Chemia wody
Tabela CO₂ z KH i pH: kalkulator CO₂ w akwarium roślinnym
„Tabela CO₂” z forów liczy 3 × KH × 10^(7 − pH). Ten kalkulator liczy CO₂ z równowagi kwasu węglowego i pokazuje, że przy 25 °C CO₂ jest w wodzie o ok. 20% więcej, niż podaje tabela.
Kalkulator
Co oznacza wynik?
To stężenie dwutlenku węgla rozpuszczonego w wodzie, wyliczone z KH i pH: nie zmierzone. CO₂ zakwasza wodę tym mocniej, im słabszy jest bufor (KH), więc z tych dwóch liczb da się odtworzyć trzecią. Działa to tylko wtedy, gdy jedynym kwasem obniżającym pH jest kwas węglowy. Korzenie, torf, liście ketapangu i podłoża aktywne też obniżają pH: wtedy kalkulator, tak jak każda tabela CO₂, pokazuje więcej CO₂, niż jest naprawdę.
Wzór
CO₂ [mg/l] = KH × 0,3566 × 10^(pK₁ − pH) × 44,009; pK₁ = 3405/T + 0,0328·T − 14,84 KH w °dKH; 0,3566 mmol/l wodorowęglanów na 1 °dKH (definicja stopnia niemieckiego); 44,009 g/mol: masa molowa CO₂; T: temperatura w kelwinach (°C + 273,2). Równanie pK₁ Harneda i Davisa (1943). „Tabela CO₂” zastępuje to wszystko jedną liczbą: CO₂ ≈ 3 × KH × 10^(7 − pH).
Przykład
KH 4 °dKH, pH 6,8, woda 25 °C. Równanie Harneda i Davisa daje pK₁ = 6,3595, a z tego 22,8 mg/l CO₂. „Tabela” ze współczynnikiem 3 podaje 19 mg/l, czyli CO₂ jest naprawdę o 20% więcej, niż mówi tabela. Żeby tabela zgadzała się z równowagą przy 25 °C, jej współczynnik musiałby wynosić 3,59, a nie 3.
Tabela CO₂ (mg/l) z KH i pH przy 25 °C: pogrubione: z równowagi kwasu węglowego; w nawiasie: z „tabeli” ze współczynnikiem 3
| KH | pH 6,4 | pH 6,6 | pH 6,8 | pH 7 | pH 7,2 | pH 7,4 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 °dKH | 28,6 (23,9) | 18 (15,1) | 11,4 (9,5) | 7,2 (6) | 4,5 (3,8) | 2,9 (2,4) |
| 3 °dKH | 42,9 (35,8) | 27,1 (22,6) | 17,1 (14,3) | 10,8 (9) | 6,8 (5,7) | 4,3 (3,6) |
| 4 °dKH | 57,2 (47,8) | 36,1 (30,1) | 22,8 (19) | 14,4 (12) | 9,1 (7,6) | 5,7 (4,8) |
| 5 °dKH | 71,5 (59,7) | 45,1 (37,7) | 28,5 (23,8) | 18 (15) | 11,3 (9,5) | 7,1 (6) |
| 6 °dKH | 85,8 (71,7) | 54,1 (45,2) | 34,1 (28,5) | 21,5 (18) | 13,6 (11,4) | 8,6 (7,2) |
| 8 °dKH | 114,4 (95,5) | 72,2 (60,3) | 45,5 (38) | 28,7 (24) | 18,1 (15,1) | 11,4 (9,6) |
Tej tabeli nikt nie przepisywał ręcznie: każdą komórkę liczy ten sam silnik, który odpowiada w kalkulatorze powyżej. Dlatego tabela nie może się z nim nie zgadzać, a test przerywa budowę serwisu, jeśli ktoś spróbuje wpisać ją ręcznie.
Skąd się bierze „tabela CO₂” i dlaczego zaniża wynik
CO₂ rozpuszczony w wodzie, wodorowęglany (to one tworzą KH) i jony wodorowe (to one decydują o pH) są ze sobą w równowadze. Znając dwie z tych wielkości, trzecią dostajesz z rachunku:
[CO₂] = [HCO₃⁻] × 10^(pK₁ − pH)
pK₁ to stała dysocjacji kwasu węglowego, zależna od temperatury. W kalkulatorze domyślne jest równanie Harneda i Davisa (1943).
Współczynnik 3 nie pasuje do żadnej temperatury akwarium
Tabela z forów upraszcza równowagę do CO₂ ≈ 3 × KH × 10^(7 − pH): to praktyczna reguła społeczności akwarystów, a nie wynik pomiaru. Z równowagi wychodzi, że współczynnik powinien wynosić 3,85 przy 20 °C, 3,59 przy 25 °C i 3,4 przy 30 °C. Dlatego tabela zaniża CO₂: przy KH 4, pH 6,8 i 25 °C pokazuje 19 mg/l zamiast 22,8 mg/l. Kto dozuje CO₂ „pod tabelę”, ma w wodzie więcej gazu, niż myśli, a nadmiar CO₂ szkodzi rybom.
Dwa równania, dwie liczby
Źródło, z którego bierzemy równanie Harneda i Davisa, podaje obok konkurencyjne równanie Shedlovsky’ego i MacInnesa (1935). Przy 25 °C pierwsze daje pK₁ = 6,3595, drugie 6,365, a CO₂ różni się o ok. 1,3%. Różnica jest mała, ale istnieje, dlatego możesz przełączyć równanie w polu powyżej.
Drop checker
Drop checker to mała fiolka z roztworem o znanym KH i wskaźnikiem pH, zawieszona w akwarium tak, że między roztworem a wodą zostaje pęcherzyk powietrza. CO₂ przechodzi przez to powietrze do roztworu i zmienia jego kolor. Działa na tej samej zależności KH–pH co ten kalkulator, ale kwasy z korzeni czy podłoża nie dostają się do fiolki. Wada: reaguje z opóźnieniem, więc pokazuje stan sprzed pewnego czasu, a nie tej chwili.
Najczęstsze pytania
- Ile CO₂ powinno być w akwarium roślinnym?
- Na forach krąży konkretny zakres, ale to praktyczna reguła społeczności akwarystów, a nie wynik pomiaru, dlatego nie podajemy go tu jako normy. Ten kalkulator odpowiada na inne pytanie: ile CO₂ masz naprawdę. Pamiętaj, że „tabela CO₂” pokazuje mniej, niż jest w wodzie, więc zakres liczony z tabeli oznacza w praktyce więcej CO₂.
- Czy wystarczy wziąć wynik z tabeli i dodać 20%?
- Przy 25 °C prawie się zgadza: równowaga daje o 19,7% więcej niż tabela. Ale ta różnica zależy od temperatury: przy 22 °C to 24,7%, przy 28 °C: 15,5%. Prościej wpisać temperaturę do kalkulatora.
- Dlaczego drop checker pokazuje co innego niż kalkulator?
- Bo mierzy CO₂ w osobnym roztworze, do którego nie docierają kwasy z korzeni, torfu czy podłoża aktywnego, i robi to z opóźnieniem. Jeśli kalkulator pokazuje wyraźnie więcej CO₂ niż drop checker, podejrzewaj w wodzie inne kwasy niż węglowy.
- Mam KH w mg/l CaCO₃. Czy mogę go użyć?
- Tak, ale najpierw przelicz na °dKH: 1 °dKH to 17,848 mg/l CaCO₃. Zrobisz to w przeliczniku twardości wody.
- Które równanie wybrać?
- Domyślne, Harneda i Davisa, w zupełności wystarczy. Drugie pokazuje, że sama stała pK₁ ma niepewność: przy 25 °C wyniki różnią się o ok. 1,3%.
Skąd są liczby na tej stronie
- Harned i Davis (1943), J. Amer. Chem. Soc. 65:2030: równanie odczytane w otwartej transkrypcji Papers in Meteorology and Geophysics 6(1), Meteorological Research Institute (Japonia)
: Literatura naukowa, sprawdzone 27.09.2026.
Współczynnik A pK₁ kwasu węglowego (Harned i Davis): 3405 K · Współczynnik B pK₁ kwasu węglowego (Harned i Davis): 0,0328 1/K · Współczynnik C pK₁ kwasu węglowego (Harned i Davis): 14,84 bezwymiarowy · Współczynnik A pK₁ (Shedlovsky i MacInnes): 17 052 K · Współczynnik B pK₁ (Shedlovsky i MacInnes): 215,21 bezwymiarowy · Współczynnik C pK₁ (Shedlovsky i MacInnes): 0,1268 1/K · Współczynnik D pK₁ (Shedlovsky i MacInnes): 545,56 bezwymiarowy · Współczynnik A pK₂ kwasu węglowego (Harned, Samuel i Scholes): 2902,39 K · Współczynnik B pK₂ kwasu węglowego: 0,0238 1/K · Współczynnik C pK₂ kwasu węglowego: 6,498 bezwymiarowy - Emerson, Russo, Lund i Thurston (1975), J. Fish. Res. Board Can. 32: 2379–2383: równanie odczytane w US EPA, Aquatic Life Ambient Water Quality Criteria for Ammonia (2013)
: Literatura naukowa, sprawdzone 27.09.2026.
Przesunięcie temperatury w równaniu pKa amoniaku: 273,2 K - MEBAK, metoda W-000.11.900: Definition der Härte von Wasser (za DIN 38409 część 6)
: Fizyka, sprawdzone 27.09.2026.
Miliwale (meq) na stopień niemiecki: 0,3566 meq/l na °d - CIAAW/IUPAC: skrócone standardowe masy atomowe (tabela 2024)
: Fizyka, sprawdzone 27.09.2026.
Masa atomowa węgla: 12,011 g/mol · Masa atomowa tlenu: 15,999 g/mol · Masa atomowa wodoru: 1,008 g/mol
Wszystkie stałe, adresy i daty sprawdzeń: Źródła.
Ostatnia aktualizacja: · Wynik jest szacunkiem: przeczytaj zastrzeżenia.