Salve a tutti. E’ mia intenzione dare, con questo articolo, la spiegazione scientifica di quei termini come “pH” e “durezza dell’acqua” con cui quotidianamente l’acquariofilo si trova a che fare cercando di farlo con parole semplici, banali esempi ed introducendo solo il minimo indispensabile delle nozioni di chimica utili allo scopo. Verranno utilizzate solo quelle semplici nozioni scientifiche note credo a chiunque. Iniziamo. Le case sono costruzioni che l’uomo realizza in base alle necessità e ai vari gusti estetici, da qui la moltitudine degli edifici al mondo. Comunque sia, gli elementi fondamentali per la realizzazione di un edificio in generale sono il mattone e il cemento. Chiaro e semplice, no? Bene. Gli atomi non sono altro che i mattoni e le forze interatomiche (di natura attrattiva o repulsiva) sono il cemento, gli edifici, ... tutto ciò che ci circonda. Vediamo allora come è fatto un atomo tenendo presente che è un po’ come il nostro sistema solare: vi è il nucleo intorno al quale ruotano su determinate orbite gli elettroni. Andiamo per gradi. Come detto abbiamo il nucleo al cui interno troviamo i protoni che sono dotati di carica elettrica positiva ed i neutroni i quali non hanno carica elettrica, ma di questi ultimi non ci occuperemo affatto. Fuori dal nucleo troviamo come già accennato gli elettroni che sono dotati di carica negativa e ruotano attorno al nucleo per effetto dell’attrazione che proviene dai protoni. L’atomo è elettricamente neutro, dunque il numero di protoni coincide con quello degli elettroni e viceversa. Una molecola è il legame tra atomi che mettono in comune tra loro opportuni elettroni i quali ruotano attorno a più di un nucleo contemporaneamente rispettando precise leggi chimiche difficili qui da spiegare. A loro volta le molecole si possono legare tra loro sempre tramite gli elettroni. Torniamo adesso all’atomo. Ipotiziamo di avere un atomo con 3 protoni e 3 elettroni: se per qualche motivo che non stiamo ad analizzare in questa sede, perde almeno un elettrone allora l’atomo diventa uno ione positivo, se ne acquista uno invece diventa uno ione negativo. Lo stesso discorso vale per una molecola. Ora abbiamo le nozioni sufficienti per capire tranquillamente la definizione di pH. Partiamo da un esempio: perché mettendo un po’ di sale da cucina nell’acqua questo si scioglie? Perché l’acqua ha il potere di scindere i legami molecolari di molte sostanze. La molecola del sale da cucina è costituita dal legame tra uno ione di sodio (Na+) ed uno di cloro (Cl-). Tutto chiaro fino ad ora? Prendiamo ora un recipiente con dell’acqua pura dentro e ce ne versiamo dell’altra. Vi sconvolgo se vi dico che una parte dell’acqua versata si è sciolta nell’acqua del recipiente? Ovviamente non mi serve certo di versare altra acqua per spiegare quello che andremo a vedere tra un istante; è solo un esempio paradossale utile, credo, a rendere un po’ l’idea. Tutti sapete che l’acqua pura è a pH neutro; tutti sapete che la molecola dell’acqua è H2O. Continuando adesso nel paradossale esempio, l’acqua si scioglie nei due ioni (H+) e (OH-):
H2Oó(H+)+(OH-)
Credo tutti sappiate inoltre cosa sia la concentrazione grosso modo. Se considero 1 la concentrazione dell’acqua nell’acqua, quella dello ione H+ nell’acqua è pari a 10^-7 = 0.0000001, sempre. Tralasciando la definizione matematica di logaritmo, il pH è proprio il logaritmo in base 10 della concentrazione dello ione H+ cambiato di segno:
Log 10^-7 = -7 pH = - Log [H+] = 7
La sigla “pH” non sono altro che le iniziali latine di peso idrogenionico. Tutto il discorso visto è stato riferito all’acqua pura. Se l’acqua è inquinata dalla presenza di altre sostanze in essa disciolte (sali, pesticidi, clorati etc…), il pH può assumere valori compresi tra 0 e 14. Nella fatti specie se il pH è compreso tra 0 e 7 allora si dice che il pH è acido; se compreso tra 7 e 14 il pH è basico. E’ da notare in fine che se il pH aumenta o diminuisce in modo lineare, la concentrazione dello ione H+ segue l’andamento del pH di 10 in 10. Per capire meglio
pH = 5 à [H+] = 0.00001 pH = 6 à [H+] = 0.000001 pH = 7 à [H+] = 0.0000001 pH = 8 à [H+] = 0.00000001 pH = 9 à [H+] = 0.000000001
Come si evince,per sbalzi di 1 del pH,la concentrazione [H+] compie sbalzi 10 volte più grandi o più piccole rispetto al precedente valore. Ecco dunque spiegato nel dettaglio il concetto di pH
Parliamo ora della durezza dell’acqua. La durezza totale è dovuta alla presenza in acqua degli ioni di calcio e di magnesio. Essa viene misurata in gradi tedeschi:
1°dGH = 10 mg/lt di CaO
vale a dire che un grado tedesco è pari a 10 milligrammi per litro d’acqua di ossido di calcio (CaO). La durezza totale è data da quella temporanea e da quella permanente. La durezza temporanea è dovuta al formarsi in acqua dei bicarbonati. Questi si formano dai legami tra anidride carbonica La cosa importante e fondamentale da capire è che il processo chimico di questi legami è reversibile; da qui la definizione di temporanea. Reversibile vuol dire che tali bicarbonati si possono formare o sciogliere in base alla quantità di CO2 libera presente in acqua; da qui si capisce l’effetto tampone della CO2 e la relativa stabilizzazione del pH. Dunque pH, durezza temporanea e CO2 sono strettamente legati tra loro ed esistono tabelle che forniscono i valori precisi di queste grandezze in relazione tra loro. La durezza permanente è quella che non si può eliminare facendo bollire l’acqua: in tal caso infatti in acqua rimangono varie sostanze come solfuri, nitrati e cloruri. Ai nostri fini di acquariofili tale durezza non ricopre grande importanza.
Parliamo adesso della conducibilità. Come abbiamo già accennato nell’acqua sono presenti ioni liberi. La conducibilità o conduttività dà una misura di questa presenza. L’unità di misura è il microSiemens. Tale parametro può esser utile conoscerlo per allevare e riprodurre determinati pesci come ad esempio i Discus e coltivare determinate piante.
Spero di essere riuscito nell’intento di dare qualche nozione tecnico-scientifica utile per capire il significato dei classici termini in acquariofilia (CO2) e gli ioni di calcio e magnesio. La si misura in °KH. .
Di Roberto Emili (30-12-2001)
31 Agosto 2005
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