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18 Marzo 201313 Aprile 2020 Greta Gandolfi Chimica

About Gh

About Gh

Gh in acquario impariamo a conoscerlo
Quando si avvia un nuovo progetto o si vuole avviare un nuovo acquario, una delle prime domande che dovremmo porci è: che tipo di acqua ho a disposizione/ voglio utilizzare?

About Gh

I parametri che la caratterizzano infatti sono estremamente importati per poter ottenere le condizioni ideali per la fauna e la flora stessi. Infatti, a seconda degli inquilini scelti saranno necessarie condizioni di pH, GH e KH differenti. In questo articolo approfondiremo l’argomento relativo al GH, alla sua misura e alla sua modifica.

La DUREZZA TOTALE dell’acqua è un parametro che indica la quantità di cationi (ovvero ioni aventi carica positiva) di metalli alcalino-terrosi (il contributo principale è dato da Calcio, come Ca²⁺ e Magnesio, come Mg²⁺) presenti all’interno della soluzione in combinazione con anioni (ioni aventi carica negativa) di acidi forti e deboli. Questo risultato però comprende anche un piccolo contributo derivato da cationi di metalli pesanti presenti in tracce nelle nostre acque di rubinetto come Manganese (Mn), Ferro (Fe) Zinco (Zn) e altri. Focalizzandoci brevemente sul significato dell’ultima parte della definizione, ogni ione presente in soluzione deve essere accompagnato da una controparte avente carica opposta che bilanci il suo contributo (dato che la risultate in questo caso è elettricamente neutra), possiamo quindi trovare ioni come cloruri (Cl^–), solfati (SO₄^2-) e nitrati (NO₃^–) per la categoria acidi forti; mentre per quella degli acidi deboli troveremo i bicarbonati (HCO₃^–).

La durezza totale a sua volta si divide in due contributi differenti ovvero la DUREZZA PERMANENTE e la DUREZZA TEMPORANEA. La differenza va ricercata nel fatto che portando ad ebollizione l’acqua il secondo contributo viene eliminato, a causa della precipitazione dei carbonati.

Tornando al nostro acquario i parametri che possiamo e vogliamo misurare sono la durezza totale e il contributo relativo alla durezza temporanea (che però viene trattato separatamente con un articolo dedicato à qui potete trovare il link). Questi due parametri sono infatti correlati al valore del GH e del KH.

Come possiamo misurare il GH?

La determinazione di questo parametro è piuttosto semplice; basta infatti munirsi di relativo test a reagente. Esso sfrutta una reazione chimica grazie alla quale si noterà un cambiamento cromatico da rossiccio a verde scuro all’interno della provetta stessa, una volta raggiunto il valore effettivo del GH. Contando semplicemente il numero delle gocce utilizzate otterremo quindi il valore numerico del GH.

Sconsiglio l’utilizzo di test a strisce in quanto danno un valore non puntuale, ma un’indicazione sul range, che personalmente trovo poco utile.

Ma… cosa ci dice il valore che abbiamo ottenuto?
-Il valore ottenuto esprime la durezza in gradi tedeschi, ovvero:

In pratica andremo a trasformare tutti i contributi alla durezza considerandoli come dovuti solo dai composti a base di Calcio, più esattamente a base di CaO.

Questo non è l’unico modo per indicarla, infatti se leggiamo le analisi del nostro gestore dell’acqua di rete troveremo la durezza totale espressa in gradi francesi che vengono calcolati sulla base del contenuto di CaCO3:

Per convertire i gradi francesi in quelli tedeschi sarà sufficiente usare la seguente formula: °d = °f x 1.78

Nota: non è possibile ottenere un valore di durezza totale tramite il valore della conduttività, in quanto quest’ultimo viene ottenuto sommando il contributo di tutti gli ioni disciolti in acqua, non solo quelli di calcio e magnesio. Ovviamente, però, un valore elevato di GH comporterà un valore di conduttività mediamente alto. È possibile classificare le varie tipologie di acque sulla base della durezza ottenuta:

Valore GH	Tipologia acqua
d°<4	Molto dolci
5<d°<8	Dolci
9<d°<12	Mediamente dure
13<d°<18	Discretamente dure
19<d°<30	Dure
d°>31	Molto dure

Come possiamo modificare il GH?

Generalmente le nostre acque di rubinetto sono caratterizzate da una durezza medio alta, spesso inadatta per biotopi amazzonici o asiatici ad esempio. Bisogna quindi trovare un modo efficace per modificarlo.

Per ABBASSARE il GH possiamo quindi ricorrere all’uso di acqua di osmosi (RO = reverse osmosis). Essa infatti è caratterizzata da un valore di GH e KH pari a 0 (se di buona qualità) e grazie a piccoli cambi eventualmente ravvicinati, ci permetterà di ottenere il valore desiderato.

Nota: l’acqua di osmosi RO ABBASSA TUTTI i valori, non solo il GH, perché noi andiamo ad effettuare una diluizione ovvero un abbassamento della concentrazione di tutti i sali disciolti in acqua per cui successivamente dovremo operare una correzione sull’ altro parametro che caratterizza la durezza, il KH. Cliccando sul seguente link si aprirà una scheda specifica su come operare i cambi parziali e come calcolare la quantità di RO da utilizzare per ottenere un determinato abbassamento.

Per ALZARE il GH ci sono diverse strade:

Utilizzare acqua avente GH superiore a quello della vasca durante i cambi.
Utilizzare sali commerciali appositi (già bilanciati) in base alle proprie esigenze. Questa strada va seguita anche nel momento in cui si opta per una gestione con sola acqua di osmosi. Questa andrà ricostruita per ottenere i parametri di KH e GH desiderati (agendo singolarmente o su entrambi in contemporanea).
Utilizzare una soluzione a base di Solfato di Magnesio (o sale inglese – MgSO₄) e Cloruro di Calcio (CaCl₂) avendo cura di mantenere un rapporto Ca:Mg tra 3:1 e 4:1. Nella preparazione va necessariamente usata acqua RO.

Sconsiglio l’uso del Solfato di Calcio in quanto scarsamente solubile.

Se intendete utilizzare il rimedio casalingo dell’osso di seppia, tenete presente che si avrà una variazione anche sul KH.

Nota finale: Il valore di GH è molto importante infatti un valore eccessivamente alto/basso provoca problemi ai pesci e alle piante. Infatti, gli ioni Ca²⁺ e Mg²⁺ intervengono nei processi di trasferimento nutrienti e nei prodotti di rifiuto. Può anche interferire sulla fertilità, sulla crescita e sulle funzioni renali dei pesci.

In conclusione: About Gh è una guida scritta utilizzando un linguaggio semplice in modo da essere facilmente comprensibile e quindi trasmettere concetti relativi alla chimica dellacquario,altre guide come About Gh stanno per essere emesse sul nostro portale in modo da avere un punto di riferimento per consulti piu’rapidi.

E’ vietato copiare anche parzialmente questo articolo e relative immagini senza l’autorizzazione dello staff di acquariofili e del proprietario.

About Gh impaginata da Marco Ferrara

©www.acquariofili.com

18 Marzo 201325 Marzo 2020 Greta Gandolfi Chimica

About Kh

About Kh

Nell’articolo relativo al GH (che puoi leggere cliccando QUI) è stato descritto il concetto di DUREZZA TOTALE. Abbiamo visto che quest’ultimo si compone di due diversi contributi: la durezza permanente e quella temporanea.

In questo articolo chiamato “About Kh” andremo ad analizzare un altro parametro molto importante per l’acquario correlato al concetto di durezza temporanea (ma non solo), ovvero il KH.

La DUREZZA TEMPORANEA esprime la concentrazione degli ioni dei metalli alcalino terrosi presenti in acqua, principalmente considerando gli ioni di Calcio e Magnesio (Ca²⁺ e Mg²⁺– in nero) in combinazione con lo ione bicarbonato (detto anche idrogencarbonato – HCO₃^–). Questo contributo alla durezza viene eliminato portando a ebollizione la soluzione, a causa della reazione:

Si forma ad esempio Carbonato di Calcio, che essendo poco solubile (a 25°C infatti la sua solubilità è di 13 mg in un litro di acqua!) precipita, formando un solido bianco.

Ma… tutto ciò come ha a che fare con il parametro del KH?

Il KH ci permette di misurare la DUREZZA CARBONATICA della soluzione. Cosa cambia rispetto alla durezza temporanea? Andiamo a considerare tutti i bicarbonati presenti in soluzione, non solo quelli legati a Calcio e Magnesio. Si considerano anche altri contributi, generalmente dati in maggior percentuale da Sodio e Potassio (Na⁺ e K⁺ – in blu). Per questa ragione in certe condizioni è possibile ottenere un valore di KH maggiore rispetto a quello del GH stesso.

La durezza carbonatica è correlata alla così detta ALCALINITA’ di una soluzione, ovvero la capacità di reagire con gli ioni H⁺, neutralizzandoli. Le principali reazioni che prendono parte a questo processo sono date:

Dallo ione idrogeno carbonato (HCO₃^–): HCO^–₃+ H⁺→ H₂CO₃
Dallo ione carbonato (CO₃^2-): CO₃^2-+ 2H⁺→ H₂CO₃
Dallo ione idrossido (OH^–): OH^–+H⁺→ H₂O

Andando però a osservare le condizioni della nostra vasca il contributo principale (quindi il composto che partecipa maggiormente alla regolazione degli equilibri all’interno dell’acquario) è il primo, gli altri sono presenti in quantità poco apprezzabili. Formalmente però, la definizione di alcalinità totale comprende anche il contributo di alcuni anioni acidi deboli (come solfuri, bisolfuri), silicati, fosfati e ammoniaca; ma il loro contributo è minimo.

[pullquote-left]Nota: Un’ulteriore precisazione è necessaria; infatti, quanto detto vale quando ci troviamo in assenza (o in presenza di quantità basse) di altre fonti di acidi deboli come acidi fulvici e umici. Essi sono abbondantemente presenti nei così detti acquari black water (o acque scure) o in vasche dove viene utilizzata torba. In questi casi la determinazione del KH, del pH per l’utilizzo delle tabelle per la regolazione della CO₂ portano a dati “sfalsati” in quanto non si tiene conto del contributo dato da queste ultime fonti citate.[/pullquote-left]

A questo punto bisogna introdurre un nuovo concetto, ovvero quello di soluzione TAMPONE. L’alcalinità è indice della capacità tampone dell’acqua. Semplificando è la capacità di una soluzione di resistere a cambiamenti repentini del pH (entro certi limiti) causati dall’aggiunta di piccole quantità di sostanze acide o basiche, che potrebbero andare a modificarlo. Questo argomento viene trattato con maggiore dettaglio nell’articolo relativo al pH (trovate qui il link).

Tornando a quanto succede nelle nostre vasche, per ottenere un effetto tampone sufficiente (specialmente in presenza di erogazione di CO₂) si consiglia di mantenere un valore del KH ≥3. Questo non implica che non esistano casi in cui si possa mantenere un KH inferiore (esistono vasche il cui valore di KH è 0, ma sono comunque stabili).

Nota: Bisogna porre attenzione sui terreni allofani. Questi terreni sono caratterizzati da un elevato CSC (acronimo di capacità di scambio cationico). Essi hanno la capacità di attirare e legare elettrostaticamente tutti i cationi (ioni a carica positiva) presenti in acqua. Quando le radici assorbono i cationi rilasciano ioni idrogeno (H⁺) che si fissano al terreno allofano, il quale, a sua volta, li libera in acqua per legare a se altri cationi. Gli ioni idrogeno liberati vanno ad abbassare il pH e questo spiega la capacità di questo fondo di acidificare l’acqua. Inoltre, gli ioni idrogeno liberati interagiscono con i bicarbonati presenti in acqua tramite la seguente reazione:
H⁺+HCO^–₃→ H₂CO₃

Che a sua volta dà la reazione:
H₂CO₃→ H₂O+CO₂

La CO₂, in qualità di gas, tende ad abbandonare l‘acqua (esattamente il contrario di quello che succede quando usiamo la CO2).

Riassumendo… Alla fine di tutto ciò cosa succede? Il KH si abbassa e con esso anche il pH. Questo spiega la gestione più complessa dei fondi allofani soprattutto quelli più reattivi come quelli neri. Spesso in questo tipo di allestimenti si utilizzano rocce contenenti carbonati (come le Seiryu Stone), in modo da controbilanciare l’effetto del fondo stesso e ridurre l’abbassamento del KH stesso. In aggiunta solitamente durante il primo periodo vengono svolti piccoli cambi periodici per inserire nuovamente carbonati e chiaramente ciò comporta dei periodi di maturazione più lunghi. Ovviamente questo effetto non dura per sempre, ma termina una volta raggiunto il livello di saturazione. È difficile stimare la durata del fenomeno, in quanto è strettamente correlata al tipo di acqua che stiamo utilizzando e al valore del suo KH.

Un’altra cosa importante da considerare, quando stiamo allestendo o gestendo una vasca, è l’eventuale presenza di un addolcitore domestico. Questo genere di impianti permette di ridurre la durezza dell’acqua di rete scambiando gli ioni Ca²⁺ e Mg²⁺ (formano carbonati poco solubili che possono depositarsi all’interno dei tubi e negli elettrodomestici, compromettendone il funzionamento e riducendone di fatto la durata) con ioni Na⁺ (il sodio forma dei carbonati molto solubili riducendo il fenomeno prima descritto). Quantità eccessive di sodio, però, tendono a creare problemi alla fisiologia piante già a basse concentrazioni (dipendenti chiaramente dal tipo di pianta, ma in genere si considera come limite di riferimento 40 mg/L). Motivo per cui, l’acqua di rete in questo caso va assolutamente evitata.

Nota: Quando analizziamo le acque di rete e troviamo il KH maggiore del GH dobbiamo porre molta attenzione all’ uso di questa acqua perché quasi sempre è ricca di sodio. Il Mg deriva generalmente più dai solfati che dai carbonati/bicarbonati mentre i sali di potassio sono sempre scarsissimi o nulli nelle nostre acque per una questione di conformazione geologica.

Come possiamo misurare il KH?

La determinazione di questo parametro è piuttosto semplice; basta infatti munirsi di relativo test a reagente. Esso sfrutta una reazione chimica grazie alla quale si noterà un cambiamento cromatico dall’azzurro a giallo brillante all’interno della provetta stessa, una volta raggiunto il valore effettivo del KH. Contando semplicemente il numero delle gocce utilizzate otterremo quindi il valore numerico del KH.

Sconsiglio l’utilizzo di test a strisce in quanto danno un valore non puntuale, ma un’indicazione sul range, che personalmente trovo poco utile.

Ma… cosa ci dice il valore che abbiamo ottenuto?

Il valore ottenuto esprime la durezza in gradi tedeschi, ovvero:

In pratica andremo a trasformare tutti i contributi alla durezza considerandoli come dovuti solo dai composti a base di Calcio, più esattamente a base di CaO.

[pullquote-right]Nota: non è possibile ricavare tale valore da una misura di conduttività, in quanto quest’ultimo viene ottenuto sommando il contributo di tutti gli ioni disciolti in acqua. Ovviamente, però, la sua eventuale modifica porterà a una modifica nel valore di conduttività.[/pullquote-right]

Spesso si leggono richieste di chiarimento in merito a un aumento del KH (a volte accompagnato anche da un aumento di GH) tra un cambio di acqua e il successivo. In genere le cause principali vanno ricercate:

Nella modalità in cui vengono fatti i rabbocchi di acqua evaporata. L’utilizzo di acqua RO (di buona qualità) non crea modifiche né nel KH né nel GH quando viene usata nei rabbocchi, mentre l’uso di acqua di rubinetto o di acqua RO di bassa qualità, aggiungendo sali in vasca crea un aumento nei valori delle durezze (il dettaglio viene spiegato in un articolo apposito, il cui link si trova nel prossimo paragrafo).
Nella presenza di arredi o fondo calcareo, che soprattutto in presenza di pH debolmente acidi, tendono a rilasciare in vasca i carbonati che li compongono, alterando il KH. Per evitare di inserire materiali di questo tipo è sufficiente testarli con qualche goccia di viakal o acido muriatico; se si sviluppano delle bollicine (e “il materiale frigge”) siamo in presenza di materiale calcareo. Personalmente ne sconsiglio l’uso, salvo in particolari allestimenti come quelli dei grani laghi africani (Malawi e Tanganika).

Come possiamo modificare il KH?

Per prima cosa quando andiamo a modificare il valore del KH dobbiamo ricordarci che potremmo avere ripercussioni anche sul valore del pH. Per questo motivo bisogna agire lentamente su questo parametro evitando variazioni superiori a 2° dH, in quanto non è la variazione di KH in sè che può creare problematiche agli abitanti della vasca, ma l’oscillazione del pH ad essa associata (se eccessiva può anche risultare mortale).

Per ABBASSARE il KH possiamo quindi ricorrere all’uso di acqua di osmosi (RO = reverse osmosis). Essa infatti è caratterizzata da un valore di GH e KH pari a 0 (se di buona qualità) e grazie a piccoli cambi eventualmente ravvicinati, ci permetterà di ottenere il valore desiderato. Si consigliano piccoli cambi di acqua RO, se usata pura (tra il 5-10%, ma non oltre il 20%) ogni 3-4 giorni, per evitare shock osmotici.

Nota: l’acqua di osmosi RO ABBASSA TUTTI i valori, non solo il KH, perché noi andiamo ad effettuare una diluizione ovvero un abbassamento della concentrazione di tutti i sali disciolti in acqua per cui successivamente dovremo operare una correzione sull’ altro parametro che caratterizza la durezza, il GH. Cliccando sul seguente link si aprirà una scheda specifica su come operare i cambi parziali e come calcolare la quantità di RO da utilizzare per ottenere un determinato abbassamento.

Per ALZARE il KH ci sono diverse strade:

Utilizzare acqua avente KH superiore a quello della vasca durante i cambi.
Utilizzare sali commerciali appositi (già bilanciati) in base alle proprie esigenze. Questa strada va seguita anche nel momento in cui si opta per una gestione con sola acqua di osmosi. Questa andrà ricostruita per ottenere i parametri di KH e GH desiderati (agendo singolarmente o su entrambi in contemporanea).
Utilizzare una soluzione a base Bicarbonato di Potassio (KHCO₃). Nella preparazione va necessariamente usata acqua RO. Sconsiglio l’uso del Bicarbonato di Sodio (Na2CO3), che benchè sia più economico, inserisce una quantità di Na⁺ non idonea per le vasche di acqua dolce.

Se intendete utilizzare il rimedio casalingo dell’osso di seppia, tenete presente che si avrà una variazione anche sul GH.

In conclusione: About Kh è una guida scritta utilizzando un linguaggio semplice in modo da essere facilmente comprensibile e quindi trasmettere concetti relativi alla chimica dell’ acquario, altre guide simili ad About Kh stanno per essere pubblicate sul nostro portale in modo da avere un punto di riferimento per consultazioni piu’ rapide.

E’ vietato copiare anche parzialmente questo articolo About Ph e relative immagini senza l’autorizzazione dello staff di acquariofili e del proprietario.

Guida About Kh impaginata da Marco Ferrara

©www.acquariofili.com

12 Febbraio 201323 Marzo 2020 Marco Ferrara Chimica

Potenziale redox

Potenziale redox :In passato si riteneva che l’ossigenazione fosse la principale necessita’ per un acquario , mentre con l’avanzare del tempo e delle conoscenze nel campo della acquariofilia, si e capito che l’importante non e ossigenare ma ossidare , infatti gli apassionati di acquariofilia hanno abbandonato l’aereatore e sono passati a mettere l’impianto co2 in modo che , fornendo alle piante il fondamentale per la loro fisiologia , permettendo l’amplificazione della fotosintesi clorofiliana , che in ultima analisi produce ossigeno ceduto direttamente nell’acqua .

Diversa e la questione della ossidazione che coinvolge concetti basilari di chimica e fisica , e fa veramente la differenza tra un acquario che funziona e uno malandato, quando riempiamo con acqua nuova un acquario il suo potenziale redox generalmente sara’ sui 60/90 mV , il metabolismo animale produce una serie di molecole che riducono il potenziale dell’acqua e dopo alcuni mesi potremo leggere un redox abbastanza basso prossimo a zero in queste condizioni favoriremo la vita delle piante che proliferano bene in un ambiente riducente , se la vasca contiene molti vegetali pero’ , questi producono una continua ossidazione ,dunque il potenziale redox ci dice subito quanto e equilibrato il nostro acquario,e se si mantiene stabile nel tempo ci dice subito che ha un buon equilibrio biologico, se invece tende a scendere ci dice che nel nostro acquario predomina il metabolismo animale, quindi bisogna ossidare aggiungendo piu’ piante e effetuando piu cambi parziali , se invece il redox tende a salire e segno che la vasca e stata progettata con un metodo “olandese” ed allora e necessario produrre una continua riduzione , se vogliamo che le nostre piante continuino a proliferare , diversa e la situazione nell’acquario marino dove l’ossigeno non e mai troppo e l’anidride carbonica e sempre in ecesso questo dipende dalla complessa miscela salina disciolta .

Con l’aumentare della salinita’ diminuisce la quantita’ di ossigeno che possiamo disciogliere (concentrazione di saturazione) , quindi negli acquari marini tropicali, salati e caldi potremo veramente disciogliere poco ossigeno e dovremo essere certi che l’ossigeno sia sempre a saturazione,se vogliamo evitare problemi alla popolazione animale ,l’anidride carbonica invece e sempre abbondante a causa del elevata durezza dell’acqua , se la sua concentrazione diventa troppo elevata si potrebbero saturare le capacita’ tamponanti dell’acqua ed osservare piccole cadute del ph, dopo un picco di co2 in un acquario marino si registrano picchi di ph basso difficilmente risolvibili se non con cambi copiosi dell’acqua , e importante che la co2 non superi mai i livelli di guardia, e che l’ossigeno sia sempre prossimo a saturazione , questo efetto si puo facilmente ottenere con un aereatore o ad una pompa di movimento , questo spiega perche negli acquari di acqua dolce , gli aereatori e le pompe di movimento vengono usate solo in assenza di piante, perche in presenza di vegetali un distributore di co2 fornisce indirettamente molto piu’ ossigeno,se in una vasca ricca di piante e utile mantenere un redox basso, nella maggior parte degli acquari di comunita ricchi di pesci con poche piante, e utile ottenere il processo contrario , per evitare problemi con la popolazione animale. Nell’ossidazione cè la perdita di un elettrone da una molecola, atomo o ione.

Nella riduzione cè invece l’acquisizione di un elettrone da una molecola, atomo o ione.

Il valore del potenziale redox può essere considerato come indicativo dello stato di salute dell’acquario ed é influenzato dai processi batterici (un importante variazione del Potenziale Redox. è quella che si verifica in presenza di batteri, la nitrificazione: si tratta di un’ossidazione in cui l’ammoniaca viene trasformata nei dannosi nitriti e quindi negli innocui nitrati.

Una concentrazione ottimale di Ossigeno è fondamentale per ottenere un ottimo potenziale redox, la misurazione è lunga per questo i misuratori elettronici devono essere sempre immersi in vasca per una misurazione continua.

La tensione Redox si esprime in mV e ci informa sul potenziale di ossidazione o di riduzione. Si impiega un elettrodo di metallo che possiede la capacità di prendere o consegnare elettroni. Siccome lo stesso elettrodo non può reagire con l’ambiente, si devono utilizzare metalli nobili. Se nell’ambiente si trovano sostanze ossidanti o riduttive, si da un interscambio di elettroni. L’interscambio provoca a sua volta una tensione elettrica che potrà essere misurata.

A potenziali redox troppo bassi (riducenti) i pesci si indeboliscono e si scoloriscono ,il filtro biologico perde efficenza , causando il problema dell’acqua “bianca” , in pratica i batteri aerobi si muovono nella colonna d’acqua alla ricerca di condizioni di vita migliore , le piante si ricoprono di alghe e marciscono agli apici .

Quindi dobbiamo gestire un plantaquario in modo da non far scendere mai il potenziale redox al di sotto dello zero, mentre negli acquari di comunita con una ricca popolazione e poche piante dobbiamo cercare di tenerlo sopra i 50/60 mV per garantire condizioni di vita a tutti gli organismi presenti.

Nell’acquario marino gli effetti del redox sono altrettanto evidenti su pesci ed invertebrati il valore ideale in questo caso e sui 200/250 mV , in queste condizioni osserveremo invertebrati ben “aperti” e pesci ben colorati , a valori piu bassi invece i polipi di diversi invertebrati tendono a chiudersi e i pesci sono meno vispi e colorati ,e la vasca sofre della proliferazione di alcune alghe indesiderate come i cianobatteri , diatomee, ecc…. dunque e ancora piu importante in questo caso tenere un potenziale redox sempre molto elevato (ossidante), il filtro biologico necessita di ossigeno e potere ossidante per poter funzionare , infatti propio i filtri biologici che funzionano meglio , possono dare fenomeni di acqua “bianca” quando le quantita’ di ossigeno in vasca scarseggiano , o il potenziale redox e troppo basso, filtri scarsamente funzionanti non danno causa a questi fenomeni propio perche non fanno bene il loro lavoro.

E’ vietato copiare anche parzialmente questo articolo e relative immagini senza l’autorizzazione dello staff di acquariofili e del proprietario.

La guida Acidi umici e Tannini è stata impaginata da Marco Ferrara

©www.acquariofili.com

bibliografia:
Il mio acquario
Chimica in acquario
Da marte82, Venerdi’, 8 Gennaio 2010 01:00
e impaginata da Ferrara Marco

12 Febbraio 201328 Marzo 2020 Marco Ferrara Chimica

Ciclo azotato

In questa guida tratteremo il ciclo azotato in acquario

In acquario l’acqua si arricchisce nel tempo di residui organici derivanti essenzialmente:

dal metabolismo dei pesci e dalle loro deiezioni.
da eccesso di mangime non consumato che si decompone.
dalla marcescenza delle piante che vanno in decomposizione.

Tutte queste sostanze si accumulano sul fondo e vengono trasformate dai batteri in composti azotati semplici (formate cioè da azoto indicato con la lettera N).

Alla base di tutti i sistemi di filtrazione c’è un fenomeno molto importante che è quello della decomposizione chimica operata da parte di milioni di batteri. Questa si divide in diverse fasi e dà come risultato la formazione di composti azotati e minerali. Nella prima fase le catene proteiche vengono spezzate in frammenti piu’ piccoli, gli amminoacidi, dai microrganismi eterotrofi tramite un processo di digestione enzimatica ovvero:

proteine –> peptidi –> amminoacidi

Da qui inizia la seconda fase che è quella della biodegradazione degli amminoacidi in composti azotati semplici:

amminoacidi –> ammoniaca (NH3) –> ioni ammonio (NH4+)

L’ammoniaca e l’ammonio sono in equilibrio tra loro e sono condizionati dal pH. Per valori acidi avremo quasi esclusivamente ammonio rapidamente assorbito dalle piante mentre per valori alcalini aumenta concentrazione dell’ ammoniaca (per un pH = 8.0 la concentrazione di ammoniaca è pari al 10%). Entrambe le sostanza sono molto solubili in acqua e rappresentano i veleni piu’ pericolosi per il nostro acquario.

Nella terza fase gli ioni di ammonio vengono trasformati in nitriti (NO2) quindi:

Ioni ammonio —–>Nitriti(NO2)

Nella quarta fase avviene l’ ossidazione dei nitriti (NO2) in nitrati(NO3) quindi:

Nitriti(NO2)—–>Nitrati(NO3)

I nitrati rappresentano quasi l’ultima fase del processo descritto a grandi linee per cercare di far comprendere le fasi principali e tralasciando tutti i sotto processi che ci farebbero confondere molto le idee soprattutto per chi inizia a sentir parlare da poco di ciclo azotato. I nitrati si accumulano in vasca con il passare del tempo e solo un cambio parziale puo’ contenere il loro continuo accumulo.

[pullquote-left]Il ciclo azotato si chiude con un ulteriore processo, anche se non se ne parla spesso, dove i nitrati per riduzione dell’ azoto (N) vengono trasformati in azoto gassoso (N2). Questo è dovuto a colonie di batterici anaerobici che si formano negli strati profondi del fondo dove l’ ossigenazione è molto scarsa o nulla.[/pullquote-left]

Le zone anossiche (assenza di ossigeno) possono rappresentare anche un grave pericolo per via della formazione di particolari colonie batteriche sempre anaerobiche che degradano gli aminoacidi ed altri composti organici solforati (nella loro struttura molecolare presentano atomi di zolfo) producendo acido solfidrico, sostanza caratterizzata dall’ odore di uova marce la cui tossicità è ben nota. Ciò provocherà un avvelenamento di tutta la vasca.

All’avvio di una nuova vasca il ciclo azotato non è ancora innescato perche’ i batteri non si sono ancora insediati nel filtro (dove avviene la maggior parte del ciclo azotato) e quindi occorre un periodo di tempo durante il quale i batteri nitrificanti devono svilupparsi e moltiplicarsi. Per questo motivo avremo che nel primo periodo si svilupperanno le colonie di Nitrosomonas che trasformano l’ ammoniaca (NH3) in nitriti (NO2) che inizieranno ad aumentare in vasca fino a raggiungere un valore massimo detto picco dei NO2. Sfalsati nel tempo inizieranno a svilupparsi anche le colonie di Nitrobacter deputati a trasformare i NO2 in NO3 per cui osserveremo nel tempo la riduzione dei NO2 sino alla loro scomparsa e contestualmente un aumento dei NO3.

Il tempo di maturazione del filtro dipende da diverse variabili (temperatura, valore del pH, inoculo attraverso cibo per pesci, uso di prodotti specifici) e richiede mediamente circa 30 giorni ma ripeto che non esiste un tempo fisso e preciso che quanto più tempo diamo alla maturazione del filtro tanto più l’ acquario partirà nelle condizioni migliori. A volte in fase di avvio di una nuova vasca si possono avere sia nitriti che nitrati prossimi allo zero e questo succede per due motivi:

Non si sono formati i ceppi batterici e quindi l’acqua è ancora satura di composti ammoniacali
il picco è già avvenuto ed i nitrati non sono rilevabili perchè assorbiti dalle piante presenti nella vasca.

Non sempre avere i nitrati prossimi allo zero è una ottima cosa perche’ oltre ad essere uno dei principali nutrimenti per le piante è anche sinonimo di un ottimale funzionamento del filtro biologico.

[pullquote-right]Nota: Prima di inserire i pesci è molto importante attendere la maturazione completa del filtraggio biologico monitorando settimanalmente le variazioni dei NO2 e dei NO3 con i test a reagente. [/pullquote-right]

Quando i NO2 dopo il picco non sono più rilevabili, e contestualmente verifichiamo un aumento dei NO3, è consigliabile attendere almeno un’ ulteriore settimana.Inserire i pesci gradualmente per non sovraccaricare il filtraggio biologico. Un filtro non ben maturo potrebbe comportare un improvviso aumento dei NO2 con effetti tossici gravi da provocare moria dei pesci.

I nitriti assorbiti attraverso le branche si legano all’ emoglobina formando metaemoglobina che impedisce a livello branchiale lo scambio CO2/O2. L’ aumento della concentrazione ematica di CO2 provoca acidosi del sangue e scarsa ossigenazione cellulare.

Quello che notiamo è un aumento della velocità di respirazione del pesce che per sopperire alla scarso apporto di ossigeno si porta in superficie boccheggiando.

L’ asfissia si manifesta già ad una concentrazione di 0,5 mg/L.

Come intervenire?: effettuare cambi sostanziali di acqua, migliorare l’ ossigenazione con l’ uso di aeratore, inserire colture batteriche specifiche (ammostop, biodigest, nitrivec, etc). In alternativa usare il NaCl (cloruro di sodio) per sfruttare la competitività del Cl verso i NO2 nell’ assorbimento branchiale. In questo caso la concentrazione di Cl deve essere 10 volte superiore a quella dei NO2 sottratta la quantità di Cl già presente in vasca. Per questo intervento è necessario avere il test a reagente per il Cl (cloro).

E’ vietato copiare anche parzialmente questo articolo About Ph e relative immagini senza l’autorizzazione dello staff di acquariofili e del proprietario.

Si ringrazia DanPao,Marco Ferrara e marte82 per la collaborazione.

Scheda revisionata da Mario Mandici

12 Febbraio 201324 Marzo 2020 Mario Mandici Chimica

About Ph

About Ph vuole essere una guida semplice e intuitiva per capire uno dei parametri maggiormente misurati in acquariologia che è il pH. Per citare alcuni esempi misuriamo il pH per creare un valore che sia vicino a quello delle acque di provenienza dei pesci, lo misuriamo per sfruttare al meglio la fertilizzazione del ferro chelato oppure per calcolare la quantità di CO2 che utilizziamo in acquario per ottenere una buona fertilizzazione.

[pullquote-right]Se volete saperne di più sul pH seguiteci in questo viaggio per rendervi conto di quanto questo parametro sia importante e quante relazioni sono ad esso implicate[/pullquote-right]

Il pH è una funzione logaritmica che ci permette di calcolare attraverso la concentrazione di ioni idrogeno H+ o meglio di ioni ossonio H₃O⁺ il grado di acidità o basicità di una soluzione.

A questo scopo è stata creata una scala convenzionale che va da 1 a 14. pH = 1 è una soluzione estremamente acida, di contro pH = 14 è una soluzione fortemente basica. Il valore pH = 7 indica una soluzione neutra dove le concentrazioni di ioni ossonio e ioni ossidrile sono identiche sulla base della seguente reazione di dissociazione dell’ acqua:

2H₂O<->H₃O⁺ + OH^–

Questa è una reazione reversibile in quanto può avvenire da sinistra verso destra e viceversa. L’ acqua ha una costante di dissociazione molto bassa ovvero in condizioni normali solo poche molecole di acqua si scinderanno per formare H₃O⁺ e OH^–. La quantità dei corrispettivi ioni in equilibrio con H₂O è talmente bassa da non riuscire a condurre cariche elettriche se applichiamo una differenza di potenziale tra due elettrodi immersi in acqua. Stiamo parlando dell’ acqua distillata la cui conducibilità è 0 mS (micro Siemens).

Misurazioni

Nell’ ambito dell’ acquariofilia i sistemi maggiormente impiegati sono:

pHmetro, ovvero uno strumento elettronico che misura la differenza del potenziale elettrico che si viene a creare tra gli ioni ossonio presenti sulla superficie esterna e quelli presenti sulla superficie interna della membrana di vetro dell’ elettrodo. Chi volesse approfondire l’ argomento “pHmetro” , cosa che consiglio di fare, può cliccare sul seguente link.
Test a reagente che sfrutta la capacità di un indicatore di cambiare colore in base alla concentrazione di ioni ossonio liberi presenti in soluzione. Il confronto tra il colore della soluzione del test e la scala colorimetrica fornita in dotazione ci darà il valore del pH. Tra gli indicatori maggiormente impiegati il blu di bromotimolo è il più interessante. Solubile in etanolo (alcool etilico) questa sostanza organica debolmente acida assume in soluzione alcoolica una colorazione giallo/arancio mentre la sua base coniugata è blu. Il viraggio di colore dal giallo/arancio al blu nelle sue diverse tonalità è dovuta alla quantità di formazione della base coniugata rispetto alla forma acida. Il vantaggio di questo indicatore è che avviene in un intervallo di pH compreso tra 6.0 e 7.6, quindi piuttosto ristretto e con intervalli di 0,2 unità di pH.

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