En keksinyt tälle mitään hyvää paikkaa, modet siirtänevät jos sen kokevat tarpeelliseksi
Tämä viesti ei siis sisällä mitään tarkkoja kypsytysohjeita tai kovinkaan holistista kuvausta prosessin biologisesta etenemisestä, ne löytynevät muualta.
Ammoniakin annostelu
Yksinkertainen kaava lisäysmäärän laskemiseksi millilitroissa
x = c / [(a * 10) / b ]
a = ammoniakkiliuoksen pitoisuus prosentteina (%)
b = kokonaisvesimäärä litroina (l)
c = haluttu ammoniakin kokonaispitoisuus (mg/l)
x = tarvittava annos millilitroina (ml)
eli jos vaikka haluan 120-litraan pitoisuudeksi 5 mg/l, käytössäni on 15%-ammoniakkiliuos:
(huomaa, ulkomitoiltaan 120-litran vetoisen akvaarion todellinen kokonaisvesitilavuus ei todellakaan ole 120-litraa mutta selkeyden vuoksi tässä tapauksessa jätän tämän tiedon omaan arvoonsa
) x = 5 mg/l / [(15% * 10) / 120l]
= 5 / 1,25
= 4 ml.
Eli tässä tapauksessa saavuttaakseni pitoisuuden 5 mg/l minun tulee lisätä 15% ammoniakkiliuosta 4 ml
Kokonaismäärä ammoniakkia
Jos jatketaan edelleen samalla esimerkkikokoonpanolla ja nyt olemme lisänneet akvaarioon 4 ml. ammonikkia, vedessä pitäisi olla ammoniakkia NH3 yhteensä:
120 l. * 5 mg /l = 600 mg. eli 0,6 grammaa
Ammoniakin NH3 muuttuminen ammoniumiksi NH4+
Vesiliuoksessa ammoniakki riistää vedeltä yhden vetyatomin ja muuttuu ammoniumiksi pH:sta riippuvaisen suhdanteen mukaan. Pysymme edelleen samassa esimerkkikokoonpanossa ja laskemme nyt paljonko 0,6 grammasta ammoniakkia syntyy ammoniumia.
Reaktioyhtälö
NH3 + H2O -> NH4+ + OH-
Ammoniakki + vesi -> ammonium + hydroksidi
Ammoniakin molekyylimassa
M(NH3) = 14,01 + 1,008 * 3 = 17,034 mol
Ammoniakin ainemäärä
n = m/M
= 0,6 g / 17,034 g/mol = ~ 0,035... mol
Ammoniumin massa
m = nM
= 0,035.. mol * (14,01 + 4 * 1,008) g/mol
= ~0,635... g
Eli 0,6 grammasta ammoniakkia NH3 muodostuu ammoniumia NH4+ yhteensä n. 0,64 grammaa
Nitrifikaatio
Nitrifikaatio on prosessi jossa sessiilit kemosyntetisoivat nitrifikaatiobakteerit hapettavat entsyymireaktioiden avulla epäorgaanista ammoniumia typen oksideiksi, tästä epäorgaanisten aineiden hapettumisesta vapautuu energiaa ja vetyä joita bakteerit sitten käyttävät valmistaessaan hiilidioksidista hiilihydraatteja.
Eli käytännössä akvaristin ei tarvitse tietää muuta kuin, että ne muokkaavat ammoniumtyppeä NH4+ nitriitiksi NO2- ja edelleen nitraatiksi NO3-
Kyseessä on kaksivaiheinen reaktio, aloittakaamme laskemalla paljonko 0,64 grammasta ammoniumia muodostuu nitriittiä.
Reaktioyhtälö ammoniumin hapettumisesta nitriitiksi NO2-
2NH4+ + 3O2 -> 2NO2- + 4H+ + 2H2O
Ammonium + happi -> nitriitti + vety + vesi (+ energiaa)
Ammoniumin molekyylimassa
M(NH4+) = 14,01 + 4 * 1,008 = 18,046 g / mol
Ammoniumin ainemäärä
n = m/M
= 0,635.. g / 18,046 g / mol = ~0,0352... mol
Nitriitin massa
m = nM
= 0,0352.. mol * (14,01 + 16*2) g/mol
= ~1,620.. g
Eli 0,64 grammasta ammoniumia muodostuu n. 1,62 grammaa nitriittiä, kerroin hapettumiselle on suurinpiirtein 2,6.
Reaktioyhtälö nitriitin NO2- hapettumisesta nitraatiksi NO3-
Prosessin viimeisessä vaiheessa nitriitti hapettuu nitraatiksi, laskekaamme siis paljonko 1,62 grammasta nitriittiä muodostuu nitraattia.
2NO2- + O2 -> 2NO3-
Nitriitti + happi -> nitraatti (+ energiaa)
Nitriitin molekyylimassa
M(NO2-) = 14,01 + 16*2 = 46,01 g/mol
Nitriitin ainemäärä
n = m/M
= 1,620... g / 46,01 g/mol
= ~0,0352... mol
Nitraatin massa
m = nM
= 0,0352... mol * (14,01 + 16 * 3) g/mol
= 2,183.. g
Eli 1,62 grammasta nitriittiä muodostuu n. 2,18 g nitraattia, täten kerroin on suunnilleen 1,35 ja kokonaisuudessaan ammoniumista syntyy nitraattia kertoimella n. 3,44 ja ammoniakista kertoimella n. 3,6.
Eli teoreettinen loppupitoisuus nitraattia NO3 lisättyäni 120 litraiseen akvaariooni 4 ml. 15% ammoniakkiliuosta on n. 18 mg / l (5 mg/l * 3,6)
Huomionarvoista on, että em. laskuissa ei millään muotoa oteta huomioon luontaista ammonifikaatiota, eli mikrobien harjoittamaa orgaanisen aineksen (esim. kuolleiden eliöiden proteiinien) hajoittamista ammoniumiksi joka siis lisää vapaan typen kokonaismäärää systeemissä ja onkin toimivan akvaarion pääasiallinen typenlähde.
Laskuissa ei myöskään oteta huomioon ammoniumin / ammoniakin välisiä pitoisuuksien vaihtelueroja eri pH - lukemissa.
Ja lopuksi on vielä lisättävä, että nämäkin laskut ovat todellisen tilanteen äärimmäisiä yksinkertaistuksia joissa ei huomioida välivaiheita, tarkempaa entsyymitoimintaa, tarkempia energiamääriä ynnä muita.
Yhteenveto
-Ammoniakista muuttuu ammoniumia kertoimella n. 1,06
-Ammoniumista hapettuu nitriittiä kertoimella n. 2,6
-Nitriitistä hapettuu nitraattia kertoimella n. 1,35
-Kokonaisuudessaan ammoniumista muodostuu nitraattia kertoimella n. 3,44 ja ammoniakista nitraattia kertoimella n. 3,6
-Nitrifikaatio kokonaisuudessaan on vettä happamoittava reaktio vapautuvien vetyatomien takia
-Korkea lämpötila, runsas happipitoisuus ja runsas hiilidioksidipitoisuus vaikuttavat kiihdyttävästi nitrifikaatioon ja niiden avulla voitanee nopeuttaa kypsytysta jonkin verran
Muokattu: typerä, typerä perusvirhe jolla kuitenkin oli verrattain suuri vaikutus laskuihin korjattu, kertoimet myös korjattu
Tämä varmaan helpottaa monimutkaisia ja lyhennettyjäkin laskuohjeita! Kiitoksia!
Kauheeta!!! Ja oon aina vihannu matematiikkaa ja kemiaa. 