Как работает дроп-чекер

Вода это H2O. Частично - в виде ионов - H+ и HO-. Что такое pH - это содержание ионов H+ в воде (водоролный показатель и называется). Условно если (выкинем логарифмы) если H+ и HO- поровну, то вода нейтральная (рН - 7), если больше Н+, то вода кислая (рН<7), если больше НО-, то вода щелочная (рН>7). То есть рН определяет количество ионов водорода(Н+) относительно ионов гидроксильной группы(НО-).

Теперь кН

Мы возьмём упрощённо, что это количество гидрокарбонатов НСО3- (остальными ионами для упрощения пренебрежем). Почему кН считается буфером? Потому что "забирает" ионы Н+ и не даёт снижаться рН при добавлении кислоты. Для понимания глубже этой темы - надо читать М. Сандера "Техническое оснащение аквариума" (примерно страницы 30-40).

Растворение CO2

Попадая в воду, СО2 растворяется в воде: CO2 + H2O ↔ H2CO3. Образуется угольная кислота. Она состоит из Н+ и НСО3-. Дополнительные Н+, да? Которые, как мы помним, если доминируют, то рН воды становится <7. И тут же у нас дополнительные НСО3-, которые наш буфер кН. То есть, подавая СО2, мы снижаем рН, не трогая кН.

Очень важный момент: на растворимость CO2 в воде kH исходной воды не влияет никак! Вот совсем! На его расворимость влияет давление и температура, пределы растворимости при вышеназванных, всё как и с прочими газами.

Теперь принцип работы дропчекера и что он покажет

Сама жидкость состоит из буферного раствора (гидрокарбонатный буфер, kH=4, это раствор пищевой соды в нужном количестве, например) и кислотно-основного индикатора (бромтимоловый синий). Жидкость меняет цвет в зависимости от pH, т.е. является pH-индикатором.

Но она не имеет прямого контакта с аквариумной водой и изменение ее возможно только через промежуточную атмосферу. СО2 -газ, он испаряется из воды, попадает в жидкость, происходит реакция внутри дропа - выше писала, какая. Поэтому дроп показывает изменение именно количества углекислого газа в акве. (кН в жиже =4).

Пару слов о дискретности снятия показаний.

Индикатор бромтимоловый синий - очень узкодиапазонный (см. изображение выше), поэтому не составляет трудности отлавливать изменение 5 мг/л и даже менее в диапазонах до 35-40 мг/л. Вот насыщенно жёлтый цвет - уже плохой сигнал, он там вылетает за границы нормальной работы индикатора. Как и насыщенный синий.

При чем, что самое интересное, зелёный цвет дропа не значит, что в акве нужная концентрация СО2, он просто показывает, что из воды выделилось достаточное количество газа, именно в этом месте аквариума, чтобы изменить цвет жидкости (изменить уровень рН в именно таком дропчекере). Почему? Потому что методологические измерения с кучей допущений. Жропчекеры бывают дурацкие, течение бывает в аквариуме не течёт, а стоит колом. В аквариуме в разных местах CO2 может быть в разных количествах, это надо учитывать.

А теперь - немного магии.

Если залить в дроп аквариумную воду со всеми её буферами, которые там есть (а это не только kH) и добавить индикатор бромтимоловый синий - он вам покажет через некоторое время pH вашей воды в аквариуме. Но и тут надо учитывать, что в аквариуме состав воды может уйти вместе с этим pH уже завтра, а в дропе вода останется той же. Поэтому как длительный тест pH для аквариума - решение имеющее право жить, но с оговоркой на понимание процессов и методологии измерений.

Так же теперь пару слов о вреде всем известной таблицы kH/pH/CO2.

Эта таблица учитывает только карбонатный буфер воды. И всё. Она работает с жидкость для дропа, где только карбонатный буфер воды. Она не обязана работать в аквариуме, где куча разлияных буферов, кислых в том числе. Практически всегда эта таблица по аквариуму покажет полную хрень, а не сколько CO2 в воде.

И, как намекалось ранее, эта долбанная таблица не говорит о пределах растворимости CO2 в зависимости от kH. kH не влияет на растворимость углекислоты! Вы прекрасно надуете в воду с kH 10 свои 20 мг/л - никто не запретит. И расход будет ровно таким же, как и с меньшим kH. Никакой "худшей" растворимости буфер не делает, он лишь удерживает pH. Другое дело, если вы хотите в таком случае подачей газа понизить pH воды, то существенно не выйдет, буфер сопротивляется. Но прижать ближе к семи - вполне себе можно с салатовым дропом, проверено :)

Огромное спасибо Наталье за данный текст.
Редактировал @hybroid.