KH, la dureza de carbonatos en el acuario marino

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Hemos tocado en algún artículo como el dedicado a los parámetros físico-químicos del acuario y el dedicado a la composición química del agua la denominado dureza de carbonatos o kH. En este artículo vamos a verla en profundidad.

La dureza de carbonato o Kh es el contenido total de sales de carbonato y bicarbonato disueltas en el agua. Se expresa en grados alemanes (ºDh) o mg/l. En el acuario de arrecife se debe mantener el valor del contenido total de sales entre 7 y 12 dKH y es un valor que se debería comprobar semanalmente.

En los entornos marinos el Calcio y los carbonatos se encuentran directamente relacionados y por tanto en equilibrio.

El Carbonato de Calcio (CaCO3) es una sal poco soluble en agua dulce. Sin embargo en el agua marina la concentración es muy elevada debido al resto de sales disueltas. En agua dulce presenta apenas 8 mg/l de Carbonato y 5 mg/l de Calcio, en agua salada la concentración de Carbonato es de 124 mg/l y 400 de Calcio.

La disolución creada a partir del Calcio y los Carbonatos es un disolución sobresaturada. No podemos actuar sobre uno de los dos parámetros sin afectar en el otro y ambos valores van a estar muy ligados y depender del nivel de Ph.

KH, la dureza de carbonatos en el acuario marino
KH, la dureza de carbonatos en el acuario marino

El equilibrio de la dureza de Carbonatos o Kh

Cuando aumenta el nivel de Ph disminuye la concentración de iones de Hidrógeno aumentando la concentración de iones de carbonato CO3. Una parte de los iones de calcio CA2+ precipitan en forma de Carbonato de Calcio.

Cuando disminuye el Ph aumenta la concentración de iones de Hidrógeno aumentando los bicarbonatos HC03. Aumentará la cantidad de Ácido Carbónico y se generará más CO2.

Las variaciones de PH en el acuario marino se producen más lentamente por el elevado contenido de carbonatos y bicarbonatos que es lo que denominamos efecto tampón. Esto es debido a el Trióxido de Carbono reacciona con el aumento de los iones de Hidrógeno generados por el CO2 y por los productos de desecho de la nitrifiación formando aiones de bicarbonato.

En el acuario durante el día el consumo parcial del CO2 presente por la acción fososintética reduce la concentración de Bicarbonatos aumentando ligeramente el Ph y la concentración de iones de Carbonato por lo que disminuye la concentración de Calcio disuelto. Este efecto se revierte por la noche cuando los seres vivos producen CO2. La velocidad de disolución del carbonato cálcico es menor que la precipitación provocada durante el día. Estos efectos son inevitables pero pueden ser compensados en parte por ejemplo con el empleo de un refugio de macroalgas abundantemente poblado iluminado por la noche.

En el mar se produce un permanente precipitación de Carbonato Cálcio en aguas profundas y una solubilización del Carbonato Cálcio en aguas someras por el efecto del CO2.

Por tanto y en conclusión en el mantenimiento de la reserva de carbonatos es complicado mantener los niveles óptimos del contenido de Calcio y la presencia de Carbonatos. Por lo general si tenemos uno de los dos valores en su valor óptimo el otro estará ligeramente bajo. Por ello se tiende a tener uno en su valor óptimo y el otro por encima de lo normal.

KH, la dureza de carbonatos en el acuario marino
KH, la dureza de carbonatos en el acuario marino

La importancia del magnesio en la precipitación del Carbonato Cálcico

El Carbonato Cálcico tienen a precipitar espontáneamente por su sobresaturación. Cuando precipita inicialmente se forman microcristales de Carbonato Cálcico. Estos microcristales irán aumentando su tamaño al incorporase nuevo Carbonato Calcio precipitado.

En el agua de mar el Magnesio y el Estroncio van a competir con el Calcio en la precipitación del ión de Carbonato. El Etroncio realmente tiene poca influencia porque su concentración es muy baja 8mg/l. En cambio el magnesio si tiene importancia porque su concentración de 1350 mg/ es tres veces superior a la del Calcio.

En los acuarios obtendremos Calcita que es la forma más estable de Carbonato Cálcico. A los microcristales comentados se les incorpora Magnesio formando un mineral conocido como Dolomita provocando una ralentización de la precipitación del Calcio y favorece la sobresaturación de éste. Este es el motivo por el que debemos mantener la concentración de magnesio estable contribuyendo a que no se reduzcan las concentraciones de Calcio y Carbonato.

Formas de mantener la dureza de Carbonatos

Para mantener el equilibrio entre los iones de Calcio, Carbonato y Bicarbonato y la estabilidad del pH tenemos que aditar diferentes compuestos simultáneamente. Tenemos varias opciones:

El agua de Calcio o Kalkwasser

El agua del calcio o kalkwasser que ya vimos con anterioridad que es una disolución saturada de hidróxido de calcio. El agua de calcio se suele emplear durante la noche como agua de reposición compensando la bajada nocturna del pH. Se debe tener la precaución de no superar el nivel de 8,5 de Ph. Empleándolo como reposición del agua evaporada lentamente no es normal alcanzar estos valores.

KH, la dureza de carbonatos en el acuario marino
KH, la dureza de carbonatos en el acuario marino

Cloruro de Calcio y mezcla de Carbonato sódico/bicarbonato sódico

Estos compuestos químicos son dos sólidos que se disuelven por separado en agua de osmosis y se añaden al acuario en un lugar de elevado flujo de paso de agua. Estas sales son muy solubles en agua dulce por lo que podemos añadir una gran cantidad e iones de calcio y carbonato/bicarbonato.

Este método presenta la contra indicación de aumentar el cloruro sódico del agua por lo que varia la proporción relativa de sales. Para poder emplear este método es imprescindible ir sustituyendo agua marina por agua de osmosis para mantener los niveles de densidad.

La proporción a emplear son 7 partes de Bicarbonato de sodio por una de Carbonato de sodio.

Aditivos equilibrados de tres componentes

Son los denominados aditivos balanceados. Se presentan en forma de tres soluciones diferentes y es una evolución del método anterior (Cloruro de calcio y mezcla de Carbonatos y Bicarbonatos). Las dos primeras soluciones son iguales y la tercera es una solución compuesta por el resto de sales del acuario añadidas en proporción a la cantidad de Cloruro sódico que se produce con el uso de los dos primeros reactivos. De este modo al añadir las tres soluciones no se produce un cambio en el equilibrio iónico del agua sólo un ligero aumento de la salinidad.

El empleo de este método supone tener que añadir periódicamente agua dulce.

Las tres solucione se añaden por separado en una zona de buena circulación como la salida de la bomba. Se pueden emplear diariamente o una vez a la semana.

Tanto en este caso como en el uso de agua de Calcio son usos por ejemplo de las bombas peristálticas conectadas a un temporizador visto en el artículo publicado el otro día.

KH, la dureza de carbonatos en el acuario marino
KH, la dureza de carbonatos en el acuario marino

Gluconato de Calcio

El Gluconato de Calcio es una sal orgánica formada por un azúcar y Calcio que presenta una solubilidad en agua dulce de 50 g/l. No se debe añadir más de 20 ml de esta solución por cada 100 litros de agua. La presencia de azúcar puede generar una proliferación bacteriana de importancia.

Los distintos fabricantes exponen que esta solución es más rápidamente asimilable por los corales y algas coralinas. Además el gluconato sirve como fuente nutricional para las colonias de bacterias desnitrificantes presentes en la roca viva favoreciendo una reducción natural de los nitratos.

El Gluconato no afecta a la dureza de carbonatos ni al pH pero el CO2 generado por la acción bacteriana en su descomposición produce una reducción en los niveles de ambos. Es por tanto necesario empelar un aditivo combinado para mantener el KH como la mezcla de carbonato y bicarbonato de sodio.

Por último como la cantidad de solución es pequeña para evitar la proliferación bacteriana la cantidad de Calcio añadido es muy pequeña por lo que se debe añadir un aditivo adicional.

KH, la dureza de carbonatos en el acuario marino
KH, la dureza de carbonatos en el acuario marino

El empleo del Reactor de Calcio

En el artículo dedicado al reactor de calcio veíamos como la acción del CO2 disuelve el carbonato cálcico formando bicarbonato cálcido soluble que añadimos al acuario.

Es en principio el método más estable y por tanto más recomendable ya que adita Calcio y Carbonatos sin alterar el equilibrio iónico del agua.

La contrapartida del reactor de Calcio es la inversión que supone y control permanente de la sonda con electrodo que controla el pH en el exterior del reactor. En caso de un funcionamiento anómalo el exceso de CO2 en el agua puede bajar rápidamente el pH del acuario con consecuencias catastróficas.

Aditando Magnesio y Estroncio

El magnesio como hemos visto tiene mucha importancia en el mantenimiento de la dureza de carbonatos y el contenido de calcio. Se adita al acuario en forma de cloruro de Magnesio que es una sal que presentan una elevada solubilidad. No presenta toxicidad alguna ni precaución especial en su manejo. Aproximadamente se disuelven 200 gramos de Clorulo de Magnesio heptahidrato en 1 litro de agua aditanto 25 ml por cada 100 litros de agua del acuario.

El Estroncio se añade en forma de cloruro de estroncio y es también bastante inocuo. El aditivo se prepara disolviendo 50 gramos de cloruro de estroncio en 500 ml de agua de osmosis. La dosificación recomendada es de 1 ml de aditivo por cada 100 litros semanalmente.

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