Turmalín v akváriu: magie nebo šarlatánství?

Milujete akvarijní rostliny tak, jak jsem je miloval já?? Chcete ze svého bylinkáře vytěžit maximum? Pokud ano, pak je tento článek právě pro vás!

Rozhovor o použití turmalínu by měl začít tím, že kolem tohoto tématu krouží celá infrastruktura šarlatánů. Pravděpodobně mnozí z vás viděli ve výprodeji: turmalínové mýdlo, turmalínové hřebeny, opasky, vložky a Bůh mi odpusť - turmalínové kalhotky! Navíc ke všemu okultní osobnosti obdaří tento krystal magickými vlastnostmi a to takovými, že se vám někdy tají dech z esotericko-turmalínového efektu =)

Celá tato záplava slouží jako clona, ​​jakási opona nad pravdou o tajemství turmalínu. Při přípravě tohoto materiálu jsem musel pár dní sedět a zpracovávat tuny nesmyslů, které Yandex vydal.Hledejte vlastnosti turmalínu. Přesto studovat vědeckou literaturu o fyzice a chemii: knihy, zprávy, disertační práce... Podařilo se mi přijít na dno pravdy. Na základě prostudovaných materiálů bych se rád podělil o informace s akvaristickou komunitou. V akvaristice se také nezveřejňuje povaha turmalínu, stejně jako v jiných oblastech se v akvaristice vyvíjí pouze subjektivní skepticismus. No, následující jsou čistě vědecké informace.

Ale předtím se podívejte na velmi poučné video o elektřině v životě rostlin.

Turmalín je minerál ze skupiny hlinitokřemičitanů různého složení. Existuje mnoho druhů turmalínu. Zajímá nás Sherl. Sherl (od něm. Schörl) - černý, též sherlit - minerál podtřídy prstencových borosilikátů, druh turmalínu, vyznačující se přítomností sodíku a železnatého železa v krystalové mřížce. Neprůhledné (na rozdíl od jiných turmalínových odrůd). Má tmavě černou barvu díky přítomnosti atomů železa. Používá se v průmyslu (hlavně jako pyroelektrický a piezoelektrický) a v omezené míře ve šperkařství a pro výrobu polarizačních filtrů v optice.

Chemický vzorec minerálu Sherl - NaFe2+3Al6Si6Oi8 (BO3) 3 (OH) 4. Hořčík, mangan a trojmocné železo mohou působit jako nečistoty místo dvojmocného železa.

Na první pohled se zdá, že – jo, železné železo! To je důvod, proč je Sherl v akváriu potřebný. Ale ne. Není to tak úplně pravda, protože existují jiné jednodušší a levnější způsoby, jak zavést Fe2 + do akvária. V tomto případě je tato vlastnost Sherl další příjemnou možností.

ADA Turmalín BC

Sherl poprvé zasel kolem turmalínu „akvarijní horečku“ maestro Takashi Amano, uvedení produktu - ADA Tourmaline BC, sestávajícího z turmalínového prášku Sherl a prášku z aktivního bambusového dřevěného uhlí. Podle statistik společnosti je tento produkt oblíbený a získal své uznání ve světě. Domácí akvarista je však odrazován cenou, dobře, na tomto pozadí skepticismem. V době psaní tohoto článku jsou náklady na ADA Tourmaline BC 1 750 rublů (AquaLogo) na 100 gramů. PROTI "Čína" můžete hledat turmalínový prášek jedenáctkrát levněji. Třeba na Aliexpressu určitě prodávají sherl v kamínkách, ale musí se rozemlít v mlýnku na prášek.

Dále vás žádám, abyste se podívali na video ADA, které popisuje a ukazuje použití turmalínu. Časovač videa 5:21 (přetočit zpět).

Z videa můžeme pochopit, že Sherl je pro rostlinu nejen koncentrátem mikroprvků, ale také stimulantem - vytvářejícím slabé elektrické impulsy, které mají zase biogenní vlastnosti ve vztahu k rostlinám, kořenům a akváriu jako celý. Ale je to opravdu tak?! A hlavně kvůli tomu, co je možné, pokud možno?!

Ponořte se do podstaty turmalínu. Níže se pokusím látku zprostředkovat co nejzjednodušenější formou, aby nedošlo k nedorozumění a zbytečnému rozmazávání. Pro ty čtenáře, kteří chtějí důkladně prostudovat podstatu a podstatu turmalínu, nechám na konci článku odkazy na literaturu.

Pojďme si představit pojmy.

Pyroelektrika (od dr.řecký. - oheň) - krystalická dielektrika se spontánní (spontánní) polarizací, to znamená polarizací za nepřítomnosti vnějších vlivů.

Pyroelektřina je vlastnost některých dielektrických krystalů měnit velikost elektrické polarizace při změně teploty. V důsledku zahřívání nebo ochlazování pyroelektrického krystalu se na jeho plochách objevují elektrické náboje.

Krystaly pyroelektrických látek - dielektrika se spontánní (spontánní) elektrickou polarizací. Protože pyroelektrické jevy jsou vektorové, pak by krystaly dielektrik deseti polárních tříd měly mít pyroelektrické vlastnosti: 1, 2, 3, 4, 6, m, mm2, 3 m, 4 mm, 6 mm.

Pyroelektrický efekt byl poprvé objeven na krystalech turmalínu (třída 3m). Bylo zjištěno, že na bílém papíře, na kterém krystaly ležely dlouhou dobu, se prach shromažďoval zvláště intenzivně v blízkosti konců krystalu. Tento efekt se vysvětluje tím, že při kolísání pokojové teploty se na koncích krystalu objevují náboje, ke kterým jsou přitahována prachová zrna.

Stejný jev velmi jasně a účinně potvrdil Kundtův experiment v roce 1883, který spočívá v opylení krystalů turmalínu směsí síry a prášku z červeného olova (Pb3O4) prosetého hedvábným sítem. Protože částice těchto minerálů jsou při tření o hedvábí různými způsoby elektrizovány, červené červené olovo a žlutá síra jsou přitahovány k různým koncům krystalu turmalínu (odpovídající koncům osy 3. řádu), čímž se potvrzuje výskyt opačných nábojů. na koncích zahřátého krystalu. Znalost známek náboje prášků (pro síru „-“, pro červené olovo „+“) umožnila zjistit povahu elektrifikace turmalínu. Když se stejný krystal ochladí, polarizační znaménka se změní na opačné.

Takové vlastnosti pyroelektrik se využívají například v zařízeních pro přesný záznam teplotních výkyvů. A také v jiných oblastech.

Nějaká čísla. Turmalínová destička o tloušťce 1 mm má γ = 1,3 * 10^-5 Cl/m² *NA. Registruje změnu teploty 10^-5 C. Při zahřátí na 10C se na něm vytvoří náboj o povrchové hustotě 5*10^-5 Kl * m², což odpovídá potenciálnímu rozdílu mezi čely ~ 1,2 kV. Ve feroelektrikách je pyroelektrický koeficient o 1-2 řády vyšší než u turmalínu.

Některé hodnoty γ při 20 C.

Turmalín 1,3 * 10^-5

Síran lithný 3 * 10^-4

Niobát lithný 2 * 10^-3

Lithium tantalát 1 * 10^-4

Titaničitan barnatý (0,5-1) * 10^-3

Ferokeramika 5 * 10^-5

Navíc je každý pyroelektrický krystal piezoelektrický. Změna teploty krystalu způsobí deformaci, následovanou piezoelektrickou polarizací, superponovanou na polarizaci způsobenou pyroelektrickým efektem. To znamená, že existuje „primární“ („skutečný“) pyroelektrický efekt a „sekundární“ nebo „falešný“ pyroelektrický efekt.

Piezoelektrika - dielektrika, u kterých je pozorován piezoelektrický jev, tedy taková, která mohou na svém povrchu buď vyvolat elektrický náboj působením deformace (stlačení / natažení) (přímý piezoelektrický efekt), nebo se deformovat vlivem vnějšího elektrického pole, teplota (reverzní piezoelektrický jev). Oba účinky objevili bratři Jacques a Pierre Curie v letech 1880-1881.

Piezoelektrika je široce používána v moderní technice jako prvek snímače tlaku. Existují piezoelektrické rozbušky, vysoce výkonné zdroje zvuku, miniaturní transformátory, křemenné rezonátory pro vysoce stabilní frekvenční generátory, piezokeramické filtry, ultrazvukové zpožďovací linky atd. V běžném životě můžete piezoelektrický efekt pozorovat například v zapalovači, kde tlakem na piezoelektrickou destičku vzniká jiskra, i v lékařské diagnostice pomocí ultrazvuku, který využívá piezoelektrický zdroj a ultrazvukový senzor.

Z výše uvedeného dostáváme, že existují pyroelektrické krystaly – „generující proud“ při zahřívání a piezoelektrika – „generující proud“ při stlačení/natažení. V tomto případě jsou pyroelektrika vždy piezoelektrika, ale piezoelektrika nejsou vždy pyroelektrika.

Existuje mnoho takových pyro-piezoelektrik: některé lineární minerály (turmalín), segentoelektrika, cukr, aminokyseliny, křemen atd.d.

Zajímavá infografika vysvětlující na prstech

podstatou piezoelektriky

Pochopení čarodějnictví Takashi Amano, je jasné, proč si vybral Sherl - přírodní lineární dielektrikum, které má elektrický impuls nezbytný pro rostliny s hromadami iontů Fe2+. Nicméně v procesu psaní materiálů jsem musel tvrdě pracovat, abych odhalil svůj vlastní skepticismus vůči turmalínu. Faktem je, že turmalín je polodrahokam, jehož cena je poměrně vysoká. Je jasné, že nebudeme moci použít cukr, jiné látky pro jejich vlastnosti, které nejsou v akváriu přijatelné. Ale křemen! Proč říkat, že Takashi Amano nepoužil křemen!? Koneckonců, stejný křemenný písek je levný stavební materiál obsahující 95% křemene!

Skutečnost, že křemen je stoprocentní piezoelektrický, je neoddiskutovatelná. Ale ve vzácných pramenech také zaznělo, že křemen je také pyroelektrikum!!!??? To znamená, že s materiálem, který potřebujeme v akváriu - dává proud nejen při deformaci, ale při zahřívání ..!? Ukáže se, že Takashi Amano je šarlatán!?

Upřímně řečeno, v určité fázi studia problematiky přišlo naprosté zklamání, smutně jsem listoval informacemi, když jsem si uvědomil, že Amanovský turmalín je další padělek.

Po chvíli mě ale zvídavost mysli přiměla přemýšlet - no, opravdu Amano bude, kvůli každé druhé výhodě, tak se hanbit a prodávat kaši?! Druhý moment, který mě rozveselil, byl závěr: pokud je křemen pyroelektrikum, pak by v létě na pláži byly všechny naše milé dívky a brutální muži s fleecem jako vlněné pampelišky! Koneckonců, na pláži je písek (95% křemene) s malými nečistotami, které slunce zahřeje na 40 a 50 stupňů!

Turmalín v akváriu

Křemen tedy stále není pyroelektrikum! Ale proč potom, informace o tom kloužou. Po dosažení hloubek povahy křemene se dospělo k závěru, že ne každý křemen má dobrý dokonce piezoelektrický efekt: nečistoty, strukturální defekty krystalů křemene tyto vlastnosti vyrovnávají. Přesto jsem se s touto odpovědí nespokojil, křemičitý písek je levný a i když je "slabý", ale nevadí nám ho dát do akvária...alespoň deset kilogramů,nejméně dvacet...kdyby jen to „pracuje“ ve prospěch rostlin.

Musel dále hlodat žulu vědy! A tak někde v nejskrytějších koutech internetového vesmíru byly získány následující informace:

Jako elektrický jev byl pyroelektrický efekt kvalifikován asi před 200 lety Epinusem. Hlavní aspekty symetrie a fyzikálního mechanismu pyroelektrického jevu však byly popsány až na počátku dvacátého století.Kromekrystaly turmalínové skupiny, výskyt „elektrické odezvy“ se změnou teploty byl také pozorován u křemene, ve kterém není žádný vektorový polární elektrický moment (křemen je nepyroelektrický, piezoelektrický). Vysvětlení „pyroelektrického efektu v křemeni“ bylo podáno teprve asi před 15 lety, kdy se zjistilo, že „umělá pyroelektřina“ se může projevit za určitých okrajových podmínek ve všech třídách piezoelektrických krystalů v důsledku uměle vytvořené disymetrie.

Můžeme také říci, že krystalický křemen není pyroelektrikum, ale indikace elektrického pole při volné deformaci krystalu v důsledku tepelné roztažnosti je realizována prostřednictvím piezoelektrického jevu.

Co to znamená, když to, co bylo řečeno, zjednodušíme. To znamená, že turmalín je skutečné pyroelektrikum. To znamená, že generuje elektrické impulsy z vystavení teplotě, a to i bez deformace (dokázáno vědeckými experimenty), mechanická deformace nebo deformace krystalové mřížky turmalínu v důsledku zahřívání dává pouze sekundární piezo-pyroelektrický efekt (a v souhrnu celkovou elektřinu ). Křemen - pouze piezoelektrický, "funguje" pouze z deformace, která může být způsobena, včetně tepelného působení na strukturu krystalu křemene. Takže „falešný pyroelektrický efekt“ v křemeni je ve skutečnosti piezoelektrický efekt.

Abyste z křemene získali trochu „falešného pyroelektrika“, je potřeba jej důkladně zahřát. To znamená, že nepřipadá v úvahu získání pyroelektrického efektu z malých teplotních výkyvů z křemene. Vlastně tedy nic nezískáme přidáním křemenného písku nebo dokonce čistých krystalů křemene do akvária. Obecně to je důvod, proč dívky na pláži nevypadají jako vlněný ježci, a to ani při poměrně silném zahřátí křemenného písku.

Údaje o pyroelektrickém efektu při teplotě 20 C, pro různé minerály:

Jak je vidět z tabulky, i když vymyslíte a zahřejete křemen do stavu deformace struktury, jeho pseudopyroefekt je minimální - 9krát menší než u turmalínu. Aby dosáhl výkonu turmalínu, musí být jeho teplota ~ +200 stupňů.

Ukazuje se, že starý muž Amano má pravdu, turmalín je to, co může a mělo být použito v akváriu, jako elektrobiostimulátor rostlin. Ukazuje se, že ano! Maestro shamano - namaste!

Poté, co se ujistíme, že turmalín je to, co potřebujeme, si znovu promluvme, proč se používá Sherl.

Ve vědecké literatuře je akceptována klasifikace turmalínu podle chemického složení. Rozlišují se tyto skupiny, které mají svůj název: burgherit - železnatý (Fe3 +) turmalín, dravit - sodno-hořečnatý, elbait - lithium, sherl - také železitý, ale bohatý na Fe2 +, tsiliasmit - mangan, uvit - vápník- magnézský.

Z klasifikace turmalínů je pro nás - akvaristy nejvhodnější Sherl, protože kromě elektřiny dává železnaté kationty - formu, která je nejvíce absorbována rostlinami a kterou je poměrně obtížné udržet v chelátovém stavu.

Tím odpovězte na otázku v článku: „Turmalín v akváriu: magie nebo šarlatánství?„Tohle můžeš – žádná magie, turmalín – čistá fyzika a chemie!

Tento materiál by byl neúplný, kdybychom se nedotkli otázky: kolik elektrických impulsů je obecně potřeba pro rostliny? Co má obecně elektřina společného s rostlinami?. Pojďme se podívat na hype videoklip na toto téma. Pokud jste neviděli video výše =)

Stává se, že vše v našem světě je prostoupeno „elektřinou“, my sami jsme chodící baterie. Pokud jde o rostliny, ukazuje se, že zemědělství již dlouho využívá k pěstování plodin elektrické impulsy! I na YouTube naši muži už dávno předvádějí svou elektromrkev =)

V síti je k tomuto tématu mnoho informací, zadejte požadavek "Elektřina a elektrárny". Například zde odkaz. Proto si v rámci tohoto článku nemyslím, že se informace vyplatí kopírovat a vkládat.

Článek bych zakončil jednoduchými závěry. Stále si nekupujte turmalínové slipy. Utřete s cukrem (medem), jahodami, okurkami, smetanou a vlastně získáte stejný pyro-piezo efekt + vitamíny. Turmalín si uložte pro svého oblíbeného bylinkáře! Abychom byli spravedliví, je třeba říci, že dobrého bylinkáře samozřejmě seženete i bez turmalínu, ale pokud máte rádi svůj koníček, jste pro něj nadšení, proč nevyužít turmalín jako přírodní nástroj a biostimulátor růstu rostlin?!

Děkuji za váš zájem o článek, zvu vás Fórum, kde diskutujeme o praxi používání turmalínu v akváriu a sbíráme veřejné mínění.

Bibliografie:

- PROTI. Shurman „Svět kamene. Drahokamy a polodrahokamy", ve 2 svazcích, 1986. vyd. Moskva "Mir".

- YU.M. Poplavko "Fyzika aktivních dielektrik: učebnice", ed. SFedU, 2009.

- S.G. Vasiliev "Piezoelektrické, pyroelektrické a elastické vlastnosti fenylalaninových mikrozkumavek", dizertační práce pro titul kandidáta fyzikálních a matematických věd, 2016.

- A.A. BUSH, PYROELEKTRICKÝ EFEKT A JEHO POUŽITÍ, TRÉNINKOVÁ POMOC, MOSKVA 2005.

- Moskevská státní univerzita. M.PROTI. Lomonosova geologická fakulta [2008]. Kurz "Elektrické vlastnosti krystalů". Katedra krystalografie a krystalové chemie dokončila: studentka Goryaeva Alexandra.

Skvělá videa o rostlinách a bylinářích od FanFishki