Турмалинът в аквариум е магия или шарлатанство
Разговорът за използването на турмалин трябва да започне с факта, че цяла инфраструктура от шарлатани се върти около тази тема. Вероятно много от вас са виждали в продажба: турмалинов сапун, турмалинови гребени, колани, стелки и Бог да ме прости - турмалинови бикини! Освен всичко окултни личности придават на този кристал магически свойства и то такива, че понякога спира дъха от езотерично-турмалиновия ефект =)
Цялото това наводнение служи като параван, един вид воал над истинската тайна на турмалина. Докато подготвях този материал, беше страхотно да седя няколко дни и да обработвам тонове глупости, които Yandex.Search издаде за заявки за свойствата на турмалина. Въпреки това изучава научната литература по физика и химия: книги, доклади, дисертации. Успях да стигна до истината. Въз основа на проучените материали, бих искал да споделя информация с аквариумната общност. В търговията с аквариуми природата на турмалина също не се разкрива, както и в други области, в търговията с аквариуми се развива само субективен скептицизъм. Е, следното е чисто научна информация.
Турмалинът е минерал от групата на алумосиликатите с променлив състав. Има много разновидности на турмалин. Интересуваме се от Шерл. Шьорл (от немски Schörl) - черен, също шерлит - минерал от подклас пръстеновидни боросиликати, разновидност на турмалина, характеризиращ се с наличието на натрий и двувалентно желязо в кристалната решетка. Непрозрачен (за разлика от други разновидности на турмалин). Има наситен черен цвят поради наличието на железни атоми. Използва се в промишлеността (основно като пироелектрик и пиезоелектрик) и в ограничена степен в бижутерията и за производството на поляризационни филтрив оптиката.
Химичната формула на минерала Шурл е NaFe2 +3Al6Si6O18(BO3)3(OH)4. Магнезият, манганът и двувалентното желязо могат да действат като примеси вместо двувалентно желязо.
На пръв поглед изглежда, че - ах, двувалентно желязо! Ето защо Schorl е необходим в аквариума. Но не. Това не е съвсем вярно, тъй като има други по-лесни и по-евтини начини за добавяне на Fe2+ към аквариум. В този случай този имот на Шерл е допълнителна хубава опция.
За първи път добре познатиятмаестроТакаши Амано, пося "аквариумната треска" около турмалина на Schurl, като пусна продукт - ADA Tourmaline BC, състоящ се от турмалин на прах на Schorl и активен бамбуков въглен на прах. Според статистиката на компанията този продукт е популярен и е получил своето признание в света. Домашният акварист обаче е уплашен от цената и на този фон скептицизма. Към момента на писане цената на ADA Tourmaline BC е 1750 рубли (AquaLogo) на 100 грама. В "Китай" можете да търсите турмалинов прах единадесет пъти по-евтино. В Aliexpress например определено продават шорли на камъни, но те трябва да бъдат смлени на мелница до състояние на прах.
От видеото разбираме, че Schorl е не само концентрат от микроелементи за растенията, но и стимулатор, който създава слаби електрически импулси, които от своя страна имат биогенни свойства по отношение на растенията, корените и аквариума като цяло. Но наистина ли е така? И най-важното, как е възможно това, ако е възможно?!
Нека се задълбочим в природата на турмалина. По-долу ще се опитам да предам материала в най-опростена форма, за да избегна недоразумения и прекомерно замъгляване. За тези читатели, които искат да проучат задълбочено същността и природата на турмалина, в края на статията ще оставя връзки къмлитература.
Пироелектрици (от др. гръцки - огън) - кристални диелектрици със спонтанна (спонтанна) поляризация, т.е. поляризация при липса на външни влияния.
Пироелектричеството е свойството на някои диелектрични кристали да променят големината на електрическата поляризация при промяна на температурата. В резултат на нагряване или охлаждане на пироелектричен кристал върху повърхностите му се появяват електрически заряди.
Кристалите на пироелектричните вещества са диелектрици със спонтанна (спонтанна) електрическа поляризация. Тъй като пироелектричните явления са свързани с векторните, диелектричните кристали от десет полярни класа трябва да имат пироелектрични свойства: 1, 2, 3, 4, 6, m, mm2, 3m, 4 mm, 6 mm.
Пироелектричният ефект е открит за първи път върху турмалинови кристали (клас 3m). Беше забелязано, че върху бяла хартия, върху която кристалите лежаха дълго време, прахът се събираше особено интензивно в краищата на кристала. Този ефект се обяснява с факта, че при колебания на стайната температура в краищата на кристала се появяват заряди, към които се привличат праховите частици.
Същото явление беше много ясно и ефективно потвърдено от експеримента на Kundt през 1883 г., който се състоеше в опрашване на турмалинови кристали със смес от сяра на прах и червено олово (Pb3O4), прекарани през копринено сито. Тъй като частиците на тези минерали се наелектризират по различен начин при триене в коприна, червеночервеното олово и жълтата сяра се привличат към различни краища на кристала на турмалина (съответстващи на краищата на ос от 3-ти ред), потвърждавайки появата на противоположни заряди в краищата на нагретия кристал. Познаването на знаците за заряд на прахове (за сяра "-", за червено олово "+") позволи да се установи естеството на електризирането на турмалина. Когато същият кристал се охладиполяризационните знаци са обърнати.
Такива свойства на пироелектриците се използват например в устройства за точно записване на температурни колебания. А също и в други области.
Някои цифри. Турмалинова плоча с дебелина 1 mm има γ= 1,3 * 10 -5 C / m 2 * K. Регистрира промяна на температурата от 10 -5 C. При нагряване с 10 C върху него се образува заряд с повърхностна плътност 5 * 10 -5 C * m 2, което съответства на потенциалната разлика между лицата
1.2kV. При фероелектриците пироелектричният коефициент е с 1-2 порядъка по-голям от този на турмалина.
Някои γ стойности при 20 C.
Турмалин 1,3*10 -5
Литиев сулфат 3*10 -4
Литиев ниобат 2*10 -3
Литиев танталат 1*10 -4
Бариев титанат (0,5-1) * 10 -3
Ферокерамика 5*10 -5
Освен това всеки пироелектричен кристал епиезоелектричен. Промяната в температурата на кристала причинява деформация, последвана от пиезоелектрична поляризация, насложена върху поляризацията, причинена от пироелектричния ефект.Тоест има „първичен“ („истински“) пиро ефект и „вторичен“ или „фалшив“ пиро ефект.
Пиезоелектрици - диелектрици, в които се наблюдава пиезоелектричен ефект, т.е. тези, които могат или да индуцират електрически заряд на повърхността си под действието на деформация (компресия / разтягане) (директен пиезоелектричен ефект), или да се деформират под въздействието на външно електрическо поле, температура (обратен пиезоелектричен ефект). И двата ефекта са открити от братята Жак и Пиер Кюри през 1880-1881 г.
Пиезоелектриците се използват широко в съвременните технологии като сензорен елемент за налягане. Има пиезоелектрични детонатори, огромни източници на звук, миниатюрни трансформатори, кварцови резонатори за високостабилни честотни генератори,пиезокерамични филтри, ултразвукови линии за забавяне и др.В ежедневието може да се наблюдава пиезоелектричен ефект, например в запалка, където се генерира искра чрез натискане на пиезоелектрична плоча, както и в медицинската диагностика с помощта на ултразвук, която използва пиезоелектричен източник и ултразвуков трансдюсер.
От гореизложеното получаваме, че има пироелектрични кристали - "произвеждащи ток" при нагряване и пиезоелектрични - "произвеждащи ток" при компресиране/разтягане. Освен това пироелектриците винаги са пиезоелектрици, но пиезоелектриците не винаги са пироелектрици.
Има много такива пиро-пиезоелектрици: някои линейни минерали (турмалин), фероелектрици, захар, аминокиселини, кварц и др.
Интересна инфографика, обясняваща на пръсти
Същността на пиезоелектриците
Разбирайки магьосничеството на Такаши Амано, става ясно защо той е избрал Schorl - естествен линеен диелектрик, който има електрическия импулс, необходим за растенията с кифли от Fe2 + йони. По време на процеса на писане обаче трябваше да работя усилено, за да развенчая собствения си скептицизъм относно турмалина. Факт е, че турмалинът е полускъпоценен камък, чиято цена е доста висока. Ясно е, че няма да можем да използваме захар, други вещества поради техните свойства, които не са приемливи в аквариума. Но кварц! Защо, да речем, Такаши Амано не е използвал кварц!? В крайна сметка същият кварцов пясък е евтин строителен материал, съдържащ 95% кварц!
Безспорен е фактът, че кварцът е сто процента пиезоелектрик. Но в редки източници също звучеше, че кварцът също е пироелектрик. Тоест, материалът, от който се нуждаем в аквариума - дава ток, не само когато се деформира, но и когато се нагрява ... Как така!? Оказва се, че Такаши Амано -шарлатанин!?
Честно казано, на някакъв етап от изучаването на въпроса бях напълно разочарован, тъжно прелистих информацията, осъзнавайки, че турмалинът на Амановски е друг фалшификат.
След известно време обаче любознателността на ума ме накара да се замисля - добре, наистина ли Амано ще се обезчести и ще продава каша заради всяка втора печалба?! Втората точка, която ме развесели, беше заключението: ако кварцът е пироелектрик, тогава през лятото на плажа всички наши сладки момичета и брутални мъже с руно ще бъдат като вълнени глухарчета! Наистина на плажа има пясък (95% кварц) с малки примеси, който се нагрява от слънцето и до 40, и до 50 градуса!
Така че кварцът все още не е пироелектрик! Но защо тогава, фишове информация за това. Достигайки дълбините на природата на кварца, се стигна до заключението, че въпреки това не всеки кварц има добър равномерен пиезоелектричен ефект: примесите, структурните дефекти на кварцовите кристали изравняват тези свойства. Въпреки това не бях доволен от този отговор, кварцовият пясък е евтин и дори да е „слаб“, но не съжаляваме да го излеем в аквариума ... поне десет килограма, поне двадесет ... само ако „работи“ в полза на растенията.
Трябваше да гриза гранита на науката по-нататък! И така, някъде в най-скритите кътчета на интернет вселената, се получи следната информация:
Като електрически феномен пироелектричният ефект е квалифициран преди около 200 години от Епин. Основните аспекти на симетрията и физическият механизъм на пироелектричния ефект обаче са описани едва в началото на ХХ век от Vogt. В допълнение към кристалите от групата на турмалина, появата на „електрически отговор“ с промяна на температурата се наблюдава и в кварца, в който няма векторен полярен електрически момент (кварцът е непироелектричен, а пиезоелектричен). Обяснение на „пироефекта вкварц” е дадено само преди около 15 години, когато беше установено, че „изкуственото пироелектричество” може да се проявипри определени гранични условия във всички пиезоелектрични класове кристали, в резултат на изкуствено създадена дисиметрия.
Може също да се каже, че кристалният кварц не е пироелектрик, но индикацията за електрическото поле по време на свободна деформация на кристала поради термично разширение се осъществява чрез пиезоелектричния ефект.
Какво означава това, казано по-просто. Това означава, че турмалинът е истински пироелектрик. Тоест, той генерира електрически импулси от излагане на температура, дори без деформация (доказана от научни експерименти), механична деформация или деформация на кристалната решетка на турмалина поради нагряване дава само вторичен пиезо-пиро ефект (и в съвкупност, общо електричество). Кварцът е само пиезоелектрик, той "работи" само от деформация, която може да бъде причинена, включително чрез термично въздействие върху структурата на кварцов кристал. По този начин "фалшивият пиро ефект" в кварца всъщност е пиезо ефект.
За да получите малко „фалшив пироелектрик“ от кварца, той трябва да се нагрее добре. Тоест, няма въпрос за получаване на пироелектричен ефект от малки температурни колебания от кварц. Ето защо няма да получим нищо от добавянето на кварцов пясък или дори чисти кварцови кристали в аквариума. Като цяло, затова момичетата на плажа не изглеждат като вълнени таралежи, дори и при относително силно нагряване на кварцов пясък.
Данни за пиро ефект при 20 C, за различни минерали: