Carbonato de calcio 133

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Química y el acuario: carbonato de calcio como suplemento Por Randy Holmes-Farley Publicado 14 jul, de 2002 08:00 PM Pomacanthus Publications, Inc. Randy discute la importancia de la administración de suplementos de calcio usando una variedad de técnicas. L os suplementos principales que se necesitan en todos los acuarios son el calcio y la alcalinidad. Estos son necesarios porque los corales y otros organismos que consumen para formar esqueletos de carbonato de calcio. Hay muchas maneras de proporcionar estos suplementos, con cada tipo de suplemento que tiene algunas ventajas y algunas desventajas. Este artículo se centrará en el carbonato de calcio como un suplemento. Después de todo, eso es lo que los corales están depositando, ¿por qué no sólo tiene que añadir de nuevo Por supuesto, si fuera tan fácil como eso, pocas personas comprar piezas caras de equipos para complementar el calcio y la alcalinidad. Ellos se acaba de comprar un camión cargado de piedra caliza en la cantera local por unos pocos dólares y luego simplemente dejar caer una o dos piezas en el depósito de todos los días. La razón de que esta adición no funciona, obviamente, es que el carbonato de calcio no se disuelve en la columna de agua de los acuarios marinos normales. Este hecho tiene mucho sentido: lo bueno sería para un coral para depositar un esqueleto de carbonato de calcio si simplemente se disolvió Bueno, en realidad podría ser un beneficio para algunos corales, incluso si posteriormente disuelto como una forma de aumentar la eficiencia fotosintética. Este aspecto se discutió brevemente en un artículo anterior. y no será abordado más aquí. CaCO3 / CO 2 reactores Una de las maneras que muchas personas utilizan el carbonato de calcio como suplemento es con un reactor de dióxido de carbono. Estos reactores se combinan CaCO 3. agua del tanque, y dióxido de carbono en un reactor que permite la disolución. Se ha escrito mucho acerca de estos reactores y los procesos que tienen lugar. En consecuencia, a pesar de que este es un proceso maravilloso para la adición de calcio y la alcalinidad de un acuario de arrecife, no va a ser discutido más aquí. El uso de carbonato de calcio y sin dióxido de carbono Recientemente, varios productos han aparecido en el mercado que consiste de carbonato de calcio destinado a ser utilizado sin un reactor. Estos incluyen AragaMIGHT (una forma de polvo fino de aragonita, que es en sí mismo sólo una forma cristalina del carbonato de calcio) y AragaMilk (una suspensión de aragonita en agua) hecha por CaribSea, y Kents líquido del reactor (una suspensión de carbonato de calcio fino en agua) . ¿Cómo pueden utilizarse con buenos resultados en un acuario de arrecife Esa pregunta parece algo abierto a debate, y no estoy de acuerdo con algunos de los consejos dados por los fabricantes sobre el uso de sus productos. Sin embargo, hay buenos usos para estos productos, y éstos serán detalladas a continuación. La adición directa de CaCO 3 sólido a un acuario marino Algunos han sugerido que estos productos particulados (ya sea seco o como una suspensión en agua) se pueden añadir directamente a un acuario para proporcionar el calcio y la alcalinidad. Por desgracia, ese método no funciona bien. El carbonato de calcio ya está sobresaturada sustancialmente en agua de mar y en el acuario de arrecife razonablemente mantenido. En consecuencia, la adición de más sólido no conduce a la disolución. Por el contrario, ya que el agua ya está sobresaturada, la adición de carbonato de calcio sólido puede realmente conducir a una disminución de calcio, magnesio, alcalinidad, y pH. En primer lugar, Ill proporcionar la explicación teórica de lo que sucederá, y entonces la enfermedad proporcionar alguna evidencia real mundo para aquellos que no creen en general que las ecuaciones se aplican a ellos. En primer lugar, algunos antecedentes. Hay una variedad de razones que el calcio y carbonato pueden permanecer sobresaturadas en agua de mar durante largos períodos de tiempo, y éstas se han detallado en un artículo anterior. En resumen, si cualquier CaCO 3 comienza a precipitar como un sólido, la superficie del cristal en crecimiento se obstruye rápidamente (o, en la jerga de la química, envenenado) con magnesio, fosfato, y materiales orgánicos. Con estos otros materiales presentes, el carbonato de calcio y ya no encuentran la superficie como atractivo para la precipitación, y se detiene el crecimiento del cristal. Cuando se agrega el carbonato de calcio finamente dividido al agua de mar, que está añadiendo repente una gran superficie para el nuevo crecimiento de los cristales. Tan pronto como se añade, el calcio y el carbonato comienzan a precipitar sobre la superficie, reduciendo tanto el calcio y la alcalinidad. Al mismo tiempo, el magnesio también está precipitando como un carbonato mixto, y, finalmente, se obtiene un material de superficie que contiene tanto magnesio y calcio, y ya no tienen una superficie de aragonita (este proceso se detalla por Stephen Spotte en cautiverio de agua de mar Fishes 1992) . Como los cambios en la superficie, se llega a un equilibrio en el que no hay iones más netos están precipitando o disolución. Durante un período de tiempo más largo de fosfato y materiales orgánicos también recubrir la superficie. Estos también reducen la probabilidad de calcio adicional o precipitación de magnesio. ¿Cuánto calcio voluntad y la caída de alcalinidad Si añade CaCO 3 sólido al depósito No hay marco teórico simple para la comprensión de lo que es esencialmente una carrera cinética entre la precipitación de calcio, y el envenenamiento de la superficie. Incluso si usted supiera la superficie, la velocidad de mezcla, y las concentraciones de magnesio, fosfato, carbonato, y todos los compuestos orgánicos que se adhiere a la superficie, youd ser presionado difícil decir algo inteligente sobre la cantidad de calcio y carbonato de que lo haría ser eliminado de la solución. Lo que podemos hacer es mirar a algunos sencillos experimentos que muestran que dicha precipitación se lleva a cabo, y que no se haya completado antes se envenenan las superficies. Es decir, la sobresaturación de CaCO3 en el tanque no se elimina completamente Mucho antes de que estos productos salieron, me di cuenta de que cuando la adición de una gran cantidad de arena de carbonato de calcio (Southdown aragonita vendió en Home Depot) a mi tanque, el pH cayó inmediatamente en adición. Recientemente he repetido el experimento añadiendo un poco de agua AragaMIGHT a mi acuario de arrecife (1 cucharadita en medio galón de agua del tanque). Dentro de los 5 minutos, el pH había bajado de 8.22 a la 8.14. Esa caída no es muy grande, y no es probable que sea una preocupación para cualquiera por sí mismo. Es, sin embargo, indicativo de la precipitación de carbonato en las superficies frescas, desnudos de aragonita de cristal. El precipitado es probable que sea una mezcla de calcio y carbonato de magnesio, por lo que todo el proceso ha resultado en una disminución de estos iones. La disminución es razonablemente pequeño (Id estimación que sea alrededor de 0,5 meq / L basados ​​en la relación entre el pH y la alcalinidad se ha descrito anteriormente), e implica mucho más sólido por unidad de volumen que la que típicamente utilizarse como complemento de un tanque de arrecife, pero la disminución en el pH es claramente incompatible con cualquier disolución de carbonato de red (leer alcalinidad) del material añadido. Recuerdo que yo decía que la caída de la sobresaturación de CaCO3 se detuvo antes de que se eliminó por completo el experimento anterior es evidencia de este hecho. Si la sobresaturación había desaparecido completamente, la alcalinidad se habría reducido por un factor de aproximadamente 2. Dado que no lo hizo, el agua es todavía sobresaturada, y la precipitación debe haber sido detenido antes de alcanzar la saturación de CaCO 3. ¿Por qué no sólo medir el calcio y la alcalinidad en el agua antes y después de la adición de CaCO 3 sólido. Desafortunadamente, la presencia de CaCO 3 partículas en el agua que se entregan con el AragaMIGHT y no se disuelven se confundir la interpretación. Por ejemplo, en una determinación de la alcalinidad, el pH se redujo de manera constante por debajo de pH 5. A estos valores de pH bajos, más de estas partículas se disolverán (tal vez todos ellos dependiendo de la rapidez con que lo hace la prueba). Cuando se disuelve, se medirán como el calcio y la alcalinidad a pesar de que no se disuelven a pH normal de tanque disponible. Cuestiones similares pueden aplicarse a las pruebas de calcio en los formadores de complejos utilizados pueden promover la disolución del CaCO 3 dispersa. En consecuencia, no debe ser engañado en el pensamiento de que estos productos se pueden añadir directamente a un acuario marino, ya que se ha medido y parece que funciona (ya sea en el tanque o en un recipiente de ensayo). La disolución de CaCO3 en agua antes de la adición la mejor manera, en mi opinión, que utilizan el carbonato de calcio como suplemento es para disolverlo en agua dulce antes de la adición. En este sentido, se puede utilizar más bien como agua de cal. Una plataforma de lata hasta un sistema de reemplazo de evaporación automática mediante bombas adecuadas y interruptores de flotador, y sólo tiene que utilizar agua saturada de CaCO 3 en lugar de agua de cal. Alternativamente, se puede simplemente verter el agua saturada en el depósito cada día. Por desgracia, el hecho de que se puede añadir de esta manera es un arma de doble filo. Una de las razones que se puede añadir de esta manera es que hay tan poco presente que el carbonato de no conducir hasta el pH demasiado. Entonces, ¿cuánto pasa a la solución de esta pregunta es rara vez se aborda directamente, y es causa de una gran complicación: el dióxido de carbono de la atmósfera. En el caso de agua de cal, se destruyó parcialmente por dióxido de carbono atmosférico (produciendo insoluble CaCO 3 del calcio disuelto y el hidróxido). En el caso de carbonato de calcio, sin embargo, la solubilidad se aumentó mediante la mezcla con dióxido de carbono. La razón por la que la solubilidad se incrementa es que el dióxido de carbono entra en el agua, se convierte en ácido carbónico (ecuación 1), y en gran medida se combina con iones de carbonato para formar dos iones de bicarbonato (ecuación 2): El efecto neto es que la concentración de iones carbonato descensos: ya que la solubilidad del carbonato de calcio se rige por el producto de la multiplicación de las concentraciones de calcio y carbonato (ecuación 3), más de carbonato de calcio se puede disolver para recuperar la saturación. Conociendo la K SP y algunas otras constantes, es un libro de texto de cálculo para determinar la cantidad de carbonato de calcio se puede disolver en agua pura en ausencia de dióxido de carbono atmosférico. Pankow (Conceptos química acuática 1991) lleva a cabo este cálculo para la calcita (una forma ligeramente menos soluble de carbonato de calcio que la aragonita). Para aquellos realmente interesados ​​en los detalles químicos, este cálculo es en realidad mucho más complicado de lo que podría parecer a primera vista (es decir, más complicado que para una simple sal como NaCl). Simplemente no se puede resolver la ecuación 3 para el Ca 2 y CO 3 2. Es necesario tomar en cuenta el hecho de que algunos de carbonato que proviene de la disolución será convertido en bicarbonato (HCO 3 -) e incluso el ácido carbónico (H 2 CO 3). Esta conversión permite más CaCO3 para disolver antes de la concentración de carbonato se eleva demasiado alto para disolver más. Uno también tiene que tener en cuenta el hecho de que el calcio puede existir como CaOH. lo que reduce eficazmente la concentración de calcio (aunque no muy ampliamente a valores de pH por debajo de 11). A partir de este cálculo, encontramos que la solución en el equilibrio contiene alrededor de 6 ppm de calcio y 0,3 meq / L de alcalinidad, y resulta en un pH de 10,0. Si corregimos este resultado para la aragonita en lugar de calcita (que es ligeramente más soluble), obtenemos aproximadamente 10 ppm de calcio y 0,5 mEq / L de alcalinidad, con un pH de poco más de 10 (que es lo que acerca de lo que me dieron cuando inicialmente I disuelto tanto AragaMIGHT y Southdown arena aragonita en agua RO / DI). A modo de comparación, el agua de cal fuerza completa contiene aproximadamente 820 ppm de calcio y 41 mEq / L de alcalinidad. El cálculo es incluso más complicado cuando se permite que el dióxido de carbono atmosférico para entrar en el sistema. Afortunadamente, Pankow ha hecho de nuevo los cálculos para nosotros. En el equilibrio con el dióxido de carbono en la atmósfera normal, la solubilidad se incrementa por un factor de aproximadamente 3, con la alcalinidad de aproximadamente 1 meq / L y el calcio sobre 20 ppm. En este caso, el pH cae a aproximadamente 8,3 como el dióxido de carbono entra en el sistema. Confirmando cálculo Pankows, este resultado es de lo que me dieron cuando dejo que tanto AragaMIGHT y arena aragonita Southdown se sientan en agua RO / DI durante unos pocos días). Aún así, estos valores de calcio y alcalinidad son aproximadamente 40 veces menor que para el agua de cal saturada, por lo que no es probable suficiente para satisfacer las necesidades de la mayoría de los acuarios. En un momento tuve la brillante idea de añadir a la aragonita Seltzer (agua de soda) comprado en la tienda de comestibles para impulsar realmente la solubilidad y tal vez tener un buen aditivo líquido. Seltzer tiene mucho más dióxido de carbono en ella que el agua en contacto con el aire normal (que es por eso que se desinfla cuando está abierto), y que el dióxido de carbono adicional causará mucho más carbonato de calcio para disolver (a 3,5 atmósferas de CO 2. La solución contendría más de 10 meq / L de alcalinidad y sería similar a agua de cal en la potencia, pero mucho más baja en el pH). Si sólo hubiera sido capaz de mezclarlos. En su lugar, terminó un experimento de ciencias para los niños, con la arena aragonita añadido que proporciona una superficie perfecta para el dióxido de carbono se convierta en la fase gaseosa y erupción de la botella como una fuente de agua, gas, y la arena La importancia de partículas tamaño AragaMIGHT afirma que contiene partículas finas (10 micrones). ¿Por qué es importante el tamaño de partícula Hay dos razones posibles, sólo la primera de las cuales es probable importante para este producto. La velocidad de disolución de todos los sólidos en líquidos depende de, entre otras cosas, el área superficial sólido / líquido. El carbonato de calcio es generalmente lenta para disolver, incluso cuando muy por debajo de la saturación. Por esta razón, lo que maximiza el área de superficie del sólido es importante con el fin de alcanzar una cantidad razonable de la disolución en un período de tiempo razonable. Las partículas más pequeñas tienen una mayor superficie por unidad de peso (o el volumen) y por lo tanto se disuelven más rápido. ¿Qué tan importante es este factor de comparación con una sola partícula con un diámetro de 2 mm (arena típica), una sola partícula con un diámetro de 10 m tendrá un área de superficie alrededor de 40.000 veces menor. Una sola partícula de 2 mm es equivalente en peso a aproximadamente 8 millones de partículas de 10 m, por lo que a pesar de que cada uno tiene menos superficie, juntos tienen cerca de 200 veces la superficie total. En consecuencia, con todas las demás cosas son iguales, las partículas más pequeñas se disuelven alrededor de 200 veces más rápido. Aunque el número exacto es intrascendente, es evidente que las partículas más pequeñas tienen una gran ventaja en la disolución. ¿Qué tan rápido es la remineralización de Flash disolución reclamado por CaribSea para AragaMIGHT puede ser un poco de la hipérbole, como en mis pruebas de disolución se llevó al menos 10 minutos para alcanzar la máxima disolución (medido a través del pH en agua pura). Aún así, es mucho más rápido que con los trozos más grandes de aragonita, tales como las partículas de mayor tamaño presentes en Southdown arena aragonita o en sustratos típicos de tanques, y es bastante rápido suficiente para todas las aplicaciones que propongo a continuación. La arena Southdown, sin embargo, contiene una cantidad de partículas finas, y si uno simplemente ignora las partículas más grandes y utiliza suficiente arena, el agua puede estar saturado con carbonato de calcio casi tan rápido como cuando se utiliza AragaMIGHT. Un segundo factor relacionado con el tamaño de partícula es más sutil. Las partículas más pequeñas en realidad tienen una mayor solubilidad en equilibrio que las partículas más grandes. Esta mayor solubilidad se debe en gran parte del hecho de que los átomos en las superficies de los cristales no son tan estables como los debajo (después de todo, no están unidos a otros iones en la parte de arriba o lados como son iones debajo). Los iones en los bordes, esquinas y otros defectos del cristal son particularmente más soluble. El área de superficie grande en relación con el volumen de partículas muy pequeñas que hace que este factor importante para ellos cuando no es para partículas más grandes (simplemente porque tales iones de borde comprenden una parte más pequeña de los iones totales en un cristal grande). Esta diferencia, sin embargo, no suelen comenzar a ser detectable hasta que las partículas son más pequeñas que 1 m, y no es muy importante hasta que las partículas están por debajo de 0,1 m. Algunas de las partículas puede ser inferior a este tamaño en todos los productos aquí descritos, pero la mayoría son probablemente no, y la mayor parte del volumen ciertamente no lo es. En consecuencia, podemos pasar por alto este aspecto de la importancia del tamaño de las partículas cuando se considera la disolución de aragonita en nuestros tanques. Usos recomendados para el carbonato de calcio Aquí están las maneras que recomiendo el uso de este tipo de productos: Si está utilizando un carbonato de calcio / CO2 del reactor, y todavía no han dado el salto a la utilización de agua de cal para ayudar a elevar el pH, por qué no utilizar CaCO3 - agua saturada como el reemplazo de evaporación Sin embargo, usted reemplazar el agua evaporada, deje que el agua dulce se siente en contacto con CaCO3 antes de añadirlo al tanque. Si usted tiene un gran reservorio que utilice, mejor que mejor. Sólo hay que poner un poco de arena aragonita Southdown (u otro producto) en la parte inferior cuando se lo llena, y ya está, vamos No va a elevar el pH casi tanto como el agua de cal, pero puede ser más simple y menos costoso, y es probable mejor que nada. Si está utilizando cualquier aditivo que no sea agua de cal (que a su vez utiliza la mayor parte o la totalidad del agua de reemplazo de evaporación) se pueden incorporar este material en la sustitución de la evaporación. Si está utilizando bicarbonato de sodio para la administración de suplementos de alcalinidad, este método puede ayudar a elevar el pH (si así se necesita). Si está utilizando dos aditivos equilibrados parte cara o dos aditivos separados parte, el resultado final será el uso de menos de ellos. Si se trata de arena que se utiliza con el agua de reemplazo de la evaporación, entonces el efecto neto será probablemente más bajos costos en el tiempo y cuando se utiliza un poco menos de los aditivos. Por supuesto, debido a la limitada potencia de este método, estamos hablando de una reducción del 2-10 por ciento en el uso de estos otros aditivos, pero en un tanque grande que puede ser significativo para algunas personas. En un tanque con una tasa de calcificación baja, tal como uno con pocos corales o con los corales sobre todo de crecimiento lento, que incluso podría salirse con este método solo. El costo asociado con incluso los productos comerciales será bastante bajo, y el uso de arena Southdown será casi inexistente. Sin embargo, puede ser adecuado para mantener el pH, la alcalinidad y calcio en tales situaciones. Por otra parte, nunca (o casi nunca) se convertirá en la forma desequilibrada adiciones separadas de calcio y la alcalinidad pueden convertirse con el tiempo. En cada una de estas aplicaciones, es necesario que usted permiso para establecer la atmósfera de CO 2 para entrar en el sistema (lo contrario de una instalación de agua de cal). Airear el recipiente con un pelele como sería óptimo que también traerá en fresco, CO 2 - Laden aire, y mantendrá el CaCO3 mezclar un poco. Sólo dejándolo abierto al aire es mejor que mantenerla cerrada (a menos que, por supuesto, usted tiene mascotas o niños que podrían considerar la posibilidad de tomar un baño en ella).