终极滴定------Balling方法

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简介

        Balling方法？最初是在鱼友德国行的文章中看到的，索性在互联网上搜索了一番，原来很多关于Balling方法的文章，仔细研究后才发现，所谓Balling方法就是精确滴定法。原文中作者用做面包全过程对精确滴定法进行了生动的比喻，驿站小编在这里省去了这些，尽量说点实在的精华吧。说白了就是四个核心问题，小编先给出简单的答案，具体解释大家看仔细看文章吧。

       1、需要滴定什么物质（二水合氯化钙、六水合氯化镁、碳酸氢钠、无盐海盐）

       2、溶液怎么配置（配置溶液最终体积以2升为单位）

       3、滴定量怎么计算（100升水，每失去1ppm钙需要5毫升滴定液，其他滴定液按比例添加）

       4、如何维持盐度平衡（滴定同时抽取相同数量的缸内水，正常补充淡水）

       5、何时滴定最科学（主缸照明期间滴定最科学）

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       译文开始。珊瑚和钙藻消耗海水中主要元素是有一定速率，需要以一定的频率更新保持这些元素的稳定状态。稳定是非常关键的要素。在礁岩海域，海水的参数甚至几十年都不会有太多变化，生活在那里的珊瑚当然不能适应水质参数的快速变化。


      海水中的主要元素


       礁岩环境中哪些方面对珊瑚的存活和生长起重要作用一直是有争议的话题。这里，我将其缩减至4个（列表1）：


       1、钙离子


       2、碳酸氢根离子（KH）


       3、镁离子


       4、其它

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       滴定液配置


        如果能够准确的取一滴纯钙溶液，纯KH溶液，纯镁溶液再加一滴纯“其它”补充物质滴定到缸里，那就再好不过了。简单的做法有时不能解决问题，我们所添加的东西不是生物能够直接利用的形式，这也是问题中最关键的一点，所以要找出其他办法。Hans Balling记录了一种可以被生物利用的，而且能够平衡鱼缸内环境及其他元素的方法。

        最简单的配方是（列表2）：


        1、二水和氯化钙 CaCl2-2H20


        2、碳酸氢钠，又名小苏打 Na HCO3


        3、六水和氯化镁 MgCl2-6H2O


        4、氯化钠无氯化钠配方海盐（估计大多数鱼友都没听说过吧）

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        如何开始呢？


        简单将这些东西混合在一起，不一定能得到最好的效果，相信我已经尝试过了，而且也不能保证生物的安全。最危险的后果是生物死光光。因此，我们要做的是用一种它们能接受的方式添加。

       下面我简单解释下为什么要添加上述物质。如果你对比列表1和列表2，会发现添加的物质里有我们需要的：


       钙离子和碳酸氢根离子


       还有我们不想要的：


        氯离子和钠离子

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        如果现在你还没糊涂的话，你会发现氯离子和钠离子组合在一起是最常见的氯化钠，对就是食盐！它占海水盐份中的70%。如果我们只添加钙离子和碳酸氢根离子当然好，但同时也多了一些我们不想要的氯化钠，我们必须做些什么来弥补。因为不能简单的将氯化钠从水中提取出，所以我们只能添加海盐中除氯化钠以外的物质，即所谓的“无氯化钠海盐”。添加物质列表可更新为：


        钙离子


        碳酸氢根离子


        无盐海盐


       水


       这样看起来好多了。现在唯一的问题是我们向缸里添加了太多的咸水，似乎是用盐水替代RO水作为补充，这是新手们常犯的错误。如果你观察底缸上水格的水位高度，会发现水位有一点点偏高，再加上淡水补充，最终会导致缸水外溢。多谢Hans！解决方法很简单，添加多少咸水，就取出多少缸内水。这样调整，鱼缸的水位不变，补淡水的工作也可以照常进行。添加物质的同时，把多余的剔除，这就是Balling方法的基础。

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        那么我们需要多少？有必要求助化学，看看到底有多重的物质，我们需要置换出多少。

        重要的是我们添加的钙离子和碳酸根离子的量应该与消耗量相同。生化反应的消耗是这样的

        Ca 2+ +2HC03 = CaCO3 + CO2 + H2O

        一个钙离子和两个碳酸氢根离子结合产生一个碳酸钙分子和一个二氧化碳分子和一个水分子。这个反应方程式告诉我们很多事情：


        钙和生态碳（HCO3）是输入


        一个钙离子与两个碳酸氢根离子结合


        二氧化碳和水是副产品


        因此我们要根据2：1的比例添加碳酸氢根和钙离子，用无氯化钠海盐平衡产品氯化钠。

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        在化学计算中，用摩尔计算。每摩物质含有相同的原子或分子数量。一个摩尔的质量等于其分子量。我们称重物质和计算变得非常简单。下面研究下关于分子量的问题。每个原子都有自身的特定质量，在化学元素周期表上能查询到。我们所关注的原子是以下这些：

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分子量的计算只需将它们的原子量累加。非常简单

二水合氯化钙的分子量应为：

Ca+CL+CL

40.078 + 2x35.453 = 110.984

两个水分子

2x1.00794 + 15.9994 = 18.01528

总量为

110.984 + 2x18.01528 = 147.01

NaHCO3的分子量为

2.9898 + 1.00794 + 12.0107 + 3x15.9994 = 84.00664

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        由此我们得出一摩尔CaCl2-2H20的重量为147.01克，一摩尔NaHCO3重量为84.00664克。由于需要2：1的实际比例，balling得出了比例数值：


        147克的 CaCl2-2H2O


        168克的NaHCO3


        分别将两种物质溶解到2升水中。要做到精确，需要先取1.5升水分别溶解，然后在分别加水至2升。这两种液体中有我们不需要的Na和CL。根据比例，每两升液体，有两摩尔NaCl。NaCl的分子量是58.443，也就是每两升溶液向系统中多带入了116.89克NaCL。因为氯化钠占了海盐中的70%，70%的海盐重116.89克，那么其他30%的海盐成分应该重50克，Balling的计算我们还需向2升溶液中加入50克无氯化钠的海盐。

        现在已经配置了3个2升的溶液。那么我们要添加多少呢？


        根据消耗量添加。如果不能确定，那就停止添加任何物质一天，在第二天的相同时间测量水中钙的消耗量。这个数字可以帮你计算出你每天需要添加多少物质。

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        假设你每天消耗5ppm钙，缸水体200升：那么钙的消耗是：


        5mg / L x 200升=1000毫克 ，也就是1克。


        配置的2升溶液中，钙含量是40.078克，因此每天要添加1/40.078摩尔钙。也就是2L x （1/40.087）= 50毫升。这样计算，每天消耗5ppm钙的200升水族箱，需要滴定3种溶液各50毫升，同时为保证盐度，还需取出150毫升缸内水。可以简化这个计算结果为 100升水，每失去1ppm钙需要5毫升滴定液。有了这个方便的计算方法意味着你不再需要了解上述负责的推倒公式。只需简单的套用公式就行了。


        需要加镁吗？


        当然。使用相对分子量即可计算出，我们需要配置另一个2升溶解了34克六水和氯化镁的溶液。刚才的计算是基于举例的方便，实际测量需要取长时间消耗的平均值。例如，如果镁的沉淀量相对稳定，可以适当增加钙的量。在同时滴定镁的情况下，我们担心的是添加了更多的氯离子，而钠离子偏少，目前还没有解决方法。正在进一步研究。简单追求Na和CL的平衡会导致Ca和HCO3的不平衡。