριθμος της συγκέντρωσης των υδρογονοκατιόντων [Η+] και η μαθηματική του έκφραση είναι pH = -log[H+]. Όμοια ορίζεται και το pOH ως ο αρνητικός λογάριθμος της συγκέντρωσης των ΟΗ και η μαθηματική του έκφραση είναι pOH = - log[OH-]. Υπάρχει μαθηματική σχέση που τα συνδέει μεταξύ τους και είναι η εξής: pH + pOH = 14. Όταν το νερό έχει pH μεγαλύτερο του 7 λέγεται βασικό (ή αλκαλικό), όταν είναι μικρότερο του 7 όξινο και όταν είναι 7 ουδέτερο.

To GH ή γενική σκληρότητα ορίζεται ως η ολική συγκέντρωση των αλάτων που υπάρχουν στο νερό μας, αλλά αναφέρεται κυρίως στο ανθρακικό μαγνήσιο και ασβέστιο, τα οποία και καθορίζουν σε μεγάλο ποσοστό την τιμή του. Μας ενδιαφέρει ως παράμετρος καθότι δείχνει το βαθμό σκληρότητας του νερού, κάτι που πρέπει να λάβουμε υπόψη μας στην επιλογή των ψαριών που θα φιλοξενήσουμε, λόγω των διαφορετικών συνθηκών διαβίωσης. Λόγου χάρη οι δίσκοι θέλουν μαλακό νερό, ενώ οι αφρικανικές κιχλίδες ιδιαίτερα σκληρό.

Το ΚΗ ονομάζεται ανθρακική σκληρότητα και είναι η παράμετρος που καθορίζει την τιμή αλλά και ισορροπία του pH στο ενυδρείο μας και μετρά τη συγκέντρωση ανθρακικών αλάτων.

Υπάρχουν διαδικασίες μέσα από τις οποίες μπορούμε να μεταβάλουμε κατά βούληση τις τιμές αυτών ανάλογα με τις ανάγκες των ενοίκων μας. Είναι δε πολύ σημαντικό οι αλλαγές στις τιμές αυτές να γίνονται αργά και σταδιακά, ώστε να μην έχουν αρνητικές συνέπειες στα ψάρια μας! Επίσης, να μη ξεχνάμε, ότι πρέπει όταν επιδρούμε στο σύστημα να το αφήσουμε να «ηρεμίσει» έως ότου επέλθει ιοντική ισορροπία και σταθεροποιηθούν οι τιμές.

Έχουν επικρατήσει ορισμένοι μύθοι για το νερό και έχει προκληθεί αρκετή σύγχυση σχετικά με την αντίστροφη όσμωση και πώς επηρεάζει τις παραμέτρους του νερού. Ας προσπαθήσουμε να ξεκαθαρίσουμε ορισμένους από αυτούς….

-Τι κάνει η ΑΟ στο νερό;

Η ΑΟ απομακρύνει σε ποσοστό, που φτάνει μέχρι το 96%, όλα τα ξένα σώματα που έχει το νερό.

-Τι συμβαίνει με τις παραμέτρους του νερού τότε;

Το GH και το ΚΗ πέφτουν πάρα πολύ (πρακτικά μη μετρήσιμα με κοινά τεστ) και το pH τείνει να γίνει ουδέτερο. Αυτό είναι πολύ σημαντικό και πρέπει να το ξεκαθαρίσουμε, η ΑΟ δεν βγάζει όξινο νερό! Εκείνο που πραγματικά συμβαίνει οφείλεται στην εξαιρετικά μικρή τιμή του ΚΗ, που όπως αναφέρθηκε είναι ο «σταθεροποιητής» του pH, επειδή είναι πολύ μικρό μια σταγόνα από τον ιδρώτα μας (όξινο) μπορεί να φτάσει το pH 4 ή και παρακάτω!

-Οι παράμετροι του νερού επηρεάζονται από τη θερμοκρασία;

Το pH, όσο και αν ακούγεται απίστευτο, μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία! Στην αντίδραση διάστασης του νερού

με άνοδο της θερμοκρασίας του νερού κατά 1°C έχουμε αύξηση του βαθμού διάστασης του νερού κατά 100 φορές! Τα υπόλοιπα, GH και KH, παραμένουν αμετάβλητα.

-Γιατί το CO2 (διοξείδιο του άνθρακα) «ρίχνει» το pH στο ενυδρείο μας;

Το CO2 διαλύεται στο νερό (είπαμε ότι είναι εξαιρετικός διαλύτης) με την ακόλουθη αντίδραση:

Η2Ο + CO2 -> Η2CO3

ή αλλιώς ανθρακικό οξύ! Έτσι, με αυτό τον τεχνητό και εύκολο τρόπο βάζουμε έμμεσα μικροποσότητες οξέος και ρίχνουμε το pH!

-Οι τιμές στο ενυδρείο μου παραμένουν σταθερές;

Αυτό θα ήταν το ιδανικό, αλλά δυστυχώς όχι! Είναι τόσο πολύπλοκο σύστημα και επηρεάζεται από παράγοντες, που ούτε στη φαντασία μας δε χωρούν! Η αιρούμενη σκόνη στον αέρα μπορεί σε διάστημα ενός μηνός να ανεβάσει τη σκληρότητα μέχρι και 2 βαθμούς σε ένα ενυδρείο 500 λίτρων!!!

-Πώς μεταβάλλονται οι παράμετροι του νερού με την πάροδο του χρόνου;

Αν αφήσουμε το ενυδρείο μας απεριποίητο για αρκετό χρονικό διάστημα, με μόνη μηχανική υποστήριξη τη φίλτρανση, τότε θα δούμε όλες τις τιμές να ανεβαίνουν.

Τέλος, παραθέτω τον περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων, όπου μπορούμε εύκολα να αντλήσουμε πολλές πληροφορίες!

Χρωματικός κώδικας για τους ατομικούς αριθμούς:

• Στοιχεία αριθμημένα με μπλε είναι υγρά σε ΚΣ

• Πράσινα : αέρια σε ΚΣ

• Μαύρα : στερεά σε ΚΣ

• Κόκκινα :συνθετικά (όλα είναι στερεά σε ΚΣ)

• Γκρι δεν έχουν ακόμα ανακαλυφθεί (έχουν επίσης αχνό χρώμα κουτιού υποδεικνύοντας τη χημική σειρά στην οποία πιθανόν να βρίσκονταν)

Σημείωση: Ο όρος ΚΣ (κανονικές συνθήκες) αναφέρεται σε θερμοκρασία 0°C (273.15K) και πίεση 1atm.