CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE DELL'ACQUA
Molto
genericamente possiamo dire che la molecola dell'acqua è formata da due
atomi di idrogeno ed uno di ossigeno, questo perché l'ossigeno, per
arrivare ad una configurazione stabile, deve aggiungere ai suoi sei
elettroni, che ruotano attorno al nucleo, altri due (regola chimica
dell'ottetto). Questi elettroni mancanti sono messi in compartecipazione
dalla coppia di atomi di idrogeno, idrogeno, che a sua volta, ne
possiede uno solo per atomo. Così si forma una molecola, la molecola
dell'acqua di forma triangolare con l'ossigeno al vertice del triangolo.
Una volta formata, si comporta come un dipolo, con un lato negativo (il
vertice del triangolo dove è situato l'ossigeno) ed uno positivo (la
base dove stanno gli atomi di idrogeno). In realtà la formula H 2 O,
non è una definizione precisa. Esistono diversi tipi d'acqua anche
senza tenere conto delle sostanze disciolte, questo per la presenza di
diverse forme ioniche delle molecole. Senza addentrarci in questo
argomento esaminiamo le caratteristiche che più ci interessano per la
conduzione di un acquario.
La resistività.
E' la resistenza
che un conduttore oppone al passaggio dell'energia elettrica, è
misurata in ohm. L'acqua pura (non esiste e se esistesse sarebbe in
grado di sciogliere tutto) ha una resistività calcolata in 25 milioni
di ohm.
La tensione
superficiale.
Tra un liquido
ed un gas esiste un punto di contatto o se vogliamo un punto di
separazione; tra l'acqua e l'aria il punto è rappresentato dalla
superficie del liquido. Le molecole dell'acqua sono in uno stato di
tensione a causa del lavoro a cui sono costrette della forma della
superficie. Uno dei fenomeni causato da questo tipo di tensione è la
capillarità, cioè la capacità dell'acqua di andare verso l'alto. A
questo punto molti si chiederanno ma a cosa serve conoscere queste
caratteristiche fisico-chimiche; solo conoscendo queste regole si
riuscirà a comprendere tutti quei fenomeni che interessano da vicino l'acquaristica,
si potrà in tal modo ovviare ai tanti inconvenienti che si presentano
sia nella progettazione che nella gestione di un acquario.
La durezza
dell'acqua.
Le caratteristiche
dell'acqua possono essere molto diverse secondo il tipo di terreno che
attraversa. Prendiamo per esempio l'acqua piovana, originariamente si
tratta di un acqua abbastanza pura che, però, già attraversando l'aria
comincia ad inquinarsi attirando ossigeno, azoto anidride carbonica ed
altri gas presenti nell'aria. L'acqua finisce poi sul terreno ed
attraversandolo viene a contatto con altre sostanze come: metalli
pesanti, alcalino terrosi, etc...per poi sgorgare in una sorgente, in un
lago, in un fiume con caratteristiche completamente diverse da quelle di
partenza. Quindi le caratteristiche dell'acqua dipendono per buona parte
dalle sostanze disciolte in essa. In Europa troviamo, perciò, delle
acque che sono molto differenti da quelle di certe zone dell'America,
dell'Africa o dell'Asia. Se ad esempio prendiamo in esame l'acqua del
Rio Negro, un affluente del Rio delle Amazzoni, questa è estremamente
tenera e poco mineralizzata; ciò è dovuto al fatto che nella zona
percorsa da questo fiume non esistono o quasi rocce calcaree, mentre è
elevato l'apporto di acidi umici*, dovuti alla presenza di zone paludose
da inondazione, con fogliame e legno putrescente e logicamente una alta
percentuale di acido carbonico. La scarsità di minerali disciolti in
questo fiume diminuisce la conduttività elettrica, con conseguente
bassa pressione osmotica. Questa è un'acqua tenera, quindi possiamo
dire che la durezza è dovuta principalmente alle sostanze disciolte nel
liquido ed in particolare al solfato di calcio e di magnesio, al
carbonato e bicarbonato di calcio e di magnesio. La durezza dell'acqua
si può dividere in:
-durezza parziale o temporanea (KH = durezza carbonati)
-durezza permanente (NKH = durezza non di carbonati data dal tenore in
solfati)
Entrambi le durezze cioè la loro somma forma la
durezza totale. (DGH) Secondo i vari paesi esistono diversi parametri
per misurarla, in Italia ,per l'acquaristica, si usa il sistema tedesco.
Secondo questo metodo un grado di durezza tedesco corrisponde a 10 mg di
monossido di calcio (CaO) per litro. In base alla durezza dell'acqua è
entrata in uso la seguente classificazione empirica
acqua
molto tenera
acqua tenera
acqua mediamente dura
acqua alquanto dura
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da 5 a 8° DGH -
- da 9 a 12° DGH -
- da 13 a 18° DGH -
- da 19 a 30° DGH -
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Questa
classificazione riguarda solo l'acqua dolce in quanto l'acqua marina è
fortemente mineralizzata da sali di calcio disciolti dal fondo marino e
pertanto è un'acqua durissima, oltre 200° DGH. L'acqua che sgorga dal
nostro rubinetto è generalmente mediamente o alquanto dura e spesso per
l'allevamento di alcune specie di pesci non è adatta. Per renderla più
tenera sarà necessario mescolarla con acqua distillata o
demineralizzata, totalmente desalificata e con 0°KH. Se ad esempio per
il nostro acquario abbiamo bisogno di un'acqua con 2°KH e quella di
rubinetto è 16°KH allora sarà necessario fare una miscela composta da
14 parti d'acqua demineralizzata e 2 parti di quella di rubinetto;
otterremo così una durezza di 2°KH. Un altro metodo per calcolare la
durezza dell'acqua è quello di trovare i valori Micro-Siemens (S) che
riguardano la conduttibilità del liquido in base alla quantità di
minerali disciolti. Un grado KH si può indicare con 30 S. Anche in
questo caso, partendo dai valori dell'acqua del rubinetto e da quelli
della distillata, si può fare la miscelazione necessaria per ottenere
la durezza prefissata.
Il
valore pH
Il
pH indica il grado di acidità di una soluzione acquosa, significa
"concentrazione idrogenionica" e deriva dal latino "pondus
Hidrogenii" che, tradotto, vuole dire "peso degli ioni di
idrogeno". Come abbiamo già detto, alcune molecole d'acqua si
scindono in ioni secondo la seguente relazione:
H 2 O = H + + OH -
Il
fenomeno della reazione acida o basica dell'acqua, indicato con il pH,
si basa sulla maggiore o minore presenza di ioni H+ e OH- Se in un litro
d'acqua sono contenuti 10 mol di ioni di idrogeno, deve essere presente
la stessa quantità di ioni di idrossido, ciò vuole dire che l'acqua è
neutra. Se cambia la proporzione 1 a 1 tra i due tipi di ioni, pH 7, il
liquido non è più neutro, ma a secondo di quale ione è in maggioranza
sarà acido o basico. Quando il numero di ioni H+ è maggiore di OH-
allora la soluzione sarà acida, viceversa basica. Per indicare il
numero del pH ad esempio 10 (neutralità) non si adopera la potenza, ma
per semplicità viene usato solo l'esponente, questa è una cosa
importante da ricordare poiché significa che se consideriamo due
soluzioni una con pH 5 ed una con pH 6, la prima è dieci volte più
acida della seconda. Come abbiamo visto, il valore del pH viene
influenzato dai diversi ioni presenti nell'acqua; questi ioni derivano
da acidi o basi. Se liberiamo dell'acido cloridrico HCl nell'acqua
questo si divide in H+ e Cl- con un conseguente aumento degli ioni
dell'idrogeno e quindi lo spostamento del pH verso l'acidità. Il valore
del pH ha notevole importanza in acquaristica, è quindi necessario
conoscere i metodi per la sua misurazione. Questi sono tre:
1)
con cartine al tornasole;
2) con indicatori liquidi;
3) con apparecchiature elettroniche;
il
primo deve essere subito scartato, infatti le cartine al tornasole se
non vengono usate entro breve tempo dall'acquisto falsano il risultato
della misurazione, a causa di una reazione chimica che avviene nelle
cartine stesse ed inoltre detta misurazione non è molto precisa.
Diverso è per le altre misurazioni. Gli indicatori liquidi effettuano
la misurazione in base ad una scala colorimetrica; se usati
correttamente danno indicazioni molto precise ed inoltre hanno un costo
limitato. Sono acidi o basi
molto deboli che in presenza di un acido o di una base più forte cedono
o acquistano degli ioni con cambiamento di colore, viraggio, dovuto al
fatto che l'indicatore, a contatto con l'acqua, al momento della perdita
o dell'accettazione degli ioni cambia la sua struttura fisica. La
misurazione con apparecchiature elettroniche, pH-metro, è la più
precisa in assoluto, purtroppo si tratta di attrezzature dal costo
abbastanza elevato. Sono costituiti essenzialmente da un potenziometro
con visualizzatore, generalmente a cristalli liquidi, e da un elettrodo.
La parte più importante è l'elettrodo, costituito da un vetro molto
sottile contenente un liquido detto tampone. Se si immerge questo
elettrodo in un liquido con pH diverso da quello del liquido interno,
attraverso le pareti avviene uno scambio di idrogenioni H+ e si
verifica, pertanto, una differenza di potenziale determinata dalla
quantità di ioni H + del liquido che bagna l'esterno dell'elettrodo.
Misurando con l'apposito potenziometro questa differenza di potenziale
si avrà il valore del pH. I più precisi pH-metri, possono misurare
differenze di pH dell'ordine di un centesimo.
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