Quimica del agua salada... Preguntas frecuentes?

Hola a todos a continuacion les pongo una recopilacion de preguntas frecuentes que me sirvio y me sirve de mucho para mantener mi acuario, ya que de quimica no se mucho tengo que estar revisandolo frecuentemente.
Si no me equiboco la mayor parte es recopilacion de un articulo en internet de Angel Morales acuarista y moderador de foros de acuarios de arrecife.

?Cu?l es la composici?n del agua de mar?

El agua del mar presenta una composici?n qu?mica estable en todos los mares y oc?anos del mundo, present?ndose variaciones del contenido global de sales, pero no el tanto por ciento relativo entre ellas que se muestra continuaci?n.

Sal...............%relativo............mg/l

NaCl................65.2...............22.820
MgSO4-7H2O....16.3...............5.705
MgCl2-6H2O.....12.7................4.445
CaCl2...............3.2.................1.12
KCl..................1.7.................595
NaHCO3...........0.49...............171,5
KBr.................0.07...............24,5
H3BO3.............0.06...............21
SrCl2-6H2O......0.04................14
KI..................0.002..............0,07

Aparte de sales mostradas en la tabla, existen otras especies qu?micas en proporciones muy bajas denominados elementos traza u oligoelementos.

?Qu? es la salinidad?

La salinidad del agua de mar es la cantidad total de sales en gramos por litro, con un valor medio de 34,7. En los oc?anos se producen variaciones entre 34 y 37 g/l, en funci?n del grado de evaporaci?n del agua, la renovaci?n de agua generada por las corrientes y el aporte de agua dulce de los grandes r?os. Los mares cerrados presentan salinidades superiores que los oc?anos, como el Mediterr?neo (39g/l) o el Mar Rojo (41 g/l).

?Cual es la densidad del agua de mar?
La densidad se define como el peso en gramos de un litro de agua. Sus valores aceptables para el acuario var?an entre 1.022 y 1.026 g/l a 25C. Hay que considerar que la densidad disminuye con la temperatura, al aumentar el volumen del agua.

?Cu?les son los principales par?metros del agua de mar?

Par?metro..........Valor del mar.......Margen acuario
pH............................8,2................. ....8-8,5
Salinidad..................36 g/l..................34-41 g/l
Densidad...............1.022 g/l............1.020-1.026 g/l
KH..........................8 dKH.................6-10 dKH
Ox?geno..................5,5 mg/l...............5-7 mg/l
Calcio....................400 mg/l............380-480 mg/l
Estroncio ..............8-10 mg/l.............6-12 mg/l
Iodo........................60 ppb
Amonio.................<0.1 mg/l.............<0,1 mg/l
nitrito.................0,0001 mg/l...........<0.1 mg/l
nitrato...................0,1 mg/l.............0-20 mg/l
Fosfato................0,005 mg/l............<0,1 mg/l
Hierro................0,000006 mg/l.......0,00001 mg/l
S?lice..................0,06-2,7 mg/l..........<2 mg/l
Cobre.................0,00005 mg/l.........0,001 mg/l
Boro......................4,4 mg/l..............10 mg/l

?Qu? importancia tienen los niveles de calcio en el agua de mar?

Es uno de los componentes m?s importantes del agua de mar para los seres vivos, ya que forma parte del esqueleto calc?reo de corales, algas, moluscos, crust?ceos, etc. Es utilizado por las bacterias en sus procesos metab?licos. En disoluci?n se encuentra en forma de bicarbonato de calcio.

?Qu? importancia tienen los niveles de carbonatos en el agua de mar?

En el agua de mar, el elemento qu?mico carbono se encuentra fundamentalmente en su forma inorg?nica, manteni?ndose en equilibrio sus tres especies qu?micas: di?xido de carbono (CO2), bicarbonato (HCO3-) y carbonato (CO3=). Estos compuestos juegan un papel primordial en la composici?n y estabilidad del agua de mar debido a:

? El tamp?n HCO3-/ CO3= mantiene estable el pH del agua, reduciendo las variaciones de pH producidas por el CO2 excretado por los seres vivos y neutralizando los ?cidos generados en la nitrificaci?n bacteriana.
? El esqueleto calc?reo de los corales, crust?ceos y moluscos y algunas algas est? formado por carbonato de calcio, de manera que el contenido de carbonato/bicarbonato del agua resulta fundamental para el mantenimiento y crecimiento de estos seres vivos.

?Qu? importancia tienen los niveles de estroncio en el agua de mar?

Se incorpora en peque?as cantidades en el esqueleto calc?reo de los corales y juega un papel primordial en su crecimiento.

?Qu? importancia tienen los niveles de yodo en el agua de mar?

Se encuentra en muy peque?a cantidad en el agua (0,06 mg/l), pero tiene gran importancia para las algas rojas y pardas (contenido en el alga 10.000 veces superior al agua de mar), los crust?ceos y la formaci?n de pigmentos protectores contra la radiaci?n UV.

?Qu? importancia tienen los niveles de magnesio en el agua de mar?

Se incorpora en peque?as cantidades en el esqueleto calc?reo de los corales y resulta fundamental para mantener el equilibrio qu?mico entre los carbonatos y el calcio en disoluci?n. Act?a como inhibidor, dificultando o impidiendo la precipitaci?n de carbonato c?lcico.

?Qu? importancia tienen los niveles de oligoelementos en el agua de mar?

Son los constituyentes del agua de mar que se presentan en peque?as cantidades. Entre todos no alcanzan el 0,1% del contenido total de sales. Son elementos como el molibdeno, hierro, cobre, y juegan un importante papel en las reacciones metab?licas de los seres vivos.

?Qu? importancia tienen los niveles de nitr?geno en el agua de mar?

En el agua de los arrecifes coralinos hay concentraciones muy bajas de compuestos nitrogenados como amonio, nitrito o nitrato (<0,1 mg/l). Son muy t?xicos (amonio y nitrito) e importantes nutrientes. Elevadas concentraciones de nitr?geno dan lugar a proliferaciones de algas filamentosas y cianof?ceas

?Qu? es la dureza de carbonatos o KH?

La dureza de carbonatos o KH es el contenido total de sales de carbonato y bicarbonato disueltas en el agua y se expresa generalmente en grados alemanes (?DH)o mg/l. 1?DH corresponde a 10 mg/l de CaO o 17.8 mg/l de CaCO3.

?Qu? es la alcalinidad?

La alcalinidad es una medida de la concentraci?n de todas las especies qu?micas que reaccionan con un ?cido para neutralizarlo. Aparte de los carbonatos intervienen los iones hidroxilo (OH-), sulfato (SO4=) borato (BO33-), etc.

?Qu? par?metro miden los test de dureza de carbonatos?

Los tests de medida de la dureza de carbonatos realmente miden la alcalinidad del agua, pues el cambio de color del reactivo se produce cuando se consumen todos las especies qu?micas que neutralizan el ?cido, no s?lo los carbonatos y bicarbonatos. Por lo tanto, el valor de KH obtenido con estos test colorim?tricos es ligeramente superior al real.

?Qu? es un aditivo?

Un aditivo es un compuesto o una mezcla de compuestos qu?micos que se emplean para subir o mantener estables uno o varios par?metros del acuario. Pueden ser s?lidos y se disuelven previamente en agua o l?quidos. Se debe seguir las recomendaciones expresadas por el fabricante para su uso. Es necesario controlar adecuadamente el par?metro sobre el que se quiere actuar y no a?adir aditivos de forma indiscriminada.

?Qu? es el pH?

El pH se define como menos el logaritmo decimal de la concentraci?n de protones:

pH=-log[H+]

En el agua algunas mol?culas se encuentran disociadas seg?n el siguiente equilibrio:

H2O <-- -- -- -- ----------> H+ + OH-

de manera que hay las concentraciones de iones hidroxilo (OH-) y protones (H+) son iguales:

[H+]= [OH-] = 0,0000001

Por lo tanto, en agua pura el pH=7. Se definen tres rangos de pH:

? pH igual a 7 neutro
? pH mayor de 7 b?sico
? pH menor de 7 ?cido

El pH del agua de mar es de 8,2, por lo que es ligeramente b?sico.

Hay que considerar que como la escala de pH es logar?tmica, un pH de 8 es diez veces m?s alcalino que un pH de 7.

?Qu? factores influyen en el pH del agua de mar?

El pH del agua de mar depende de diferentes especies qu?micas disueltas como el CO2 y los iones carbonatos, bicarbonatos y borato principalmente. El valor del pH en el mar es muy estable por el efecto tamp?n de los carbonatos.

?Qu? es el buffer o tamp?n de carbonatos?

El pH del agua de mar viene determinado principalmente por la relaci?n entre el di?xido de carbono (CO2), el bicarbonato (HCO3-) y el carbonato (CO3=) que se rige seg?n las siguientes reacciones qu?micas:

CO2(g)+H2O<-----> H2CO3(aq)
H2CO3(aq) <-------> HCO3-(aq) + H+(aq)
HCO3- <------------> CO3=(aq) + H+(aq)

El valor del pH en el acuario marino va a depender fundamentalmente de la relaci?n entre el carbonato y el bicarbonato. A los valores t?picos de pH en un acuario marino de 8,2-8,3, la especie predominante va a ser HCO3- (90%) y s?lo un 9,4% estar? como CO3=, mientras que el CO2 presenta una concentraci?n muy baja (0,6%). Si la relaci?n HCO3-/CO3= aumenta de valor el pH disminuye, mientras que si dicha relaci?n disminuye el pH aumenta. Este efecto se denomina efecto tamp?n o buffer de pH e implica que la adici?n de un ?cido (H+) es neutralizada por el carbonato para dar bicarbonato, produci?ndose s?lo una ligera variaci?n del pH.

?Por qu? me var?a el pH a lo largo del d?a?

En el acuario, a lo largo del d?a se producen variaciones significativas del contenido de CO2 debido al consumo de CO2 durante la fotos?ntesis y la producci?n de CO2 por la respiraci?n de los seres vivos. Cuando la iluminaci?n del acuario est? encendida, la actividad fotosint?tica de las algas y las zooxantelas de los corales consume CO2 disuelto, lo que provoca una dr?stica disminuci?n de su concentraci?n y un ligero aumento del pH. Cuando la iluminaci?n est? apagada no se produce fotos?ntesis y el contenido de CO2 aumenta por la respiraci?n de los seres vivos del acuario, por lo que el pH disminuye.

?C?mo puedo mantener el pH del acuario?

En el acuario se van a producir peque?as fluctuaciones del pH, a lo largo del d?a, debido a la variaci?n del contenido de CO2 en el agua. Pero con el tiempo, debido a los ?cidos producidos en los procesos de nitrificaci?n bacteriana, el pH va a tender a disminuir. Esta tendencia a bajar el pH se amortigua mediante el efecto tamp?n de los carbonatos. Por lo tanto, es muy importante mantener la dureza de carbonatos en los valores correctos, para evitar una ca?da del pH. Para ello se emplean diferentes aditivos para mantener la dureza de carbonatos.

?C?mo subo el pH del agua?

Si el pH del acuario es bajo, suele ser por tener una dureza de carbonatos baja o un exceso de CO2 en el agua. Para subir el pH, se emplean unos aditivos denominados buffer de pH que est?n compuestos por una mezcla de bicarbonato/carbonato en una relaci?n 5.1 ? 6:1. El ph se debe subir a lo largo de varios d?as, a?adiendo el aditivo, hasta alcanzar un valor pr?ximo a 8,2.

?Cu?ndo debo medir el pH del acuario?

Las fluctuaciones del pH a lo largo del d?a, por efecto del CO2, tienen una implicaci?n muy importante en el control del pH del acuario marino. Es necesario medir el pH siempre a la misma hora, m?s o menos, para poder comparar los valores a lo largo del tiempo. Si el pH de un acuario con muchos corales y algas var?a entre 8,0 y 8,4, no tiene sentido medir el pH por la ma?ana antes de encenderse las luces y otro d?a medirlo a media tarde con la iluminaci?n encendida durante varias horas.

?C?mo se mide el pH?

El pH se puede medir de diferentes maneras:
? Mediante test colorim?tricos que emplean soluciones con diferentes indicadores que cambian de color en funci?n del pH. Son baratos y relativamente precisos.
? Mediante varillas que incorporan un papel indicador que cambia el color en funci?n del pH. Son baratos y relativamente precisos.
? Mediante medidores electr?nicos que emplean una sonda de pH. Son muy precisos y de precio moderado/alto. La sonda de pH se debe calibrar habitualmente si se quiere tener una medida fiable. Las sondas se deben cambiar cada a?o.

?Es lo mismo un buffer de pH, que un aditivo de KH?

Cuando el pH del acuario es correcto y la dureza de carbonatos es menor de 7 se emplean aditivos de KH, en los que la relaci?n bicarbonato/carbonato es de 8:1, frente al valor de 9:1 del agua de mar. De esta forma, se sube el KH y se aumenta ligeramente la reserva alcalina del tamp?n (m?s carbonato) para compensar los ?cidos producidos en el acuario.

Si el pH es bajo y el KH tambi?n, se emplean aditivos denominados buffer de pH en los que se aumenta la proporci?n de carbonato (6:1) para aumentar fuertemente la reserva alcalina del tamp?n y subir el pH.

?Cu?nto disminuye el KH en un acuario diariamente?

En los acuarios se produce un consumo constante de carbonatos debido a los procesos de calcificaci?n de corales y algas coralinas y calc?reas como la Halimeda, que se traduce en una reducci?n del KH. A continuaci?n se muestra una tabla con los consumos t?picos diarios de KH en un acuario:

Demanda de carbonatos dKH/d?a
Alta 4,2
Media 1,12
Baja 0,35

Si tenemos en cuenta que el valor recomendado de KH es de 7-10 dKH y en algunos acuarios se consumen diariamente hasta 4,2 dKH, vemos la importancia del control del KH para mantener el pH. En acuarios con un consumo tan elevado es recomendable mantener la dureza de carbonatos con un reactor de calcio/carbonato. En acuarios con demanda media de carbonatos se pueden usar aditivos pero se deben a?adir diariamente. En acuarios con baja demanda se puede realizar un mantenimiento m?s espaciado, como por ejemplo, a?adiendo aditivos dos veces por semana.

?Qu? es la sobresaturaci?n de carbonato c?lcico?

El carbonato de calcio (CaCO3) es una sal muy poco soluble en agua dulce, apenas 8 mg/l de carbonato y 5 mg/l de calcio. Sin embargo, en el agua marina, la concentraci?n de carbonato es de 106 mg/l y la de calcio de 400 mg/l, que son entre 4 y 5 veces m?s calcio y carbonatos del que deber?a haber te?ricamente. Esto es debido a la presencia de otras sales en el agua de mar que hacen que aumente su solubilidad debido a que otros iones compiten por el calcio y los carbonatos.

La especie qu?mica m?s importante para mantener la sobresaturaci?n delcarbonato de calcio en valores elevados es el magnesio. El magnesio coprecipita junto con el calcio y los carbonatos, envenenando la superficie de los cristales de carbonato de calcio en formaci?n, haciendo m?s dif?cil que siga precipitando. Adem?s, el magnesio compite directamente con el calcio en la formaci?n de compuestos con el carbonato.

?C?mo se relacionan el calcio, el KH y el pH?

El calcio, la dureza de carbonatos y el pH est?n ?ntimamente ligados en el acuario y no se apuede actuar sobre uno de ellos sin unfluir en los otros dos. Las ecuaciones qu?micas que rigen estas relaciones son:

Calcio/carbonatos

1) Ca2+(aq) + CO3=(aq) <---------> CaCO3 (s)
2) Ca2+(aq) + 2HCO3-(aq) <-------> Ca(HCO3)2(aq)
3) CO2(g) + CaCO3(s) + H2O <------------> Ca(HCO3)2(aq)

carbonatos/pH

4) HCO3-(aq) <-----------> H+(aq) + CO3=(aq)

La ecuaci?n 1) es la responsable de la precipitaci?n de carbonato de calcio en el acuario, tanto en las algas calc?reas y corales, como la precipitaci?n abi?tica.

La ecuaci?n 2) es la formaci?n del bicarbonato de calcio, principal responsable del elevado contenido de calcio del agua de mar. Evita la precipitaci?n del calcio con el carbonato seg?n la reacci?n 1).

La ecuaci?n 3) es la disoluci?n del carbonato c?lcico por efecto del CO2, como ocurre en un reactor de calcio o en las aguas someras del mar.

Al aumentar el pH del agua, disminuye la concentraci?n de H+ y, como se observa en la ecuaci?n 4, el equilibrio se desplaza a la derecha aumentando la concentraci?n de CO3=, por lo que una parte del Ca2+ va a precipitar como CO3Ca, seg?n la ecuaci?n 1, pues el equilibrio se desplazar? a la derecha.

Si disminuye el pH, es decir, sube la concentraci?n de H+, el equilibrio de la ecuaci?n 4 se desplazar? a la izquierda, gener?ndose HCO3- y el equilibrio en la ecuaci?n 2 se desplazar? a la derecha, por lo que disminuye la concentraci?n de Ca2+ y aumenta la concentraci?n de Ca(HCO3)2, estabilizando se el calcio en soluci?n.

A los valores t?picos de pH en un acuario marino, la especie predominante va a ser HCO3- (90%) y s?lo un 9,4% estar? como CO3=, mientras que el CO2 presenta una concentraci?n muy baja (0,6%). Considerando la ecuaci?n 1, en la que la precipitaci?n del carbonato de calcio viene determinada por la concentraci?n de Ca2+ y de CO3=, al ser estas dos especies minoritarias, se reduce la precipitaci?n de CaCO3.

Si se a?ade al acuario un aditivo de calcio, aumenta la concentraci?n de Ca2+ y ocurrir?n varias reacciones qu?micas a la vez: ; una parte tender? a reaccionar con el i?n bicarbonato (HCO3-) para formar Ca(HCO3)2 y se estabilizar? en la disoluci?n. Al consumirse iones bicarbonato, una parte de los iones carbonato pasar?n a bicarbonato seg?n la ecuaci?n 4) por lo que se reduce la concentraci?n de iones carbonato por lo que la precipitaci?n de carbonato de calcio seg?n la ecuaci?n 1) se reduce.

En el p?rrafo anterior, reside la importancia de a?adir los aditivos al acuario en una zona de fuerte corriente de agua y lentamente, para que las reacciones descritas tengan tiempo suficiente para producirse y se alcance el equilibrio que impida la precipitaci?n de carbonato c?lcico. De igual manera, en acuarios con desviaciones fuertes de pH o con el equilibrio i?nico alterado, estas reacciones se ven interferidas por lo que se produce la precipitaci?n del carbonato de calcio.

Al a?adir aditivos de carbonatos al agua, ocurre lo mismo que con los aditivos de calcio y se producen las mismas reacciones qu?micas. Por eso ee muy importante que el aditivo que estamos a?adiendo tenga una relaci?n correcta de carbonatos y bicarbonatos. Si usamos una relaci?n bicarbonato/carbonato baja, para subir el pH del acuario se producir? una inevitable precipitaci?n de carbonato de calcio seg?n la reacci?n 1), al haber m?s iones bicarbonato en disoluci?n.

Saludos
Sergio

Search

User

Shoutbox