Водневий показник (pH-фактор)

Водневий показник (pH-фактор) - це міра активності іонів водню в розчині, кількісно виражає його кислотність. Коли pH не на оптимальному рівні, рослини починають втрачати здатність поглинати деякі з необхідних для здорового росту елементи. Для всіх рослин є специфічний рівень pH який дозволяє досягти максимальних результатів при вирощуванні. Більшість рослин воліють слабокислу середу зростання (між 5.5-6.5).

 

Водневий показник у формулах

У дуже розбавлених розчинах водневий показник еквівалентний концентрації іонів водню. Дорівнює по модулю і протилежна за знаком десятичному логарифму активності водневих іонів, виражену в молях на один літр:

pH = -lg[H⁺]

При стандартних умовах значення pH лежить в межах від 0 до 14. В чистій воді, при нейтральному pH, концентрація H⁺ дорівнює концентрації OH^- і становить 1·10^-7 моль на літр. Максимально можливе значення pH визначається як сума pH і pOH і дорівнює 14.

Всупереч поширеній думці, pH може змінюватися не тільки в інтервалі від 0 до 14, а може і виходити за ці межі. Наприклад, при концентрації іонів водню [H⁺] = 10^-15 моль/л, pH = 15, при концентрації іонів гідроксиду [OH^-] 10 моль/л pOH = -1.

Важливо розуміти! Шкала pH логарифмічна, що означає, що кожна одиниця зміни дорівнює десятикратному зміни концентрації іонів водню. Іншими словами, розчин з pH 6 в десять разів більш кислий, ніж розчин з pH 7, розчин з pH 5 буде в десять разів більш кислий, ніж розчин з pH 6 і в сто разів більш кислий, ніж розчин з pH 7. Це означає, що коли ви регулюєте pH вашого живильного розчину, і вам необхідно змінити pH на два пункти (наприклад з 7.5 до 5.5) ви повинні використовувати в десять разів більше коректора pH, ніж якщо б змінювали pH лише на один пункт (з 7.5 до 6.5).

 

 

Методи визначення значення pH

Для визначення значення pH розчинів широко використовують кілька методик. Водневий показник можна приблизно оцінювати з допомогою індикаторів, точно вимірювати pH-метром або визначати аналітично шляхом, проведенням кислотно-основного титрування.

 

Кислотно-основні індикатори

Для грубої оцінки концентрації водневих іонів широко використовуються кислотно-основні індикатори - органічні речовини-барвники, колір яких залежить від pH середовища. До найбільш відомих індикаторів належать лакмус, фенолфталеїн, метиловий оранжевий (метилоранж) та інші. Індикатори здатні існувати в двох по-різному забарвлених формах - або в кислотній, або в основний. Зміна кольору кожного індикатора відбувається в своєму інтервалі кислотності, зазвичай становить 1-2 одиниці.

 

Універсальний індикатор

Для розширення робочого інтервалу вимірювання pH використовують так званий універсальний індикатор, який представляє собою суміш з кількох індикаторів. Універсальний індикатор послідовно змінює колір з червоного через жовтий, зелений, синій до фіолетового при переході з кислотною області в основну.

Розчинами таких сумішей - «універсальних індикаторів» зазвичай просочують смужки «індикаторного паперу», з допомогою яких можна швидко (з точністю до одиниць рН, або навіть десятих рН) визначити кислотність досліджуваних водних розчинів. Для більш точного визначення отриманий при нанесенні краплі розчину колір індикаторного паперу негайно порівнюють з еталонною кольоровою шкалою, вигляд якої представлений на зображеннях.

Визначення pH індикаторним методом утруднена для каламутних або забарвлених розчинів.

Враховуючи той факт, що оптимальні значення pH для живильних розчинів у гідропоніці мають досить вузький інтервал (зазвичай від 5.5 до 6.5) використовую і інші комбінації індикаторів. Так, наприклад, наш рідкий pH тестимеет робочий діапазон та шкалу від 4.0 до 8.0, що робить такий тест більш точним у порівнянні з універсальним індикаторним папером.

 

pH-метр

Використання спеціального приладу - pH-метри - дозволяє вимірювати рн в більш широкому діапазоні і більш точно (до 0,01 одиниці pH), ніж за допомогою універсальних індикаторів. Спосіб відрізняється зручністю і високою точністю, особливо після калібрування індикаторного електрода в обраному діапазоні рН. Дозволяє вимірювати pH непрозорих і кольорових розчинів і тому широко використовується.

Для більш докладного вивчення теми рекомендуємо відвідати відповідний розділ форуму: «pH-метри».

 

Аналітичний об'ємний метод

Аналітичний об'ємний метод - кислотно-основне титрування - також дає точні результати визначення кислотності розчинів. Розчин відомої концентрації (титрант) по краплях додається до досліджуваного розчину. При їх змішуванні протікає хімічна реакція. Точка еквівалентності - момент, коли титранта точно вистачає, щоб повністю завершити реакцію, - фіксується з допомогою індикатора. Далі, знаючи концентрацію і об'єм доданого розчину титранта, обчислюється кислотність розчину.

 

 

Вплив температури на значення pH

Значення pH може змінюватися в широкому діапазоні при зміні температури. Так, 0,001 молярний розчин NaOH при 20°с має рн=11,73, а при 30°C pH=10,83. Вплив температури на значення pH пояснюється різною дисоціацією іонів водню (H⁺) і не є помилкою експерименту. Температурний ефект неможливо компенсувати за рахунок електроніки pH-метра.

 

 

Регулювання pH живильного розчину

Підкислення живильного розчину

Живильний розчин зазвичай доводиться підкислювати. Поглинання рослинами іонів викликає поступове підлуговування розчину. Будь розчин, що має pH 7 або вище, найчастіше доводиться доводити до оптимального pH. Для підкислення живильного розчину можна використовувати різні кислоти. Найчастіше застосовують сірчану або фосфорну кислоти. Більш вірним рішенням для гідропонних розчинів є буферні добавки, такі як pH minus Bloom і pH minus Grow. Дані засоби не тільки доводять значення рн до оптимального, але й стабілізують значення на тривалий період.

При регулюванні pH як кислотами, так і лугами треба надягати гумові рукавички, щоб не викликати опіків шкіри. Досвідчений хімік вміло звертається з концентрованою сірчаною кислотою, він по краплях додає кислоту до води. Але початківцям гидропонистам, мабуть, краще звернутися до досвідченого хіміку і попросити його приготувати 25%-ний розчин сірчаної кислоти. Під час додавання кислоти розчин перемішують і визначають його pH. Дізнавшись приблизну кількість сірчаної кислоти, надалі її можна додавати з мірного циліндра.

Сірчану кислоту потрібно додавати невеликими порціями, щоб не занадто сильно підкислити розчин, який тоді доведеться знову alkalize його. У недосвідченого працівника підкислення і підлуговування можуть тривати до нескінченності. Крім марної трати часу й реактивів, таке регулювання виводить з рівноваги живильний розчин внаслідок накопичення непотрібних рослин іонів.

 

Підлуговування живильного розчину

Занадто кислі розчини приймати їдким натрієм (гідроксид натрію). Як випливає з його назви - це їдка речовина, тому потрібно користуватися гумовими рукавичками. Рекомендується набувати їдкий натрій у вигляді пігулок. У магазинах побутової хімії їдкий натрій можна придбати як засіб для очищення труб, наприклад "Кріт". Розчиняють одну пігулку в 0,5 л води і поступово доливають лужний розчин до живильного розчину при постійному помішуванні, часто перевіряючи його pH. Ніякими математичними розрахунками не вдається вирахувати, скільки кислоти або лугу потрібно додати в тому чи іншому випадку.

Якщо в одному піддоні хочуть вирощувати кілька культур, потрібно підбирати так, щоб збігався не тільки їх оптимальний pH, але і потреби в інших факторах росту. Наприклад, жовтим нарцисам і хризантемам потрібен pH 6,8, але різний режим вологості, тому їх неможливо вирощувати на одному піддоні. Якщо давати нарцисам стільки вологи, скільки хризантемам, цибулини нарцисів загинє. У дослідах ревінь досягав максимального розвитку при pH 6,5, але міг рости навіть при рн 3,5. Овес, полюбляє pH близько 6, дає хороші врожаї і при pH 4, якщо сильно збільшити дозу азоту в живильному розчині. Картопля росте при досить широкому інтервалі pH, але краще всього він розвивається при pH 5,5. Нижче цього pH також отримують високі врожаї бульб, але вони набувають кислий смак. Щоб отримувати максимальні врожаї високої якості, потрібно точно регулювати рн поживних розчинів.

 

 

Література

• Бентлі М. Промислова гідропоніка. — М: Изд-во Колос, 1965. — 819 с.