Haben Sie sich jemals gefragt, was der Unterschied zwischen pH und Alkalinität ist? Viele von uns in der Aquaristik verwechseln die Gesamtalkalität und den pH-Wert. Das ist verständlich, wenn man bedenkt, wie verschwommen die Grenze zwischen Wörtern wie „alkalisch“ und „Alkalinität“ ist. In der Tat sind Alkalinität und pH-Wert in der Wasserchemie eng miteinander verwandt, aber sie sind nicht dasselbe. Dieser Artikel wird zwischen ihnen unterscheiden.
Hören Sie sich dieses Thema in unserem Podcast an:
Was ist der pH-Wert?
Die pH-SkalapH steht für Potenz Wasserstoff, besser bekannt als die „Potenz des Wasserstoffs“. Es ist der negative Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration in einer Lösung. Je niedriger der pH-Wert, desto exponentiell mehr Wasserstoff.
pH = -log(H+)
Wie sauer oder basisch (auch alkalisch genannt) ein Stoff ist, messen wir mit Hilfe der pH-Skala. Die pH-Skala reicht von 0 bis 14 und bezieht sich auf reines Wasser, das einen perfekt neutralen pH-Wert von 7 hat. Wenn die Konzentration von Wasserstoffionen steigt, sinkt der pH-Wert (und umgekehrt). Die Skala ist logarithmisch, d.h. jede ganze Zahl auf der pH-Skala von 1-14 ist 10 mal mehr oder weniger als die Zahlen um sie herum. Zum Beispiel wäre etwas mit einem pH-Wert von 6,0 10-mal saurer als destilliertes Wasser mit einem pH-Wert von 7,0. Etwas mit einem pH-Wert von 5,0 ist 10-mal saurer als 6,0 und 100-mal saurer als 7,0 (10×10=100).
Um die pH-Skala in die richtige Perspektive zu rücken, lassen Sie uns schnell ein paar Berechnungen anstellen. Trichlor, ein beliebter Typ von stabilisiertem Chlor, der hauptsächlich in Außenpools verwendet wird, hat einen pH-Wert von etwa 3. Für diese Berechnung runden wir einfach auf genau 3,0. Wie sauer ist 3,0pH Trichlor im Vergleich zu 7,0pH Wasser? Lassen Sie es uns herausfinden.
(7,0pH – 3,0pH) = 4,0
Logarithmische Skala bedeutet 104, oder 10x10x10x10 = 10.000
Trichlor ist etwa 10.000 mal saurer als reines Wasser.
Kümmern Sie sich nicht um die Mathematik, sie dient nur zur Erklärung der pH-Skala selbst. Aus Sicht der Wasserchemie sagen uns die Lehrbücher, dass der ideale pH-Wert für ein Schwimmbad oder einen Whirlpool zwischen 7,4 und 7,6 liegt. Aber realistisch betrachtet steigt der pH-Wert in den meisten Pools mit der Zeit an, so dass der normale Poolbereich eher bei 7,4 bis 8,2 liegt.
Die Rolle des pH-Werts in der Wasserchemie
Chlorstärke (%HOCl)
Die Steuerung des pH-Werts ist ein wichtiger Bestandteil der Aufrechterhaltung einer gesunden und ausgewogenen Wasserchemie. Er ist so wichtig, weil der pH-Wert ein treibender Faktor für den Langelier-Sättigungsindex (LSI) ist, und auch, weil der pH-Wert bestimmt, wie wirksam Chlor in nicht stabilisierten Pools sein wird. So wird in Pools ohne Cyanursäure (CYA) das Chlor umso stärker sein, je niedriger der pH-Wert ist, weil der pH-Wert die Dissoziationsgleichgewichte zwischen starkem und schwachem Chlor steuert:
HOCl ⇌ H+ + OCl-
Hypochlorige Säure dissoziiert in Wasserstoff und Hypochlorit-Ion
Auch hier steuert der pH-Wert die Stärke des Chlors (%HOCl), denn je niedriger der pH-Wert ist, desto höher ist die Konzentration des Wasserstoffs. Das bedeutet einen höheren %-Anteil an starkem HOCl gegenüber schwachem OCl-. In Pools mit CYA ist dies nicht so relevant, da Isocyanurate die Poolchemie grundlegend verändern.
Calciumcarbonat-Löslichkeit
Während der LSI bestimmt, wann das Wasser mit Calciumcarbonat (CaCO3) übersättigt ist, ist der pH-Wert ein wichtiger Faktor für den LSI. Und da LSI-Verletzungen lokal und nicht universell in einem Pool auftreten, spielt der pH-Wert eine große Rolle. Zum Beispiel gibt es unten ein Diagramm, das die Gleichgewichte der Alkalinitätstypen zeigt. Wenn der pH-Wert auf 8,2 oder 8,3 ansteigt, wird es für Kalzium sehr schwierig, in Lösung zu bleiben, da Karbonatalkalität (CO3- -) sich sehr gut mit Kalzium (Ca++) verbindet. Wenn Ihr pH-Wert also zu hoch wird, neigt Kalzium dazu, aus der Lösung auszufallen, selbst wenn der Gesamt-LSI Ihres Pools ausgeglichen ist. Wir sehen dieses Phänomen bei trüben Pools, z.B. wenn jemand zu schnell Soda hinzufügt.
CO2 bestimmt pH
Die Menge an Kohlendioxid (CO2) in Ihrem Wasser bestimmt weitgehend den pH-Wert. Je mehr CO2, desto niedriger der pH-Wert, und umgekehrt. Das erklärt, warum Wasserspiele, Schwimmprofile und Whirlpool-Düsen den pH-Wert schneller anheben als in ruhigem Wasser; die Belüftung beschleunigt den Verlust von CO2 an die Atmosphäre.
pH-Folgen
Niedriger pH-Wert senkt den LSI und kann zu Schäden an Oberflächen und Geräten, Korrosion von Metallteilen im und um den Pool, Haut- und Augenreizungen sowie allgemeinem Unwohlsein führen. Auf der anderen Seite erhöht ein hoher pH-Wert den LSI und führt zu Karbonatablagerungen, trübem Wasser und schwächerem Chlor (in nicht stabilisierten Pools). In den Lehrbüchern steht, dass man im Bereich von 7,4-7,6 bleiben soll, um diese Probleme zu vermeiden, aber eine LSI-basierte Strategie wird die Probleme besser vermeiden, als einfach nur in diesem Bereich zu bleiben.
Was ist die Gesamtalkalinität?
Die Gesamtalkalinität ist ein Maß für die Konzentration aller im Wasser gelösten alkalischen Substanzen, die Wasserstoffionen sowohl anziehen als auch abgeben können. Diese Interferenz mit Wasserstoff ist der Grund, warum die Alkalinität gegen Änderungen des pH-Wertes puffert. Die Gesamtalkalität besteht in erster Linie aus Bikarbonat, Karbonat und Hydroxid, zusammen mit einigen anderen wie der Cyanuratalkalität. Wenn Säure hinzugefügt wird, haben diese Alkalien die Fähigkeit, einen Teil der Säure zu neutralisieren. Vereinfacht ausgedrückt, ist die Gesamtalkalität ein Maß für die Fähigkeit des Wassers, einer Änderung des pH-Wertes zu widerstehen. Insbesondere verlangsamt die Alkalinität die Senkung des pH-Wertes. Zu viel Alkalinität ist eigentlich eine Quelle für einen steigenden pH-Wert. Je mehr Alkalinität Sie haben, desto mehr Säure braucht es, um den pH-Wert zu senken.
Zugeordnet: Was ist Alkalinität?
Die Gesamtalkalinität wird durch ihre Konzentration in Teilen pro Million (ppm) gemessen, und der ideale Bereich ist von 80-120 ppm, abhängig von der Art des Chlors, das Sie verwenden. Zum Beispiel hat Trichlor einen niedrigen pH-Wert von 2,8. Wenn man also bedenkt, wie sauer Trichlor ist, braucht ein Trichlor-Pool eine höhere Alkalinität. Ein weiterer Grund für mehr Alkalinität in einem Trichlor-Pool ist, dass das CYA in Trichlor die Alkalinität bei LSI-Korrekturen ausgleicht.
Nicht stabilisierte Chlorsorten, wie Flüssigchlor (Bleiche) oder Cal Hypo, haben jeweils einen hohen pH-Wert. Sie können also eine niedrigere Alkalinität haben, wie 80-100 ppm, oder sogar weniger als 80 ppm, wenn Ihr LSI dies zulässt. Salz-Chlor-Pools haben oft mit Kalkablagerungen zu kämpfen, die von der Salzzelle abblättern und in den Pool geweht werden. Salzpools können in der Saison in der Regel von niedrigeren Alkalinitätswerten, wie 60-70 ppm, profitieren, vorausgesetzt, der LSI bleibt ausgeglichen. Der Schlüssel ist, die Säure zu messen und sie vor dem Gießen zu verdünnen, um Überkorrekturen zu vermeiden. Zu viel Säure bei niedriger Alkalinität führt zu größeren Problemen, also seien Sie vorsichtig.
Haben Sie bemerkt, dass die Gesamtalkalinität nicht auf der pH-Skala gemessen wird?
Dies ist eine wichtige Unterscheidung, denn so werden pH und Alkalinität normalerweise verwechselt. Die Gesamtalkalität wird durch die Menge oder Konzentration (ppm) im Wasser gemessen, nicht dadurch, wie alkalisch (pH) das Wasser ist. Produkte zur Erhöhung der Alkalinität“ sind in der Schwimmbadindustrie weit verbreitet. Wenn Sie auf dem Markt für einen Alkalinitätserhöher sind, sind die beiden gebräuchlichsten Natriumbicarbonat (NaHCO3) und Natriumcarbonat (Na2CO3), besser bekannt als Soda. Produkte, die die Alkalinität senken, sind Säuren wie Salzsäure oder Natriumbisulfat.
Die Rolle der Gesamtalkalinität in der Wasserchemie
Wenn Sie ein Schwimmbadbetreiber sind, wissen Sie wahrscheinlich schon, dass der pH-Wert auf und ab schwanken kann. Und wenn er das tut, kämpft der Pool ständig gegen Sie. Der richtige Wert der Gesamtalkalität ist eine gute Sache, denn er hilft, den pH-Wert stabil zu halten. Eine einfache Art, über die Alkalinität nachzudenken, ist, dass sie den pH-Wert davor bewahrt, sich zu leicht zu verändern, vor allem nach unten.
Technisch gesehen puffert die Alkalinität den pH-Wert, indem sie je nach Bedarf ein Wasserstoffion (H+) freisetzt oder absorbiert. Wenn also Säure hinzugefügt wird, können Karbonat-Ionen Wasserstoff absorbieren, um Bikarbonat-Ionen zu bilden. Dies ist ein Gleichgewicht, genau wie der pH-Wert, es kann also auch in die andere Richtung gehen. Das Gleichgewicht sieht wie folgt aus:
HCO3- + H+ ↔ H2CO3
Da CO2 den pH-Wert des Wassers kontrolliert, können Sie entweder direkt CO2 hinzufügen, um den pH-Wert zu senken, oder Sie können Säure verwenden, um die Bikarbonatalkalität in Kohlensäure (H2CO3) umzuwandeln, die nur gelöstes CO2 ist: (H2O + CO2 → H2CO3).
Sie könnten mehrere Pfund Natriumhydrogenkarbonat mit einem pH-Wert von 8,3 hinzufügen und die gleiche Auswirkung auf den pH-Wert erzielen, wenn Sie eine viel kleinere Menge Soda mit einem pH-Wert von 11,6 hinzufügen. Aber die Gesamtalkalinität wäre bei Natriumbikarbonat höher, weil einfach mehr davon im Wasser ist.
Wie man die Gesamtalkalinität und den pH-Wert erhöht
Wenn Sie die Gesamtalkalinität in einem Schwimmbad erhöhen wollen, müssen Sie die Gallonenmenge des Beckens und den pH-Wert kennen. Es hilft, einen genauen Dosierrechner zu haben. Die Erhöhung der Alkalinität ist so einfach wie die Zugabe von Natriumbicarbonat zum Wasser.
Verwandt: Wie man die Alkalinität und den pH-Wert erhöht
Wie man die Gesamtalkalinität und den pH-Wert senkt
Sie können die Alkalinität mit Säure senken. Einige Experten empfehlen einen „Säure-Säulen-Guss“, um die Alkalinität zu senken, aber wir tun das nicht. Unserer Erfahrung nach – und wissenschaftliche Experimente bestätigen dies – ist der Säulenguss schädlicher als die Verdünnung. Wir empfehlen, die Säure in einem Eimer mit Wasser zu verdünnen und gleichmäßig im Becken zu verteilen. Außerdem kann das Säulengießen den pH-Wert an einer konzentrierten Stelle (am Boden Ihres Schwimmbeckens!) stark absenken, was die LSI aus dem Gleichgewicht bringen kann, was wiederum die Oberfläche verätzt. Eine Senkung des pH-Wertes ohne Beeinträchtigung der Gesamtalkalität kann durch Einspritzen von Kohlendioxid erreicht werden. Aber das ist ein Thema für ein anderes Mal.
Verwandt: Wie man pH-Wert und Alkalinität senkt
Fazit
Halten Sie Ihren Pool zuallererst im LSI-Gleichgewicht. Dann versuchen Sie, Ihre Alkalinität in einem Bereich zu halten, der für Ihren primären Chlortyp am vorteilhaftesten ist. Verwenden Sie einen Alkalitätserhöher wie Natriumbikarbonat, um die Gesamtalkalität zu erhöhen, oder eine Säure, um sie zu senken. Wenn Sie Chlor mit hohem pH-Wert wie Salzchlorgeneratoren, Flüssigchlor oder Cal Hypo verwenden, benötigen Sie weniger Alkalinität, etwa 60-80 ppm. Bei Chlor mit niedrigem pH-Wert, wie Trichlor, sind 100-120 ppm vielleicht ein besserer Bereich für Sie. Konsultieren Sie Ihr Testkit oder den Dosierrechner auf der Orenda App für spezifische Zahlen.
Als Nebenbemerkung: Mischen Sie niemals verschiedene Arten von Chlor. Sie können explodieren. Im wahrsten Sinne des Wortes.
Die Leute verwechseln den pH-Wert mit der Alkalinität und wir können verstehen, warum. Denken Sie einfach daran, dass der pH-Wert ein Gleichgewicht ist, das uns sagt, wie sauer oder wie basisch eine Lösung ist. Die Gesamtalkalität misst die Menge oder Konzentration (in Teilen pro Million) der gelösten Alkalien, die die Änderung des pH-Wertes durch Freisetzung oder Anziehung von Wasserstoff puffern können. Wir hoffen, dass dies hilft!