在之前的文章中给大家介绍了各类的水草，虽然部分对二氧化碳的需求并不高，但添加了必定是个加分项。接下来将手把手教大家DIY一个超简单的二氧化碳发生装置，并在文章中穿插部分生物和化学知识，请大家务必准备好小本本，咱就开始吧。
光合作用（Photosynthesis）
在了解光合作用之前需要先认识以下名词：
- 叶绿体（Chloroplast）：进行光合作用的场所
- 酶（Enzyme）：在反应中起催化作用
- ATP（Adenosine Triphosphate）三磷酸腺苷：给细胞的生命活动提供能量
- 高能磷酸键：ATP的分子结构式为A-P～P～P，其中“～”就是高能磷酸键
- Pi键：在A-P～P～P中远离“A”的高能磷酸键容易水解，使远离“A”的“P”脱离形成Pi（磷酸）
- ADP（Adenosine diphosphate）二磷酸腺苷：ATP失去一个Pi后转化而成，二者可相互转化
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反应原理
植物的叶绿体利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。
图片来自于人教版生物必修一，版权属于原作者
反应阶段：
植物的光合作用分为两个阶段，分别为光反应和暗反应。
- 光反应：叶绿体吸收光能将水分解为氧气和氢H（用于参与暗反应），必须有光才能进行。
- 暗反应：将吸收的二氧化碳转化成糖类，有光无光均可进行。
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材料准备
- 2L碳酸饮料瓶（Soda Bottle）x2
- 压力表（Pressure Gauge）x1
- 安全阀（Easy Atmospheric Valve）x1
- 微调阀（Needle Valve）x1
- 止逆阀（Check Valve）x1
- 计泡器（Bubble Counter）x1
- 二氧化碳细化器（CO2 Diffuser）x1
- 柠檬酸（Citric Acid）x200g
- 小苏打（Baking Soda）x200g
- 水（Water）x800ml
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操作步骤
分别将酸碱（Acid & Alkali）和水按照比例混合：酸：水=200g：600ml；碱：水=200g：200ml，并做好相应地记号（以下简称酸瓶和碱瓶）。将带有斜三通导管的一端放入碱瓶，有吸酸球的一端放入酸瓶，旋转瓶身将盖子拧紧，摇晃酸瓶让酸完全溶解。
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将微调阀完全拧紧，挤压酸瓶使液体流入碱瓶。
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挤压不动时可以采用下面这个姿势，这是最容易发力的一个动作（健身初学者也可以通过这个动作找到胸部发力的感觉）。实在挤不动时果断进入下一步，踩着坐着的方式无效。
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小心打开微调阀，能听到气体漏出的声音，如果没听到声音也不能完全拧开，这时压力表刻度会稍稍下降，再拧紧重复以上步骤。
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也可以轻微摇晃碱瓶来加速反应（下图为错误示范），但要注意如果瓶中的酸过多的话，反应会比较剧烈，压力表刻度也会迅速上升。当刻度停留在绿色范围属于安全范围，停在刻度中间位置（1.5kg）为最佳。
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在计泡器中注入2/3的水，再将两端分别与细化器和止逆阀相接（需注意止逆阀的方向），再连入微调阀（顺序可调整）。
PS：图中计泡器中的水量仅1/3是因为终止反应后水逆流会导管中，此时止逆阀就可以防止水流进瓶子中。微调阀可替换，操作方式不变。
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启动装置
安装完毕后就可以将细化器放入水中，小心打开微调阀来控制出气量，一般控制在1～3泡/秒。我设置的速度为1泡/秒，作用并不明显，仅鱼缸上方的水草才有反应。
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一秒冒5泡的情况下植物的反应情况会比较理想些，叶片上会慢慢布满小水珠。
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冒泡速度越快植物的反应越强烈，但是要控制在不危及生物生命安全的范围内。当发现活动异常使就要减少冒泡数量。以下为展示效果而拍摄，谨慎模仿。
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水面上铺满了小气泡
以Black Neon Tetra为例，平常它们的活动范围在中下层，但它们游到了上方，这时就要提高警惕了。
左：正常；右：反常
终止/重启反应
所有生物都是需要休息的，鱼也不例外，这时鱼缸的灯需要关闭，这意味着植物将不再吸收二氧化碳。
- 方式一：直接关闭调节阀。重启时只需要重新打开，优点是减少浪费；缺点是需要再次调整出泡速率。
- 方式二：不关闭调节阀，用吸酸球将导管带离水面。由于内部的压强还在，反应还会持续，直到无法出气。这种方式适用于不小心让压力超标时的情况下缓慢地为装置泄压。优点是需要反应时只需将吸酸球拉到水下，而不需要再次调整速率；缺点是浪费二氧化碳，并且给生物带来潜在的危险。
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- 方式三：可以在止逆阀和调节阀之间加装一个调节阀，不需要反应时可以直接将其关闭，重启时打开，省去了方式一中重新调节速率的步骤，也是最方便的一种方式。
2⃣️为加装的调节阀
泄压
泄压简单的来说就是放气减少瓶子内部的压力。当操作不当导致压力过大，或者材料已经完全反应，就需要进行泄压操作。
首先要做的是将吸酸球移到水面上防止酸继续进入碱瓶中，放倒碱瓶让导管脱离水面，再打开调节阀进行泄压。
放倒碱瓶，使导管离开水面
打开调节阀后气体喷出
完全反应
当酸全部流入碱瓶，碱瓶中的白色沉淀（小苏打）全部消失，这就意味着反应已经结束，但其中产生的气体还能够维持一段时间。
液体全部转移到碱瓶中
化学反应
接下来来做一道简单的化学题，同样要先认识以下名词：
- 质量守恒定律（Conservation Mass）：参与化学反应的反应物总和等于生成物总和。
- 相对原子质量（Relative Atomic Mass）：由于一个原子的质量很小，所以通过一种碳原子质量的1/12为标准来的到其它原子的质量。
这种碳原子叫做碳12，是含有6个质子和6个中子的碳原子，它的质量的1/12等于1.66x10^-27kg。
图片来自于人教版九年级化学上册，版权属于原作者
反应方程式：
3NaHCO3+C6H8O7===C6H5O7Na3+3H2O+3CO2↑
小苏打（碳酸氢钠）和柠檬酸反应生成柠檬酸钠，水和二氧化碳。由于水不参加反应，所以在反应物方程式中将水省去。
接下来可以应用质量守恒定律分别求出产生的生成物的质量。
已知柠檬酸和小苏打各200g，所以生成物的总质量为400g，再参照以上表格，将各自的相对原子质量与系数（数字）相乘，得到以下结果：
图片来自于@起个名字好难啊，版权属于原作者
算出相对原子质量的总和为444，生成物质量的比例为柠檬酸钠：水：二氧化碳=43:9:22，再通过比例式求出相应的质量。
- 柠檬酸钠（C6H5O7Na3）：400g x43/74=232.43g
- 水（H2O）：400g x9/74=48.65g
- 二氧化碳（CO2）：400g x22/74=118.92g
由于柠檬酸酸钠溶于水中，最后称得碱瓶的质量为1157g，减去不参与反应的水800g和瓶子的质量49g，算出柠檬酸溶液的质量为308g，化学式中的溶液质量为281g。误差原因可能是一部分粘在了容器上或是在装入瓶子的过程中撒在了外面。
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⚠️注意事项
- 反应装置一定要是碳酸饮料瓶，因为抗压能力强。
- 将二氧化碳出泡速率控制在水草刚好冒泡即可，需要多次观察选择最合适的速率。
- 尽量控制在安全的范围内，忘记关闭也不容易产生危害。
- 水草不冒泡的原因有光照不足，二氧化碳浓度不够或被上方水草挡住。
- 引进新鱼时最好关闭装置。
结语
以上就是关于二氧化碳DIY装置的全部分享，如果有什么问题也欢迎大家留言谈论哦👏👏
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