La tabella CO2 pH KH
Ecco la tabella CO2 pH KH:
La tabella che correla la CO2 (in mg/litro) con il KH in gradi tedeschi e il pH. La concentrazione di CO2 corretta è in verde, in blu troppo poca, in giallo troppa.
A cosa serve la tabella CO2 pH KH
La CO2 è un fertilizzante gassoso per le piante acquatiche, che fornisce loro carbonio da utilizzare nell’accrescimento grazie alla fotosintesi. Normalmente in acquario è presente una modesta quantità di CO2, derivante dall’attività biologica dei batteri e dei pesci presenti in vasca: tale quantità può essere sufficiente per piante poco esigenti e per piante che in natura si sono adattate a vivere completamente sommerse (e a prendere il carbonio da altri composti più presenti, come i carbonati). Inoltre utilizzando la CO2 si abbassa il pH e si ottiene un contemporanea salita del KH.
La tabella CO2 pH KH è utile per individuare, con una buona approssimazione, se la concentrazione di CO2 disciolta in acquario sia corretta (caselle con sfondo verde), eccessiva (caselle con sfondo giallo), oppure scarsa (caselle con sfondo blu). Se la scarsità di CO2 non è pericolosa, al massimo le piante non esprimono la loro massima potenzialità, un eccesso di CO2 può causare asfissia ai pesci.
Quando si usa la CO2 è bene non scendere sotto un KH di 3 o 4 per non far precipitare il pH. La tabella è stata calcolata sulla temperatura di 25°C.
Nel dubbio, restate in un range di sicurezza: poca CO2 al massimo rallenta la crescita di alcune piante, troppa può uccidere i pesci.
Attenzione: l’introduzione di altri acidi, come torba o foglie di catappa o quercia e i relativi tannini possono falsare i valori di questa tabella, solitamente sottodosando la CO2. Tenete sempre conto che la tabella è un’approssimazione: la nitrificazione, le sostanze organiche, altri sali disciolti e i limiti strumentali dei test possono influenzare il valore del pH e del KH; tuttavia si rivela abbastanza precisa per gli scopi acquariofili.
Come calcolare la CO2 nella tabella CO2 pH KH
Nella tabella è sufficiente incrociare il valore del pH (colonna) e il valore del KH (riga)per ottenere la quantità di CO2 disciolta in acqua in mg/litro. Tale tabella è un’approssimazione ottenuta con la formula: CO2(ppm o mg/l) = 3.0 * KH (dH) * 10^(7.0-pH).
La CO2 disciolta in acqua assume la forma di acido carbonico, un acido debole. Gli acidi deboli (HA) in acqua non si dissociano totalmente in ione H+ e anione associato (A-) come fanno gli acidi forti, ma entrano in equilibrio con la loro base coniugata.
Questo equilibrio è regolato da una costante, secondo la formula:
Dove:
- K: costante di dissociazione
- [H+]: concentrazione di Ioni idrogeno.
- [A-]: concentrazione del sale o base coniugata.
- [HA]: concentrazione dell’acido debole.
Subito salta all’occhio perché si abbassa sia il pH (aumentano gli ioni H3O+, dato che l’acido inserito cede uno ione H+ all’acqua), sia perchè sale il Kh (aumentano anche gli ioni CO3 –).
Da questa deriva l’equazione di Henderson-Hasselbach:
pK = pH quando [A-] = [HA] perchè log(1)=0
Nel punto in cui la concentrazione di acido debole e base coniugata sono uguali, la soluzione ha la maggior capacità tampone: inserendo quindi un acido o una base, la soluzione minimizzerà la variazione di pH.
Ecco spiegato perché ad un KH alto (quindi a una base coniugata alta) posso inserire più CO2 (H2CO3 acido debole) senza che il pH si muova e perché se utilizzo CO2 aggiunta devo tenere almeno un KH di 3-4 per garantire una stabilità del pH.
Tutto chiaro finora? Bene complichiamo la cosa!
Se avete notato H2CO3 ha due ioni H+ da cedere: questo vuol dire due equilibri!
H2CO3 <==> H+ + HCO3- <==> H+ + CO3–
Però a noi interessa solo il primo equilibrio ([H2CO3] = [HCO3-]), che avviene a pH 6,37, mentre il secondo a pH 10,25 non è di nostro interesse.
Applicando l’equazione di Henderson-Hasselbach, noi siamo in grado di determinare, conoscendo il pH e la pK (sono tabellate, il valore è definito a 25°C), il rapporto tra l’acido carbonico e i carbonati presenti. Ad esempio a pH 7 :
Quindi:
Il rapporto risultante è che a pH 7,0 e 25° C, l’anione carbonato acido è il 77% del totale l’acido carbonico il 23%.
Noi però sappiamo qual’è la concentrazione molare dell’anione carbonato acido: esso viene espresso (approssimando) dal KH. E possiamo assumere che la CO2 disciolta e Acido carbonico siano sinonimi.
Tenendo conto che il peso molecolare dell’anione carbonato acido è di 61, e che un grado tedesco di KH (dKH) è pari a 17,8 mg/l di HCO3- ne deriva che:
Allo stesso modo, dato che il peso molecolare della CO2 è 44, noi possiamo determinare la concentrazione molare di CO2 [CO2] dividendo i mg/l di CO2 per 44; conoscendo [CO2] e moltiplicandola per 44 otteniamo la concentrazione di CO2 in mg/litro come espresso in tabella.
Unendo le due equazioni possiamo ottenere (si perdoni la doppia linea di frazione ai fini esplicativi) :
Con la CO2 in mg/litro e il KH in gradi tedeschi.
Isolando la variabile CO2:
CO2 (mg/litro) = 12.839 * dKH * 10^(6.37 – pH)
Per ottenere la formula utilizzata in tabella, si moltiplica la costante 12.839 per 10^(-0.63) ottenendo 3.0098; analogamente aggiungo all’altro termine l’inverso 10^(0.63) ottenendo un valore 7,00.
CO2 (mg/litro) = 3 * dKH * 10^(7- pH)
Autore: Ale87tv
Bibliografia
L'articolo Tabella CO2 pH KH sembra essere il primo su Acquario d'Acqua Dolce.