Theory: How To

Теория: Расчет раствора

В гидропонике используются 3 основных компонента растворов: Чистые соли, Хелаты, Комплексы

Чистые соли или простые соли - термин в гидропонике означает, что компонент является устойчивой молекулой. Устойчивая молекула содержит точное число атомов на единицу веса. Зная формулу чистого вещества, можно точно рассчитать, сколько конкретных молекул содержится в единице веса. Чистые соли, на самом деле не бывают чистыми. Есть понятие степень чистоты. https://ru.wikipedia.org/wiki/Квалификация_химических_реактивов. То есть любая "чистая соль" доступная в свободной продаже, содержит некий процент "баласта". Чем его меньше - тем лучше. Определить процент балласта можно только доверившись производителю.

Пример для человека с нулевым знанием химии: Вещество - селитра калиевая, она же нитрат калия, она же калиевая соль азотной кислоты, оно же калий азотнокислый. Любое название вписываем в поиск и находим формулу: Формула: KNO3 Наша задача выяснить, какой процент азоты (N) и калия (K). Можно подсчитать через соотношение масс каждого составного атома (см. моли и таблицу менделеева), но проще пойти воспользоваться любым химическим калькулятором например: http://ru.webqc.org/molecular-weight-of-KNO3.html Тут видим, что: Калий 38,6717 % Азот 13,8539 % Кислород 47,4745 %

Таким образом в 1 грамме (1000 мг) калиевой селитры содержится: Калия 1000 * 0,3867 = 387 Мг Азота 1000 * 0,1385 = 139 Мг азота в форме нитрата NO3

Если вам в профиле сказано, что нужно калия 300 Мг на литр то вам нужно рассчитать пропорцией: 1000 X ---- = ----- 387 300

X = 1000 * 300 / 387 = 775 Мг Значит, что-бы покрыть калием профиль потребуется 0,77 Грамм на 1 Литр. Но при этом помимо калия вы вносите этой селитрой и азот.

775 * 0,1385 = 107,33 Мг азота в нитратной форме попадет в раствор.

Понятно, что в раствор в итоге вы будете добавлять и другие соли содержащие азот и калий. Все они суммируются. Задача сводится к тому, чтобы подобрать вес вносимых солей, чтобы в сумме они давали максимально приближенные к профилю питания значения простых элементов.

Определяем чистоту соли по упаковке производителя. Например написано что K-38%. Гарантий никаких, но без химической лаборатории приходится верить. Плюс ищем на форумах химиков по конкретным упаковкам и производителям хоть какие-то подтверждения.

Пример 38/38,6717=0,98 Это означает, что производитель утверждает чистоту своей селитры 98% При расчете, все значения получаемого веса чистых элементов из этой селитры нужно домножить на 0,98 Это будет поправкой на чистоту. Вместо: Калия 1000 * 0,3867 = 387 Мг Азота 1000 * 0,1385 = 139 Мг Получим: Калия 1000 * 0,3867 * 0,98 = 378,966 Мг Азота 1000 * 0,1385 * 0,98 = 135,73 Мг

В любом случае, критерий качества - это зрительная чистота предельно-насыщенного раствора, отсутствие осадка.

Определение предельной растворимости: Предельная растворимость в воде - это такое значение в граммах чистой соли, которую можно растворить в 1 литре дистиллированной воды при определенной её температуре.

Сергей Иванов, [30.03.20 21:31] Например: для калиевой селитры это 379 грамм на 1 литр воды при 25 градусах. Но нужно учитывать, что при 10 градусах это уже 212 грамм. Допустим вы растворили 379 грамм в литровой бутылке с водой в комнате, но оставили бутылку на улице и ночью температура упала до 10 градусов. Произойдет кристаллизация 167 грамм селитры, которая выпадет в осадок в виде прозрачных кристаллов. При этом сами они при возвращении к 25 градусам не растворятся, вернее их будет тяжело растворить. Но не страшно, берем бутыль и на горячую баню греем и потом трясем и снова греем и трясем, пока кристалы не исчезнут. Потому важно бутылки иметь прозрачные :) Дело в том, что при растворении селитры калиевой происходит активное поглощение тепла. Например вы всыпаете в теплую воду селитру и начинаете встряхивать. По мере растворения вода будет значительно охлаждаться, что сразу снижает предел растворимости и потребуется подогреть раствор (всё таже водяная баня).

Хелаты. Несмотря на то, что органические соединения (в основном те что содержат углерод в своем составе) в гидропонике сильно не приветствуются, к хелатам более теплое отношение. Связанно это с тем, что хелатируют в основном микроэлементы, а значит и углерода вносится очень мало. Упрощенно - хелаты это органические молекулы, которые захватывают в свой состав атомы металлов микроэлементов. Это позволяет резко повысить стабильность в растворе, особенно для железа и сильно снизить токсичность, таких веществ как неорганические водорастворимые соединения меди. Растения могут легко извлекать нужные им атомы из хелатов. Например доступное растениям железо сохранить в растворе кроме как хелатом на достаточный срок крайне проблемно, а потребность в нем растений высока, почти как макроэлемент, до 3 мг/л.

Комплексные удобрения.

1. Насколько я знаю, не существует комплексного удобрения ни в жидкой не в сухой форме, насыпав которое в воду вы получите достаточный для роста раствор. Это связанно с тем, что компоненты требуемые растению могут существовать более или менее стабильно только в очень низких концентрациях по отношению друг к другу не вступая в реакцию между собой. Это значит, что не получится взять и насыпать или налить некое вещество в воду и вырастить на нем растение, если конечно вода не содержит уже все необходимое, но тогда зачем удобрение?
2. Большинство продающихся комплексных удобрений нацелены на землю и простого обывателя. Земля прощает ошибки. Указания на пачке содержимого в виде - содержит то-то и то-то не менее чем столько, вполне обычная практика, а часто и вообще написано для клубники для весны для цветения и прочаяя подобная муть.
3. Форма азота важна. Для гидропоники мы используем только аммонийную NH4 и нитратную NO3 форму. Причем второй должно быть в 10 раз больше первой. В комплексных удобрениях обычно вообще не указана форма азота.
4. Практически не реально в продаже найти комплексное удобрение, которое будет по составу подходить для гидропонных профилей питания с минимумом добавок.

Таким образом получается, что простоты с комплексными удобрениями не получить. Можно попробовать взять комплексное удобрение как основу, а затем добавить не хватающие компоненты, но назвать это простым решением нельзя, скорее это вынужденное решение, когда простых солей нет возможности добыть.

Как готовить 3-х компонентные концентраты.

1. Предварительно изготавливаются насыщенные растворы макроэлементов см выше, каждый в свою ёмкость.
2. Предварительно все микроэлементы растворяются в своих емкостях и тут уже наоборот лучше сыпать поменьше. Конкретный критерий - минимальное значение в граммах, которое удастся взвесить максимально точно. Задача растворения микроэлементов в отдельных жидкостях - повышение точности. Например отмерить 0,001 грамм не реально в домашних условиях. Но если мы отмерим 1 грамм и разведем водой до 1 литра (1000 мл), то взяв 1 мл кубовым шприцом мы с гораздо более высокой точностью получим 0.001 грамм в этом шприце.

Сергей Иванов, [30.03.20 21:31] После изготовления концентратов чистых солей и хелатов, делаем расчет смысл которого дать ответ на вопрос: сколько жидкости из бутылок с концентратом нужно налить, чтобы получить значение в граммах каждой растворенной в них соли. На первых парах лучше всего изготовить рабочий раствор из всех компонентов соответственно полному рецепту нужного вам профиля и проверить как себя будет чувствовать ваше растение.

Если вы убедились, что рецепт рабочий и растению хорошо, но понимаете, что мешать постоянно по 14 компонентов слишком утомительно, то выход - это трехкомпонентные концентраты изготовленные для вашего рецепта. Тут главное, что вы можете смешать насыщенные растворы вместе только конкретных чистых солей.

Бутылка-1 Макра-азотная Селитра амиачная Селитра калиевая Селитра кальциевая

Бутылка 2 Макра-серно-фосфорная Сульфат аммония Сульфат магния семиводный Монофосфат калия

Бутылка 3 Микра

Рассчитываем наливку бутылок таким образом, что-бы в результате получилось, удобная кратность концентратов, например 100 к 1. Тогда для изготовления рабочего раствора вам останется выполнить следующие действия:

Например нужно изготовить рабочий раствор объемом 25 литров.

1. Наливаете 23-24 литра воды в тарированную ёмкость (заранее размеченная по литрам).
2. Наливаете 100 кратные концентраты по очереди в емкость с водой: 250 мл из азотной бутыли, перемешиваем. 250 мл микры и затем 250 серно-фосфорной макры.
3. Доводим уровень воды до 25 литров.
4. Измеряем EC, для проверки. Она должна совпадать с изготовляемыми ранее, на тапе отработки рецепта, раствором. Всё раствор готов.

Если надо у меня уже есть в экселе форма для расчета концентратов.

Сергей Иванов, [30.03.20 21:31] [ Фотография ]

Сергей Иванов, [30.03.20 21:32] Метод контроля EC (электропроводности)

Для простоты понимания. ppm в описаниях рецептов - это физические граммы на 1 литр веществ которых вы насыпали / 1000. По сути контрольная величина, чтобы не ошибиться на порядок с расчетами.

ppm - в индикации приборов - это попытка разработчиков прибора дать домохозяйке понять, сколько соли (обычно поваренной) находится в её супе например. Вычисляется на основе электропроводности.

Электропроводность разных солей - разная. Вычислить, сколько солей (если их несколько) в граммах не может ни один прибор работающий на основе определения электропроводности.

ЕС - это электропроводность жидкости при 25 градусах.

Большинство современных приборов имеет термокомпинсацию, но она не может быть точной поскольку разные соли имеют разную функцию зависимости температуры раствора и электропроводности. Потому лучше замерять именно при 25 градусах.

В большинстве схем выращивания подразумевается использование EC-метра для контроля и управления концентрацией раствора. Это значит, что не важно сколько солей в граммах. Главное, чтобы их соотношения между собой были подходящими для конкретной культуры. Например NPK 100:25:100 и NPK 200:50:200 - это один и тот-же раствор, но с разным значением EC. (не путать с NPK с упаковок удобрений)

Контролировать EC с помощью TDS метра для растворов с низкой концентрацией не сложно, достаточно выяснить его шкалу:

1. Измеряем ppm воды
2. Берем 5 грамм поваренной соли экстра и растворяем в 10 литрах воды
3. Измеряем ppm полученной жидкости и отнимаем от него ppm воды (см п.1) Это значение будет равно ЕС=1
4. Любые измерения делим на значение полученное в п.3 - это и будет реальное значение в ЕС из рецептов. Не плохо еще:

• проверить линейность шкалы прибора (проверить растворы 2, 7, 10 грамм поваренной соли экстра на 10 литров воды)
• откалибровать до ровного значения например при EC=1, что-бы было 500 ppm, легче будет считать
• Купить нормальный EC метр, как правило такие приборы могут замерить крутые концентраты EC=10-20, что обычным ppm-TDS метром практически не реально сделать. Так можно измерять маточные концентраты.