Carbonato di calcio 56

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Una guida semplificata al rapporto tra calcio, alcalinità, magnesio e pH T ra i più importanti parametri chimici in un acquario di barriera sono il calcio e l'alcalinità. Purtroppo, come questi si relazionano tra loro spesso lascia perplessi acquariofili di barriera. Tali rapporti sono ben compresi e descritti in termini chimici, e li hanno dettagliato usando equazioni chimiche e matematiche in molti articoli precedenti. Queste descrizioni, tuttavia, sono spesso insoddisfacenti per molti acquariofili che non la pensano in questi termini. Quando il magnesio ed il pH sono gettati nella discussione, le descrizioni dei rapporti diventano ancora più complessi, e sono meno facilmente comprensibili da molti. Altrettanto frustrante sono stati i modi in cui tali rapporti sono stati talvolta descritti in termini eccessivamente semplificati. Purtroppo, semplificazione disattento può portare a conclusioni errate. Ad esempio, l'idea semplicistica che la quantità totale di calcio e alcalinità che può essere stabile in acqua di mare ha un unico limite superiore può portare a incomprensioni. Per esempio, mi viene spesso chiesto domande come: Peggio ancora, queste incomprensioni possono portare alcuni acquariofili di rinunciare a cercare di capire la chimica che avviene nella loro acquari in cui tali idee semplificate portano a conclusioni che sanno sono dimostrabilmente falsa nella propria esperienza . Questo articolo descrive il rapporto tra calcio, alcalinità, il magnesio e il pH in modo semplice, intuitivo modi. Questi includono le immagini molto semplici che aiuteranno acquariofili comprendere i complessi processi che avvengono in modi che, si spera, hanno senso e sono immediatamente applicabili ai acquari di barriera del mondo reale. Inoltre, mentre queste immagini sono state alquanto semplificata, lo sono ancora di per sé e quindi non dovrebbero portare acquariofili lungo il percorso di equivoci. Le sezioni di questo articolo sono meglio letti in ordine, perché sono costruiti l'uno sull'altro. Essi sono: C alcium è uno dei principali ioni in acqua di mare. La sua concentrazione nell'acqua di mare è di circa 420 ppm, in modo che comprende poco meno di 1,2 in peso di acque di mare solidi. Nell'oceano, variazioni di questa concentrazione sono più spesso causati da cambiamenti di salinità, che causano il calcio per fluttuare come la salinità fa. Un ione calcio porta due cariche positive in acqua di mare ed è scritto come Ca. Il calcio è molto importante in un acquario di barriera come molti organismi, tra coralli e alghe coralline, portarlo al fine di depositare scheletri di carbonato di calcio. Se non è mantenuta a livelli adeguati, tali organismi diventano stressati e possono anche morire. Vi consiglio di acquariofili di barriera mantenere il calcio a 380-450 ppm. Un lkalinity è una misura complessa. Non a è in acqua. In realtà è la somma di molte cose, tutte insieme forniscono una particolare proprietà chimico. La ragione per cui aquarists misurano alcalinità è che nel normale acqua di mare, la maggior parte di esso è costituito da bicarbonato e carbonato. Bicarbonato (HCO 3 -) è ciò che i coralli occupano e il processo in carbonato (CO 3 -) al fine di costruire i loro scheletri di carbonato di calcio. Di conseguenza, alcalinità è l'indicazione se o meno adeguata bicarbonato è presente nell'acqua. Normale per alta alcalinità implica un adeguato bicarbonato, mentre la bassa alcalinità implica che essa possa essere a scarseggiare. In assenza di qualsiasi metodo di completare alcalinità in un acquario di barriera, l'acqua può rapidamente scaricarsi di bicarbonato. Alkalinitys esaurimento da normale a livelli inaccettabili può prendere solo un giorno o due in alcuni acquari di barriera, anche se può richiedere più tempo in acquari con una minore domanda di carbonato. Quando il bicarbonato di acque è esaurito, i coralli che il carbonato di depositi di calcio possono diventare stressati e anche morire. Vi consiglio di acquariofili di barriera mantenere un alcalinità di 2,5-4 mEq / L (7-11 dKH, 125-200 ppm equivalenti di carbonato di calcio). B ecause molti coralli, alghe coralline e altri organismi calcificazione richiedono sia calcio e l'alcalinità (come bicarbonato), è necessario garantire che continuamente adeguate quantità di questi elementi sono presenti. Purtroppo, vi è una tendenza naturale verso la abiotico (non biologica) precipitazione di carbonato di calcio insolubile l'acqua come ioni calcio e ioni carbonato combinano. Questa tendenza verso la precipitazione gioca un ruolo importante nel rapporto tra il calcio e l'alcalinità negli acquari di barriera. L'acqua di mare contiene in realtà molto di più di calcio di carbonato o bicarbonato. Anche se tutti i alcalinità in acqua di mare normale è stato rimosso mediante precipitazione di carbonato di calcio, il calcio scenderebbe soltanto di circa 50 ppm. Per questo motivo, alcalinità varia molto più rapidamente e ampiamente, su base percentuale, di quanto non faccia il calcio quando entrambi sono sovra o sotto-dosato, rispetto alla loro domanda. Solubilità di solidi semplici B rima discutere la solubilità e la precipitazione di un complicato come solido come il carbonato di calcio, lascia prima capire un caso molto più semplice. Ad esempio, ioni sodio e cloro combinano per rendere cloruro di sodio solido (sale). Immaginate un piccolo pezzo di cloruro di sodio solido messo in acqua dolce (Figura 1). Si scioglie come ioni lasciano sua superficie (Figura 2). Figura 6. Una rappresentazione grafica del relativo numero di bicarbonato (verde) e carbonato (rosso) ioni in soluzione in funzione del pH. Come pH è sollevata, una parte maggiore degli ioni totali sono presenti sotto forma di carbonato. I numeri relativi a queste immagini riflette con precisione il rapporto di questi due ioni a diversi valori di pH (alcalinità sorge anche un po 'tra queste immagini poiché un singolo ione carbonato fornisce due volte l'alcalinità di uno ione bicarbonato). Così, mentre le variazioni di pH, anche la quantità di ione carbonato in soluzione. Poiché è la concentrazione ioni carbonato che guida il carbonato (il tasso al quale carbonato atterra sulla superficie), quindi maggiore è il pH, il carbonato veloce sta atterrando sulla superficie. Ciò significa, a sua volta, che maggiore è il pH, minore è la solubilità del carbonato di calcio. Bassa solubilità implica che la precipitazione di carbonato di calcio può essere più ampia a pH elevato. In altre parole, come il pH aumenta, la quantità di calcio e alcalinità che possono essere presenti in soluzione senza precipitazione diminuisce. Questo effetto è perché, ad esempio, la guida del pH molto alto con calce può rapidamente precipitare carbonato di calcio. Questo non è necessariamente perché l'limewater ha aggiunto molto calcio o alcalinità, anche se questo può giocare un ruolo, ma anche perché, come il pH aumenta, gran parte del bicarbonato esistente in acqua viene convertito in carbonato, in modo che i picchi di concentrazione di carbonato. Inversamente, un pH cade aumenta la quantità di calcio e alcalinità che possono essere presenti in soluzione senza precipitazione. Questo effetto è perché, ad esempio, la guida del pH molto basso con anidride carbonica può dissolversi carbonato di calcio in un reattore anidride carbonato di calcio / carbonio. Ad un pH di 6,5, circa 50 volte meno carbonato è presente che nella stessa soluzione a pH 8,2, quindi i permessi più di carbonato di calcio netto per sciogliere in acqua prima della saturazione raggiungere, dove il processo di dissoluzione. Questo effetto porta anche una delle cose che confondono molti acquariofili. A pH basso (ad esempio, 7,8), molto più elevate concentrazioni di calcio e alcalinità possono essere mantenuti in soluzione che in alto pH (ad esempio, 8,5). Per questo motivo, gli acquariofili cui acquari sono a basso contenuto di pH spesso sostengono che non hanno alcun problema mantenendo elevati livelli di calcio e l'alcalinità, e raramente rimuovono carbonato di calcio da loro pompe, mentre altri acquariofili con pH molto più alto non capiscono perché non possono mantenere tale condizioni nel loro acquario, o perché le loro pompe spesso rapidamente intasare. L'effetto di avere più di carbonato a pH superiore è uno dei principali fattori di tale differenza (l'altro è che molti coralli possono effettivamente richiedere più calcio e l'alcalinità a pH elevato, in quanto possono calcificare più velocemente a pH elevato). Come un follow-up, non date per scontato che il pH basso è migliore perché permette una più facile manutenzione di calcio e alcalinità, e pompe più lentamente zoccoli. E 'anche più stressante per molti coralli calcificazione semplicemente perché hanno un tempo più difficile calcificazione a pH più basso. Questo maggiore difficoltà è dovuta al fatto che essi devono pompare fuori un protone (H) quando effettuano il carbonato di bicarbonato, e minore è il pH, più H già in soluzione, e più è difficile per pompare fuori l'ulteriore H . Carbonato di calcio e l'alcalinità C carbonati alcium solubilità dipende anche fortemente dalla acque alcalinità. Maggiore è l'alcalinità (a pH fissa), più carbonato è presente (Figura 7). Infatti, la quantità di presente carbonato è direttamente proporzionale alla alcalinità. Così ad una alcalinità su 5 meq / L (14 dKH), vi è il doppio carbonato come nell'acqua di mare con una alcalinità di 2.5 meq / L (7 dKH). Figura 7. Una rappresentazione pittorica di bicarbonato (verde) e carbonato (rosso) ioni in soluzione in funzione di alcalinità. Poiché l'alcalinità è sollevato, sia bicarbonato e carbonato aumentano in misura uguale. La ragione per cui i cambiamenti carbonato di calcio solubilità con alcalinità è la stessa come nelle altre analisi in questo articolo: tassi di ioni calcio e carbonato. In questo caso, l'effetto alcalinità è guidato dai cambiamenti nella concentrazione soluzioni di carbonato. Bassa solubilità carbonato di calcio ad elevata alcalinità implica che la precipitazione di carbonato di calcio può essere più ampia. In altre parole, come l'alcalinità aumenta, la quantità di calcio che può essere mantenuto in soluzione senza precipitazione diminuisce. Questo effetto è perché, ad esempio, mantenendo un'elevata alcalinità può portare ad un'eccessiva precipitazione di carbonato di calcio su oggetti come radiatori e pompe. Allo stesso modo, come l'alcalinità è ridotta, la quantità di calcio che può essere mantenuto in soluzione senza precipitazione viene aumentata. Carbonato di calcio e magnesio F nfine, ci vengono a magnesiums ruolo nel sistema di carbonato di calcio. La situazione per il magnesio è sensibilmente più complessa di quella per il pH e l'alcalinità, ma possiamo continuare la nostra stessa analisi per capire qualitativamente. Quando il carbonato di calcio solido è messo in acqua di mare, doesnt solo subire i tipi di dinamiche come ioni di calcio e di carbonato di cui sopra. Altri ioni possono entrare nella struttura cristallina al posto di uno di questi ioni. In acqua marina, ioni magnesio entrare in cristalli di carbonato di calcio al posto di ioni calcio. ioni stronzio può anche farlo, ma il loro numero è di gran lunga inferiore a quello magnesiums (circa 600 volte inferiore) in modo che siano meno probabilità di diventare incorporato. Le figure 8 e 9 mostrano come magnesio in soluzione viene a contatto con ed effettivamente in un sottile strato superficiale di carbonato di calcio messo in acqua di mare. Anche se carbonato di magnesio sé è abbastanza solubile che non sarà precipitato dalla normale acqua di mare, in una struttura di calcio e carbonato di magnesio mista, la sua solubilità è inferiore. Così solido, carbonato di calcio puro (Figura 8) viene rapidamente convertito in un materiale con un rivestimento di calcio e carbonato di magnesio (Figura 9). Figura 8. Un diagramma di, carbonato di calcio puro solido prima messa in una soluzione contenente calcio (bianco), carbonato (rosso) e magnesio (nero). Figura 9. Un diagramma di carbonato di calcio solido in una soluzione contenente calcio (bianco), carbonato (rosso) e magnesio (nero). ioni magnesio sostituiscono ioni calcio nella struttura, e cambiano chimicamente in modo che non appare più come carbonato di calcio sulla superficie. Il magnesio penetra una breve distanza in superficie, ma non può penetrare l'intera struttura. Questo rivestimento ha alcuni effetti molto importanti. L'effetto primario è che rende la superficie non cercare più come carbonato di calcio, così calcio e carbonato di ioni che atterrano su di esso trova più la superficie come invitante come prima. Gli ioni magnesio hanno alterato la superficie in modo che non tiene calcio e carbonato come fortemente, e quindi il tasso di eventuali ioni di calcio e carbonato di recente atterraggio è superiore (Figura 10). Di conseguenza, anche se la forza trainante per depositare carbonato di calcio è ancora lì, il magnesio ha ottenuto nel modo e doesnt permettere che accada (o lo mantiene accada più velocemente). Figura 10. Il calcio e ioni di carbonato di atterraggio sulla superficie di carbonato di calcio di magnesio modificati non trovano più che attraente come una superficie puro carbonato di calcio, e non rimangono attaccate ad esso. Il grado di magnesio ottiene su superfici di carbonato di calcio dipende fortemente la quantità di magnesio in soluzione. Quanto più si è, più si ottiene sulle superfici. Se il magnesio è inferiore al normale, allora può non adeguatamente immettersi crescente superfici carbonato di calcio, che consente la deposizione di carbonato di calcio per procedere più velocemente di quanto sarebbe altrimenti, potrebbe condurre ad una maggiore precipitazione abiotico di carbonato di calcio dall'acqua di mare su oggetti come radiatori e pompe. Spesso l'incapacità di mantenere un'adeguata calcio e alcalinità nonostante supplementazione ampia, e la precipitazione di significative quantità di carbonato di calcio riscaldatori e pompe, sono segni che l'acqua contiene magnesio inadeguata. Sintesi di abiotica di calcio Effetti Carbonato di solubilità T la sua sezione riassume molte delle idee che rientrano nelle sezioni precedenti e li mette insieme per formare una più completa comprensione. 1. normale acqua di mare (calcio 420 ppm, pH 8,2, alcalinità 2,5 mEq / L (7 dKH)) è significativamente sovrasatura con carbonato di calcio. Cioè, più degli ioni (vari volte più, in realtà) sono già in soluzione di quanto sarebbe stabile a lungo termine. La velocità con cui gli ioni di calcio e carbonato atterrano su una superficie puro carbonato di calcio in acqua di mare è superiore rispetto alla velocità con cui lasciano la superficie. Questo sovrasaturazione imposta il potenziale di carbonato di calcio precipitazione. 2. La precipitazione potenziale descritto in (1) sopra è della superficie rallenta o arresta la precipitazione di carbonato di calcio e supplementari su di esso. Anormalmente bassi livelli di magnesio sarà meno efficace nel prevenire la precipitazione di carbonato di calcio. 3. Il più calcio e carbonato è in eccesso rispetto alla precipitazione veloce può aver luogo. Se il potenziale per una rapida precipitazione esiste dovuto ad una condizione molto alta sovrasaturazione, più è probabile che tale precipitazione è per sopraffare magnesiums capacità di prevenire esso. 4. I fattori che portano ad una maggiore sovrasaturazione sono più elevati di calcio, alcalinità e pH. L'effetto del pH è particolarmente drammatica, con un incremento di 0,3 unità di pH equivalente a un raddoppio di calcio o alcalinità in termini di sovrasaturazione (o in termini di forza motrice per precipitazione). Questo effetto pH è perché un sovradosaggio di calce può causare la precipitazione di carbonato di calcio, e perché dosaggio di calce in un skimmer o altro sistema chiuso (ad esempio un aspirazione pompa) può aumentare la precipitazione di carbonato di calcio al suo interno. È anche per questo ridurre il pH delle acque in un reattore anidride carbonato di calcio / carbonio può sciogliere mezzi di carbonato di calcio. 5. Se l'acqua è inferiore in un acquario di barriera, quindi aumentando uno (o entrambi) di calcio e alcalinità a livelli naturali causerà nessun rapida precipitazione di carbonato di calcio. In altre parole, aumentando uno in queste condizioni non causerà un rapido declino nell'altra. 6. Quando carbonato di calcio precipita, si utilizza un rapporto fisso di calcio e carbonato di (1: 1, o circa 20 ppm di calcio per ogni 1 meq / L (2,8 dKH) di alcalinità). Questo rapporto è uguale coralli utilizzano per depositare gli scheletri di carbonato di calcio. precipitazione abiotico di carbonato di calcio, come la formazione dello scheletro di corallo, può incorporare altri ioni, come il magnesio e stronzio. Tale incorporazione ridurrà il rapporto di cui sopra da 20 ppm di calcio per ogni 1 meq / L di alcalinità a un valore leggermente inferiore. Nel lungo termine, questo processo può esaurire il magnesio e stronzio in un acquario se solo il calcio e l'alcalinità sono integrate. Sintesi della Deposizione biologica di carbonato di calcio T ha effetto di coralli, alghe coralline ed altri organismi che carbonato di deposito di calcio, mentre non esattamente la stessa di precipitazione abiotico di carbonato di calcio, ha alcune caratteristiche simili per quanto riguarda le interrelazioni tra calcio, alcalinità, pH e magnesio. Alcuni di questi sono: 1. coralli e alghe coralline utilizzare il calcio e l'alcalinità quasi esclusivamente per depositare carbonato di calcio. Per questo usano un rapporto fisso di calcio per alcalinità, che è guidato dal rapporto di calcio e carbonato di carbonato di calcio (1: 1). Il consumo netto è di circa 18-20 ppm di calcio per ogni 1 mEq / L (2,8 dKH) di alcalinità. La ragione la quantità di calcio varia è che l'incorporazione di magnesio al posto del calcio varia un po 'da specie a specie. 2. Il fatto che coralli e alghe coralline usano un rapporto fisso di calcio per alcalinità permette integratori per essere concepiti che rispecchiano questo rapporto esatto. L'utilizzo di un tale sistema di additivi permette corrispondenza accurata del supplemento alla domanda, e non provoca rapide oscillazioni di calcio o alcalinità rispetto gli uni agli altri, se le aggiunte non sono perfetti. Tali additivi bilanciati comprendono reattori di calcio carbonato / anidride carbonica. acqua di calce / Kalkwasser e due parti di integratori. tra gli altri. 3. In condizioni naturali di acqua di mare (calcio 420 ppm, pH 8.2, alcalinità 2,5 mEq / L (7 dKH)), molti coralli e alghe coralline si pensa siano limitati nella loro tassi di calcificazione dal livello di acque alcalinità. Se l'acqua ha bicarbonato aggiuntivo (alcalinità) in esso, allora è possibile per la deposizione di carbonato di calcio in maniera rapida. In altre parole, se alcalinità viene aumentata in un acquario di barriera, poi la deposizione di carbonato di calcio può ridurre sia calcio e l'alcalinità. 4. Se il livello delle acque del calcio è al di sotto di una certa soglia (circa 360 ppm quando l'alcalinità è normale), allora si può limitare la deposizione di carbonato di calcio dello scheletro dei coralli. In questa situazione, aumentando calcio ai livelli naturali o alto ridurrà l'alcalinità nel tempo coralli iniziare a utilizzare il calcio e alcalinità ad una velocità maggiore. 5. Se la concentrazione di calcio o carbonato è troppo bassa in un acquario di barriera, poi i coralli avranno più difficoltà a depositare i loro calcio scheletri di carbonato. Tali condizioni possono stress o addirittura ucciderli. In condizioni estreme, i loro scheletri possono anche sciogliere. Aquarists spesso si affacciano pH come un grande pilota nel ridurre la concentrazione di carbonato. Anche se le normali concentrazioni di acqua marina calcio e coi alcalinità, valori di pH inferiori a circa 7,7 possono permettere scheletri aragonite a dissolversi lentamente perché la quantità di carbonato in soluzione è così basso. F o coloro che vogliono discussioni più rigorosi e scientificamente dettagliate delle tipologie di temi trattati in questo articolo, o che vogliono dare un seguito a certe idee, questi articoli correlati sono un buon punto di partenza: