Аквариум Химия: Магний в аквариуме

Магний в морской воде

В полном составе морской воды (S = 35), магний присутствует в приблизительно 53 мМ (мМ это сокращение от миллимолей, который является мерой фактического количества ионов присутствует, в отличие от частей на миллион (частей на миллион), который является мерой от массы ионов, присутствующих). Только натрия (469 ммоль) и хлорид (546 мм), присутствует в высокой концентрации, с сульфата (28 мм) немного отстает. Магний является примерно в пять раз более обильные, чем кальция (10 мм). Магний значительно легче, чем кальций, поэтому при сравнении по весу, это всего лишь примерно в 3 раза, как концентрированное (1285 частей на миллион против 420 частей на миллион).

Рисунок 1. Это Салли Лайтфут краб, вероятно, не понимают, что коралловые водоросли, что стоит на всего, имеет высокое содержание магния. фото Деби Колин.

Один другой комментарий на морской концентраций магния. Содержание магния в морской воде не оставался постоянным, так океанов образуется. В частности, содержание магния часто была ниже, так как в конце мелового периода. Как обсуждается ниже, количество магния получать в скелеты карбоната кальция является функцией от того, сколько магния в воде. Следовательно, содержание магния древних отложений может быть значительно ниже, чем более современные от аналогичных organisms.1 В дополнение к тому, интересный факт, этот результат может также играть роль в пригодности некоторых месторождений известняка в поддержании магния в аквариумах.Например, такой известняка иногда используется в CaCO ₃ / CO ₂ реакторов или в качестве сырья для изготовления гидроксид кальция (известь). Если она низкая магния, можно найти дополнительные добавки необходимы для поддержания современных концентрации в морской воде магния. Эти вопросы будут подробно более в будущих статьях.
Магний присутствует в морской воде в качестве Mg ²⁺ иона, это означает, что он несет два положительных зарядов, так же, как кальций делает. Большая часть магния присутствует в виде свободного иона, и только молекул воды, присоединенных к нему. Подсчитано, что каждый ион магния имеет приблизительно восемь молекул воды тесно связаны с ней. То есть, молекулы воды, которые так тесно связаны, что они перемещаются вместе с ним, как ион магния проходит через основной части воды. Для сравнения, однозарядные ионы как натрий есть только 3-4 тесно связаны молекулы воды. Небольшая часть (около 10%) указанного в магния присутствует в виде пары ионов растворимы сульфатом (MgSO ₄ ), и гораздо более мелкие части в паре с бикарбонатом (MgHCO ₃⁺ ), карбонат (MgCO ₃ ), фторид (MgF ⁺ ) , бората (MGB (ОН) ₄⁺ ), и гидроксид (MgOH ⁺ ).
В то время как эти ионные пары содержат лишь небольшую часть общей концентрации магния, они могут доминировать в химии этих других ионов. Расширенный обсуждение этих фактов выходит за рамки данной статьи, но следует отметить, что эти ионные пары могут иметь огромные последствия для морской химии. В случае карбоната, например, ион спаривание с магнием, так стабилизирует карбонат, что он присутствует в значительно более высокой концентрации, чем это было бы присутствовать в отсутствие магния. Этот эффект, в свою очередь, делает морской воды гораздо лучше буфер в интервале рН 8,0-8,5, чем в противном случае были бы. Без этого ионных пар, морская вода pH может быть значительно выше, и более восприимчивы к суточных (ежедневно) качелями.
Среднее время пребывания за иона магния в морской воде составляет порядка десятков миллионов лет. Это время существенно больше, чем для кальция (несколько миллионов лет) и алюминия (100 лет), но меньше, чем натрия (около 250 миллионов лет). В определенном смысле, это признак того, как реактивный магния: он остается в морской воде долгое время, потому что это довольно инертен, но это не воспринимаются из раствора с помощью различных биологических и химических процессов с большей готовностью, чем делает натрий.
Другой интересной характеристикой ионов, являются ли они исключены из организмов, активно поглощают, или просто "разрешено", чтобы присутствовать. Как два других общих ионов, сульфат натрия и относительное содержание магния в организме примерно такой же, как в морской воде (не считая магний в скелетов). Это, вероятно, связано с тем, что есть много настоящее магния в морской воде, и что он используется организмами для многих целей. Хлорид, один очень распространенный ион, активно отклонено организмов, и большинство других ионов, по существу, концентрируют.

Организмы, что использование Магний

С точки зрения количества потребляемой магния, основное применение в аквариуме в кальцификации. При скелетов карбоната кальция оседают, магний, часто попадает в скелете вместо кальция. Это не совсем ясно, является ли это то, что организмы "попробовать", чтобы контролировать или нет. Тем не менее, количество магния ввода скелеты различных организмов значительно варьируется. Таблица 1 показывает относительное количество кальция и магния карбоната кальция в скелетов различных организмов.
Таблица 1. Магний в скелетов карбоната кальция

Микроорганизмы	Содержание магния в скелете (вес%)	Ссылка
Кораллы
Подотряд Asterocoeniina и Faviina	0,07 - 0,36%	2
Подотряд Fungina	0.095-1.22%	2
- Fungia actiniformis вар. palawensis	0,091%	6
Подотряд Caryophylliina	0.18-0.21%	2
Подотряд Milleporina	0.12-0.53%	2
Millepora Sp.	0.12-0.53%	2
Подотряд Плетеносной	2.98-3.52%	2
- Семья Tubiporidae	2.98-3.52%	2
- Tubipora гиЬгит	2.98-3.52%	2
Семья Dendrophylliidae	0,05%	2
- Семья Porites	0.095-1.22%	2
- - Porites Lobata	0.40-1.22%	2
Семья РосШорога	0,34%	2
Семья Dendrophyllia	0,05%	2
Gorgonia
Eunicella papillosa, Е. Альба, Е. tricoronata и Lophogorgia flamea	2,2-2,7%	5
Другие организмы
Коралловые водоросли в целом	> 1%	1
Коралловые водоросли: Lithophyllum и Lithotamnium	2.0-2.8%	7
Известковый водоросли Corallina pilulifera	4,4%	4


бентоса морских Ostracoda (ракообразные)	0.5-1.3%	3

Интересно, что коралловые водоросли, которые обычно пакеты большое количество магния в их отложений карбоната кальция (> 4 мольных процентов карбонат магния, или> 1% магния по массе) было показано, что включение меньше магния, когда содержание магния в воде уменьшается. Количество включены прямо пропорциональна концентрации магния. Следовательно, количество магния, что они потребляют в аквариумах, зависит от содержания магния в воде. Этот эффект также, вероятно, распространить на другие кальцифицирующая организмов, well.1
Кроме того, что используется в кальцификации, многие организмы (если не все) занимают магния из морской воды.Организмы, начиная от bacteria8-10 в fish11 занять магний. Во многих случаях, есть так много магния в морской воде, что организмы должны тратить больше усилий накачки обратно дополнительного магния, чем они пытаются взять его. Например:

"То, что почки морских рыб имеют мощные почек механизмы для выведения магния (Mg) из организма была известна с начала 1930-х годов ..." 11
Токсичность повышенной магнияТам было очень мало исследований по токсичности повышенной магния на большинстве морских организмов.Большинство исследований токсичности , связанными с использованием магния пресноводных видов. Это в значительной степени верно, потому что магний является довольно высоким в концентрации в нормальной морской воде, так значительно поднять это требует условий, которые будут редко встречающиеся в океанах и даже лагун.Bingman 12 указано в предыдущей статье, что при повышенных концентрациях (> 8000 частей на миллион), магния был использован в качестве вспомогательного средства вытаскивания устриц, помогая заставить устриц открыт, 12-14, а также в качестве анестезирующего средства для them.12 Следовательно, магния имеет негативное биологическое воздействие на значительно повышенных концентрациях.

Токсичность обедненного магния

Как повышенной магния, там не очень много исследований о влиянии обедненного магния на существ, вероятно, будут присутствовать в аквариумах. За исключением лиманов и на отток гидротермальных жерл, магний, вероятно, не будут исчерпаны в морских системах. Следовательно, некоторые ученые имеют большой интерес к изучению такой истощение. Известно, что многие морские бактерии требуют магний, но в некоторых случаях, просто немного магния adequate.8-10 На первых принципов, все автотрофы (организмов, которые получают всю свою энергию фотосинтеза, в том числе всех водорослей) должны получить их требуется магния из воды. Как высоко концентрация магния должна, прежде чем они становятся ограниченными магнием, однако, не известно.

Магний в морских аквариумах

Магний имеет огромное биологическое и химическое отношение к рифовых аквариумах. К счастью для reefkeepers, он присутствует в изобилии в морской воде. Существует, по сути, довольно высокая текучесть магния в рифовых аквариумах с быстро кальцифицирующая организмов. Основной причиной того, что магний не более суточной интерес для аквариумистов является то, что резервуар магния в морской воде, очень велико. Магний можно сравнить с большим озером, с уровня озера медленно реагирует на изменения во входных из рек и экспорта за счет испарения и на выходе. Следовательно, поддержание уровня магния не является, как правило, быстро развивается проблема. При использовании соответствующего сочетания соли, она никогда не может стать проблемой для многих аквариумистов. Тем не менее, в долгосрочной перспективе уровни могут значительно измениться, если входы и экспорт не примерно матч. В следующих разделах будут описаны эти входы и экспорта, а также будет описать то, что произойдет, если магния становится слишком низким.

Источники магния в морском аквариуме

Очевидно, основным источником магния в аквариумах является искусственный или естественный морской использован для создания аквариума, и с которой выполняются любые изменения воды. Некоторые искусственные соляные смеси, как сообщается, будет дефицит магния 0,15 К ним относятся Tropic Marin и Seachem. Другие, как сообщается, имеют значительный избыток , в том числе Coralife.15
Другим важным источником является кальциевые добавки. Многие из этих добавок содержат магний, либо путем "аварии" (как и в случае карбоната кальция с примесями карбоната магния, который используется в CaCO ₃ / CO ₂реакторы) или из-за магния намеренно добавлен производителями.
В случае коммерческих препаратов кальция, некоторые производители добавляют магний, чтобы некоторые из них.Seachem, например, добавляет магний, чтобы рифа Полное и рифов Advantage кальций, но не с их другими продуктами кальция. При формируется в эквивалент каркаса карбоната кальция, добавляемое количество эквивалентно примерно 2% по весу магний в "скелет". Как будет показано ниже, по сравнению с другими методами, которые достаточно высока. Сколько стоит оптимальное количество, однако, добавить, не совсем ясно, и это "проблема" сращивания ввод магний экспорта подробно обсуждается ниже. Другие производители, такие как Кент, не добавляйте магний на любой из своих обычных добавок кальция. Тем не менее, эти добавки все будут содержать некоторую магний. Вопрос в том, сколько.
В некоторых случаях, особенно у известковой (Kalkwasser), пока не ясно, что все настоящее магния в нем фактически делает его в аквариумах. Гидроксид магния может решить из раствора перед добавлением в аквариум.Следовательно, несмотря на то, анализы коммерческих продуктов извести показать довольно большое количество магния (в негашеную известь, которую я использую будет производить скелет из карбоната кальция с примерно 1,8% магния по массе), 16, сколько делает его в аквариумах, скорее всего, сложная функция, как много извести добавляют к сколько воды, сколько времени дают осесть (если вообще), и является ли какой-либо уксуса добавляют в среду. Эти вопросы будут рассмотрены экспериментально в следующей статье.
Даже тогда, когда включены магний почти все попадания в аквариум, как в CaCO ₃ / CO ₂ реактора, ударив идеальный баланс между входом и экспорта может потребоваться время от времени измерения и регулировки.Аргумент, что с помощью наземных до коралловые скелеты в CaCO ₃ / CO ₂ реактора будет поставлять именно то, что кораллы нужно слишком упрощенным. Различные источники карбоната кальция имеют разное количество магния в них. При испытании образцов, используемых аквариумистов, Bingman 18 сообщили 0,1% по весу магния для Korlith и 0,28% магния за Суперкубок Calc Gold. Кроме того, [Хиллер] [29] 18 сообщили 0,4% по весу магния для карьерного известняка и 0,26% магния для бренда Ocean измельченного коралла природы.
Далее усложнение жизни аквариумистов является тот факт, что различные организмы используют различные количества магния по отношению к кальция (таблица 1, в которых организмы видны в диапазоне от 0,05% до 4,4% по весу магния в скелете). Следовательно, оптимальное количество магния, чтобы обеспечить к аквариуму, относительно входного кальция, будет зависеть от того, что организмы в аквариуме. По этой причине, можно обнаружить, что простое использование какой-либо конкретной кальция и щелочности схемы добавок может привести к магнию снижения (или рост) в течение долгого времени. Эти вопросы будут рассмотрены более подробно в следующих статьях.

Другим потенциальным источником магния корм для рыб. Магний присутствует во многих таких продуктов на довольно высоких концентрациях, но не достаточно, чтобы оказать существенное влияние на типичных уровнях магния (~ 1285 частей на миллион). В таблице 2 приведены некоторые данные из Shimek 19, которые были пересчитаны, чтобы показать эффект от добавления 5 граммов пищи в день в 100-литровый аквариум в течение года. Эффект от магния из 1-14 частей на миллион предполагает, что весь магний переходит в раствор. Будь, что происходит на самом деле или нет, это вопрос спорный, как общий вклад в магния небольшая. Кроме того, показано в таблице 2, и те же данные для кальция, показывающий, что некоторые продукты можно добавить значительное количество кальция с морского аквариума.

Таблица 2: Кальций и магний в аквариум Foods

Еда	Концентрация кальция (м.д.)	Кальций добавляют к 100 литровый аквариум в 1 год (частей на миллион в аквариуме)	Магний Концентрация (частей на миллион)	Магний добавляют к 100 литровый аквариум в 1 год (частей на миллион в аквариуме)
Formula One	800	4	280	1
Формула Два	1700	8	290	1
Премьер-Риф	860	4	290	1
Lancefish	4700	23	520	3
Silversides	4300	21	560	3
Артемии	140	1	300	1
Планктон	1700	8	520	3
Золотые Жемчуг	8700	42	920	4
Золотые хлопья	7200	35	1300	6
Tahitian смесь	440	2	290	1
Морской Скоба	17000	82	1800	9
Нори	2400	12	2900	14

Раковины для магния для морского аквариума

Основной мойка для магния в аквариумах является соосаждение карбоната кальция. Это происходит в организмах, как показано в таблице 1, а также во время абиотической (не-биологически приводом) осаждение карбоната кальция (например, нагреватели).
Потенциал раковины, что было описано в некоторых любителей является осаждение магния по известковой воды (известковой воде). Как гидроксид магния и карбонат магния были предложены. Я не верю, что либо это важный процесс в большинстве аквариумов. Добавление любой высокое значение рН добавки, в том числе известковой, приводит к промежуточным образованием гидроксида магния. Этот материал быстро снова растворяется при смешивании таким образом, что значения рН падает ниже примерно 8.6.-9.0. Карбонат магния является более сложным вопросом, поскольку она находится вблизи предела его растворимости в морской воде, и может быстро начать покрывают менее растворимого кальцита магния. Эти вопросы были рассмотрены на Bingman 20 в гораздо более подробно, и его вывод о том, что ни один из этих выделений является, вероятно раковина для магния.
Я хотел бы предложить, что альтернативный способ, который аквариумов, использующие только известковой может стать дефицит магния с течением времени, что известковой просто не доходит магний в аквариуме, даже если она присутствует в твердой извести. Как и почему это может произойти уже говорилось выше с участием осаждение гидроксида магния в известковой воде водоема. Этот недостаток того, соединенный с постоянной удаления магния в кальцификации может привести к дефициту магния. Такие недостатки не стали обширной в моем аквариуме, но это не имеет особенно высокий уровень кальцификации, и, возможно, изменения воды, устранив проблему. В любом случае, те, которые используют только известковой воды (или других систем, которые не обеспечивают магний) может потребоваться время от времени проверять магний.