Алиэкспресс аквариумные 
Турмалин в аквариуме: магия или шарлатанство?
Любите ли вы аквариумные растения так, как полюбил их я? Хотите ли вы получать максимум от своего травника? Если да, то эта статья для вас!
Разговор о применении турмалина нужно начать с того, что вокруг этой темы кружится целая инфраструктура шарлатанов. Наверное, многие из вас видели в продаже: турмалиновое мыло, турмалиновые расчески, пояса, стельки и прости господи – турмалиновые трусы! В добавок ко всему, оккультные личности наделяют этот кристалл магическими свойства, да такими, что порой дух захватывает от эзотерическо-турмалинового эффекта =)
Весь этот флуд служит ширмой, некой завесой над истиной тайной турмалина. При подготовке данного материала пришлось здорово посидеть пару суток и переработать тонны глупостей, которые выдавал Яндекс.Поиск по запросам о свойствах турмалина. Тем не менее, штудируя научную литературу по физике и химии: книги, доклады, диссертации... мне удалось докопаться до истины. На основе изученных материалов, мне бы хотелось поделиться с аквариумным сообществом информацией. В аквариумистике, природа турмалина также не раскрыта, как и в других сферах, в аквариумистике развит только лишь субъективный скептицизм. Что же, далее представлена сугубо научная информация.
Но перед этим, посмотрите весьма позновательный ролик об электричестве в жизни растений.
Турмалин - минерал из группы алюмосиликатов переменного состава. Существует множество разновидностей турмалина. Нас интересует Шерл. Шерл (от нем. Schörl) - чёрный, также шерлит - минерал подкласса кольцевых боросиликатов, разновидность турмалина, отличающаяся наличием в кристаллической решётке натрия и двухвалентного железа. Непрозрачен (в отличие от других разновидностей турмалина). Обладает насыщенным чёрным цветом, что обусловлено присутствием атомов железа. Используется в промышленности (в основном, как пироэлектрик и пьезоэлектрик) и, ограниченно, в ювелирном деле и для изготовления поляризационных фильтров в оптике.
Химическая формула минерала Шерла — NaFe2+3Al6Si6O18(BO3)3(OH)4. В качестве примесей вместо двухвалентного железа могут выступать магний, марганец и трёхвалентное железо.
На первый взгляд, кажется что – ага, двухвалентное железо! Вот зачем в аквариуме нужен Шерл. Но, нет. Это не совсем так, ибо есть другие более легкие и дешевые способы внесения Fe2+ в аквариум. В данном случае, это свойство Шерла – дополнительная приятная опция.
Впервые, «аквариумную лихорадку» вокруг турмалина Шерл посеял многим известный маэстро Такаши Амано, выпустив продукт – ADA Tourmaline BC, состоящий из порошка турмалина Шерл и пудры активированного бамбукового угля. По статистическим данным компании, этот продукт популярен и получил свое признание в Мире. Однако, отечественного аквариумиста отпугивает цена, ну и на фоне этого скептицизм. На момент написания статьи стоимость ADA Tourmaline BC – 1750 рублей (АкваЛого) за 100 грамм. В "Китае" можно поискать порошок турмалина в надцать раз дешевле. На Алиэкспресс, например, однозначно продают шерл в камнях, но их надо молоть в мельнице до состояния пудры.
Далее прошу вас посмотреть ролик ADA, в котором рассказывается и показывается применение турмалина. Таймер видео 5:21 (перемотайте).
Из ролика, мы можем понять, что Шерл – это не только концентрат микро-элементов для растения, но и стимулятор – создающий слабые электрические импульсы, которые, в свою очередь обладают биогенными свойствами по отношению к растениям, корням и аквариуму в целом. Но так ли это на самом деле?! А главное, за счет чего это возможно, если возможно?!
Углубимся в природу турмалина. Ниже, я постараюсь донести материал в максимально упрощенной форме, дабы избежать непонимания и излишней размытости. Тем читателям, которые хотят досконально изучить суть и природу турмалина, в конце статьи, я оставлю ссылки на литературу.
Введем понятия.
Пироэлектрики (от др.греч. - огонь) - кристаллические диэлектрики, обладающие спонтанной (самопроизвольной) поляризацией, то есть поляризацией в отсутствие внешних воздействий.
Пироэлектричество – это свойство некоторых диэлектрических кристаллов изменять величину электрической поляризации при изменении температуры. В результате нагревания или охлаждения пироэлектрического кристалла на его гранях появляются электрические заряды.
Кристаллы пироэлектрических веществ – диэлектрики, обладающие самопроизвольной (спонтанной) электрической поляризацией. Так как пироэлектрические явления относятся к векторным, то пироэлектрическими свойствами должны обладать кристаллы диэлектриков десяти полярных классов: 1, 2, 3, 4, 6, m, mm2, 3m, 4mm, 6mm.
Пироэлектрический эффект был впервые обнаружен на кристаллах турмалина (класс 3m). Было замечено, что на белой бумаге, на которой долго лежали кристаллы, пыль собиралась особенно интенсивно около концов кристалла. Этот эффект объясняется тем, что при колебаниях комнатной температуры на концах кристалла появляются заряды, к которым и притягивались пылинки.
Это же явление было весьма наглядно и эффективно подтверждено опытом Кундта в 1883 году, который заключается в опылении кристаллов турмалина смесью порошка серы и сурика (Pb3O4), попущенной через шёлковое сито. Так как частицы этих минералов при трении о шелк наэлектризовываются по-разному, то красный сурик и жёлтая сера притягиваются к разным концам кристалла турмалина (отвечающим концам оси 3-го порядка), подтверждая этим появление противоположных зарядов на концах нагретого кристалла. Знание знаков заряда порошков (у серы «–», у сурика «+») позволило установить характер электризации турмалина. При охлаждении такого же кристалла знаки поляризации меняются на противоположные.
Такие свойства пироэлектриков используются, например, в приборах точного учета колебаний температуры. А также в других сферах.
Некоторые цифры. Пластинка турмалина, толщиной 1 мм, имеет γ= 1,3*10-5 Кл/м2 *К. Регистрирует изменение температуры 10-5 C. При нагреве на 10C на ней образуется заряд с поверхностно плотностью 5*10-5 Кл*м2, что соответствует разности потенциала между гранями ~1,2кВ. У сегнетоэлектриков пироэлектрический коэффициент на 1-2 порядка больше, чем у турмалина.
Некоторые значения γ при 20 C.
Турмалин 1,3*10-5
Сульфат лития 3*10-4
Ниобат лития 2*10-3
Танталат лития 1*10-4
Титанат бария (0,5-1)*10-3
Сегнетокерамика 5*10-5
Кроме того, каждый пироэлектрический кристалл является пьезоэлектриком. Изменение температуры кристалла вызывает деформацию, а следом идет пьезоэлектрическая поляризация, накладывающаяся на поляризацию, вызванную пироэффектом. То есть имеет место “первичный” (“истинный”) пироэффект и “вторичный” или “ложный” пироэффект.
Пьезоэлектрики - диэлектрики, в которых наблюдается пьезоэффект, то есть те, которые могут либо под действием деформации (сдавливания/растяжения) индуцировать электрический заряд на своей поверхности (прямой пьезоэффект), либо под влиянием внешнего электрического поля, температуры деформироваться (обратный пьезоэффект). Оба эффекта открыты братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880—1881 гг.
Пьезоэлектрики широко используются в современной технике в качестве элемента датчика давления. Существуют пьезоэлектрические детонаторы, источники звука огромной мощности, миниатюрные трансформаторы, кварцевые резонаторы для высокостабильных генераторов частоты, пьезокерамические фильтры, ультразвуковые линии задержки и др. В быту можно наблюдать пьезоэффект, например, в зажигалке, где искра образуется от нажима на пьезопластинку, а также при медицинской диагностике с помощью УЗИ, в которой используются пьезоэлектрические источник и датчик ультразвука.
Из сказанного мы получаем, что есть кристаллы пироэлектрики – «вырабатывающие ток» при нагревании и пьезоэлектрики – «вырабатывающие ток» при сжатии/растяжении. При этом пироэлектрики всегда являются и пьезоэлектриками, но пьезоэлектрики не всегда пироэлектрики.
Таких пиро-пьезоэлектриков достаточно много: некоторые линейные минералы (турмалин), сегентоэлектрики, сахар, аминокислоты, кварц и т.д.
Интересная инфографика объясняющая на пальцах
суть пьезоэлектриков
Разбираясь в колдовстве Такаши Амано понятно, почему он выбрал именно Шерл – природный линейный диэлектрик, обладающий необходимым для растений электрическим импульсом с плюшками ионов Fe2+. Однако, в процессе написания материалы мне пришлось изрядно потрудится, чтобы развенчать свой собственный скепсис в отношении турмалина. Дело в том, что турмалин – полудрагоценный камень, стоимость которого, достаточно велика. Понятно, что мы не сможем использовать сахар, другие вещества в силу их свойств, которые не приемлемы в аквариуме. Но кварц! Почему скажем Такаши Амано не использовал кварц!? Ведь тот же кварцевый песок – дешевый строительный материал, содержащий 95% кварца!
То, что кварц является стопроцентным пьезоэлектриком – бесспорно. Но, в редких источниках также звучало, что кварц является и пиролектриком!!!??? То есть, тем материалом, который нам нужен в аквариуме - дает ток, не только при деформации, но при нагреве… Как так-то!? Получается, что Такаши Амано – шарлатан!?
Честно говоря, на каком-то этапе изучения вопроса, было полное разочарование, я уныло листал инфу, понимая, что Амановский турмалин – это очередной фейк.
Спустя время, все же пытливость ума заставила задуматься – ну, неужели Амано будет из-за ежесекундной выгоды, так позориться и продавать баланду?! Второй момент, который меня приободрил, стало умозаключение: если кварц – это пироэлектрик, то летом на пляже все бы наши милые девушки и брутальные мужчины с начесом были бы, как шерстяные одуванчики! Ведь на пляже песок (95% кварц) с небольшими примесями, который солнцем нагревается и до 40, и до 50 градусов!
Значит кварц - все же не пироэлектрик! Но почему же тогда, проскальзывает информация об этом. Добравшись до глубин природы кварца, были сделаны выводы, что все же не каждый кварц обладает хорошим даже пьезоэффектом: примеси, структурные дефекты кристаллов кварца, нивелируют эти свойства. Тем не менее, этим ответом, я не удовлетворился, кварцевый песок дешевый и пусть он «слабый», но нам же не жалко его насыпать в аквариум… хоть десять килограмм, хоть двадцать… лишь бы он «работал» на благо растений.
Пришлось грызть гранит науки дальше! И вот, где-то в самых потаенных закоулках интернет-вселенной была добыта следующая информация:
Как электрическое явление пироэффект был квалифицирован около 200 лет тому назад Эпинусом. Однако основные аспекты симметрии и физический механизм пироэффекта были описаны только в начале двадцатого века Фогтом. Кроме кристаллов группы турмалина, появление «электрического отклика» при изменении температуры наблюдалось и в кварце, в котором нет векторного полярного электрического момента (кварц – непироэлектрик, но пьезоэлектрик). Объяснение «пироэффекта в кварце» было дано только около 15лет назад, когда было установлено, что «искусственное пироэлектричество» может проявиться при определенных граничных условиях во всех пьезоэлектрических классах кристаллов, как следствие искусственно созданной диссимметрии.
Еще можно сказать, что кристаллический кварц не является пироэлектриком, но индицирование электрического поля при свободной деформации кристалла за счёт термического расширения реализуется через пьезоэлектрический эффект.
Что это означает, если упростить сказанное. А значит – это то, что турмалин – это истинный пироэлектрик. То есть, вырабатывает электрические импульсы от воздействия температуры, даже без деформации (доказано научными опытами), механическая деформация или деформация кристаллической решетки турмалина вследствие нагревания дает лишь вторичный пьезо-пироэффект (а в совокупности суммарное электричество). Кварц – только пьезоэлектрик, «работает» только от деформации, которую можно вызвать, в том числе термическим воздействием на структуру кристалла кварца. Таким образом, «ложный пироэффект» в кварце, по сути, является пьезоэффектом.
Чтобы получить из кварца маломальское «ложное пироэлектричесвто» его нужно хорошенько нагреть. То есть, речи о получения пироэффекта от небольших температурных колебаний из кварца не идет. Собственно поэтому мы ничего не получим от добавления кварцевого песка или даже чистых кристаллов кварца в аквариум. В общем, именно поэтому девушки на пляже не выглядят, как шерстяные ежики, даже при относительно сильном нагреве кварцевого песка.
Данные пироэффекта при температуре 20 С, по различным минералам:
|
Минерал |
Диэлектрическая проницаемость, ε |
Пирокоэффициент р, Кл/см2К |
Электрическое напряжение, кВ |
|
Кварц, SiO2* |
4,0 |
*0,69*10-9 |
0,19 |
|
Турмалин, (BO3)3(Si6O18)*(OH)4 |
8,2 |
1,3*10-9 |
1,7 |
|
(NH2CH2COOH)*H2SO4 |
30,0 |
45*10-9 |
17 |
|
Ниобат лития, LiNbO3 |
30,0 |
(4-9)*10-9 |
1,5-3,0 |
|
Танталат лития, LiTaO3 |
45,0 |
17*10-9 |
6,4 |
|
Пьезокерамика ЦТС |
300-3000 |
(6-50)*10-9 |
0,2-0,1 |
Как видно из таблицы, даже если изловчиться и греть кварц до состояния деформации структуры, его псевдопироэффект минимальный – в 9 раз меньше, чем у турмалина. Чтобы он достиг показателей турмалина, его температура должна составлять ~ +200 градусов.
Получается, что старичок Амано прав, турмалин – это то, что можно и нужно использовать в аквариуме, как электробиостимулятор растений. Получается, что да! Маэстро шАмано – намасте!
Убедившись в том, что турмалин – это то, что нам нужно, еще раз проговорим, почему используется именно Шерл.
В научной литературе принято классификация турмалина по химическому составу. Выделяются следующие группы, имеющие собственное название: бюргерит – железистый (Fe3+) турмалин, дравит – натриево-магнезиальный, эльбаит – литиевый, шерл – также железистый, но богат Fe2+, тсилиазмит – марганцевый, увит – кальциево-магнезиальный.
Из классификации турмалинов, нам – аквариумистам больше всего подходить именно Шерл, поскольку он помимо электричества дает катионы двухвалентного железа – форму, которая наиболее хорошо адсорбируется растениями, и которую достаточно тяжело держать в хелатированном состоянии.
С учетом сказанного, ответить на вопрос статьи: «Турмалин в аквариуме: магия или шарлатанство?» можно так - никакой магии, турмалин – чистая физика и химия!
Данный материал был бы неполным, если бы мы не затронули вопрос: а насколько нужны вообще электрические импульсы для растений? Вообще, какое отношение имеет электричество к растениям. Давайте посмотрим хайповый видео-ролик на эту тему. Если вы еще не посмотрели ролик выше =)
Так получается, что все в нашем мире пронизано «электричеством», сами мы – ходячие батарейки. Что же касается растений, оказывается, что в сельском хозяйстве уже давно применяются электрические импульсы для выращивания урожая! Даже на Ютюбе наши мужики уже давно хвастаются своей электро-морковкой =)
Подписывайтесь на наш YouTube-канал, чтобы ничего не пропустить
Информации на эту тему очень много в сети, наберите запрос «Электричество и растения». Например, вот ссылка. Поэтому в рамках данной статьи, не думаю, что информацию стоит копипастить.
Завершить статью хочется простыми выводами. Все же не стоит покупать турмалиновые трусы. Натритесь сахаром (медом), клубникой, огурцами, кремом и, по сути, получите тот же пиро-пьезоэффект + витамины. А турмалин приберегите для любимого травника! Справедливости ради стоит сказать, что, конечно, получить хороший травник можно и без турмалина, но если вы любите свое хобби, увлечены им, почему бы не использовать турмалин, как естественны инструмент и биостимулятор роста растений?!
Спасибо за интерес к статье, приглашаю вас на форум, где мы обсуждаем практику применения турмалина в аквариуме и собираем общественное мнение.
Список литературы:
- В. Шурман «Мир камня. Драгоценные и полудрагоценные камни», в 2х томах, 1986г. изд. Москва «Мир».
- Ю.М. Поплавко «Физика активных диэлектриков: учебное пособие», изд. ЮФУ, 2009г.
- С.Г. Васильев «Пьезоэлектрические, пироэлектрические и упругие свойства микротрубок фенилаланина», диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, 2016 г.
- А.А. БУШ, ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ, УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ, МОСКВА 2005 г.
- Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова Геологический факультет [2008]. Курсовая работа «Электрические свойства кристаллов». Кафедра кристаллографии и кристаллохимии выполнила: студент Горяева Александра.
Рекомендуемое видео
Подписывайтесь на наш YouTube-канал, чтобы ничего не пропустить
Смотрите также:
Цеолит в аквариуме: вся правда без купюр
Сайдекс: быть или не быть, вот в чем вопрос
Фитотерапия для рыбок и аквариума
Аквариумный навигатор для начинающих
Секреты фильтрации аквариума с растениями
Аквариумные YouTube-каналы: лучшие из лучших
Пропорция Редфилда в аквариуме
Таблетки для подкормки аквариумных растений
Путь акваскейпера: от идеи до хардскейпа
Путь акваскейпера: от посадки до фотки
