Entendendo o Fosfato

Que o fosfato é essencial a vida, todos nós sabemos. Sem fosfato não seria possível, por exemplo, a vida vegetal o que desencadearia uma série de problemas, incluindo a quebra da cadeia alimentar.

O problema do fosfato nos aquários marinhos é que em geral, a quantidade presente é maior do que o necessário fazendo assim que apareçam algas indesejáveis e inibição da calcificação do esqueleto de corais e algas calcarias.

O fósforo esta presente na água do mar de duas formas: ortofosfato e organofosforado.

O ortofosfato ou fosfato inorgânico é facilmente absorvido pelas algas e com isso se torna um fator altamente inibidor para o meio aquático. Além disso, o ortofosfato esta disponível também nos objetos que estão no aquário como substrato e rochas, porém, de forma blindada.  O ortofosfato em alta escala produz a eutrofização (processo através do qual um corpo de água adquire níveis altos de nutrientes, especialmente fosfatos e nitratos, provocando o posterior acúmulo de matéria orgânica em decomposição) o que gera mais produção de algas.

Organofosforato (Fosfato Orgânico)

O organofosforado  podem ou não estar disponível para as algas. Por serem bem complexos e estarem disponíveis em quase todas as células vivas. Quando liberados, são facilmente retirados pelo skimmer. Por isso é necessário skimmer eficientes, pois a retirada de fosfato orgânico pode reduzir a quantidade de fosfato inorgânico.

O ortofosfato não pode ser absorvido pela skimmer por não fazer interface com o ar, mas a retirada do organofosforatos através do skimmer reduz a conversão do fosfato orgânico (organofosforatos) em fosfato inorgânico (ortofosfato)

Os testes que usamos não medem esse tipo de fosfato.

Quando se deseja saber quais são os níveis de fosfato orgânico contido na água marinha, freqüentemente se mede o valor do conteúdo nitrogenado como, por exemplo, o DON (Dissolved Organic Nitrogen – Nitrogênio orgânico dissolvido), o PON (Particulate Organic Nitrogen – Nitrogênio Orgânico Particulado). O mesmo para o fosfato, porém com relação entre orgânicos dissolvidos esta na relação de 10x, explicando assim a relação da tabela RedField.

Ortofosfato (Fosfato Inorgânico)

Para sabermos os valores desse item, podemos lançar mão dos testes colorimétricos de qualidade que existem no mercado para avaliarmos os valores acumulados do fosfato inorgânico. Embora esses testes sirvam como um indicador, talvez o aquarista ao fazer a leitura dos valores, não entenda como ele possui algas em seu sistema e os testes acusem valores tão baixos. Isso se dá porque às vezes as algas estão consumindo tão rápido o fosfato, que ele não se torna disponível no meio aquoso e por sua vez, nos teste. Mas mesmo assim ele esta presente no aquário.

As concentrações do ortofosfato variam bastante de local para local e de profundidade e hora do dia, visto que as atividades biológicas seqüestram muito do fosfato disponível. O interessante é que esses valores beiram aos incríveis 0,005 ppm  e isso é um valor bem baixo e que por tanto, inibidor para algas indesejáveis nos recifes de corais.

Em aquários, o ideal é que os valores de fosfato inorgânico sejam abaixo de 0,03 ppm para inibir o crescimento de algas. Claro que esse não é o único fator de crescimento de algas, mas ele é bem atuante neste sentido. Valores maiores que isso, será um fator altamente incrementador para a produção de algas.

Portanto, precisamos controlar bem esse componente.

Continua no próximo post.

Até lá

Aquário Marinho - Cálcio Outro Elemento Fundamental. Parte 3

Solubilidade do Carbonato de Cálcio no Aquário Marinho

São muito interessantes os resultados da sobre saturação do Carbonato de cálcio em nossos aquários.

Um desses efeitos que muitas pessoas rapidamente notam na manutenção de um aquário de corais é que os aquecedores e outros objetos que esquentam são visto coberto por uma camada de sólidos sobre eles.

Por que isso acontece?

Este sólido é principalmente formado por carbonato de cálcio. Claro que tem outros cristais também como magnésio e outros metais, fosfato e outros anions e etc. Existem duas razões pra isso acontecer, sendo que a primeira não é nada óbvia.

A primeira razão de o carbonato de cálcio precipitar no aquecedor é simplesmente pelo fato que o carbonato de cálcio na água marinha é ligeiramente menos solúvel com a elevação da temperatura. Visto que carbonato de cálcio já é sobre saturado, o efeito é que quando a água é aquecida, a sobre saturação do carbonato de cálcio se eleva, provavelmente aumentando a precipitação.

Por conseguinte, se um tanque tem uma sobre saturação de cerca de 3 para a aragonite e 5 para a calcita a 25 ° C (tipicamente para a água do mar), em seguida a 40 ° C a sobre saturação aumentou para cerca de 3,3 e 5,2, respectivamente. A 80 ° C, esta sobre saturação aumentou para 5,4 e 6,8, respectivamente. Uma vez que a sobre saturação tem aumentado, a probabilidade de precipitação aumentou, e este aumento é parte da explicação da razão pela qual a precipitação tem lugar em aquecedores.

Aquário Marinho - Cálcio Outro Elemento Fundamental. Parte 2

Cálcio – Precipitação do cálcio, quando pode ocorrer?

Existem situações em que o carbonato de cálcio pode precipitar.

Vamos a elas:

1)      Adição de cristais de carbonato de cálcio.

Em muitos casos esta ação irá iniciar a precipitação do carbonato de cálcio e também do magnésio. Esta precipitação só cessará após toda a sobre saturação ter acabado

2)  Pode ocorrer quando os níveis de carbonato de cálcio sobem anormalmente empurrados pelo aumento do PH, da temperatura ou dos próprios carbonato ou cálcio.

Toda vez que o carbonato de cálcio entra no sistema, quer por adição intencional do aquaristas quer seja por meio natural (inserção de areia no tanque), dá início ao processo da precipitação imediatamente. O interessante é que muitas coisas param a precipitação na água do mar, e a chuva é uma delas. Sem este processo seria pouco provável a saturação da água o que faria com que corais tivessem que fazer um esforço incomum para não dissolver.

O que acontece com o processo contínuo de precipitação do cálcio?

A primeira coisa que ocorre na água do mar normalmente é o provável impacto sobre o magnésio, ocorrendo duas situações críticas:

1) O magnésio aprisiona o íon de carbonato e reduz a concentração livre, reduzindo assim o risco de    precipitar o carbonato de cálcio.

2) O magnésio entra em contato com o cristal CaCo3 envenenando ele a nova precipitação do  carbonato de cálcio.

Na prática, quando é muito alta a precipitação, vê-se como se fosse uma nuvem esbranquiçada na água.

Estes dois processos atuam para inibir a precipitação do carbonato de cálcio. Sendo que o primeiro atua na solubilidade da solução e o segundo não. O interessante é que a solubilidade do carbonato de cálcio na água marinha é 26 vezes maior do que na água doce quando na mesma temperatura, e, o efeito do magnésio é uma dessas razões.  No segundo processo, não se faz qualquer solubilidade do carbonato de cálcio. Na verdade, em certo sentido, ele inibe o caminho entre o íon do cálcio solúvel  e do carbonato sólido que se formam.

Outro processo que inibe a formação de cristais de carbonato de cálcio no aquário envolve tanto o fosfato como os compostos orgânicos que se prendem ao cristal inibindo assim como o magnésio o faz. Obviamente que os processos no mar são diferentes do que acontecem no aquário, visto que os compostos orgânicos bem como o fosfato estão em quantidade maiores do que os que ocorrem no mar.

Aquário Marinho - Cálcio Outro Elemento Fundamental.

Aquário Marinho - Cálcio Outro Elemento Fundamental.

Cálcio é outro elemento de fundamental importância em um aquário de corais. Ele é responsável por uma variedade de estruturas incluindo esqueletos e conchas de muito corais e outros organismos.

Assim precisamos entender como o cálcio afeta nas estruturas biológicas, bem como nas rochas e areias e como ele se relaciona com outros íons, como o fosfato, por exemplo.

Vamos tentar abordar esses diversos tópicos ao longo de alguns artigos.

Cálcio e a Água marinha.

Este é um dos maiores íons na água marinha e esta presente numa quantidade de 410ppm ou, parte por milhão.

Claro que esse valor pode varia pra mais ou pra menos dependendo de uma série de fatores, como por exemplo, locais onde possuem grandes rios que desembocam no mar.

Também é enriquecido por fonte hidrotermais encontrados no fundo do leito dos oceanos.

Um dado interessante sobre o cálcio é que frequentemente ele ocorre em maiores concentrações nas águas profundas do oceano do que na superfície. Isso ocorre principalmente pela pressão devido ao fato dos íons de cálcio e carbono estarem ligados diretamente aos íons da água.

Estado Químico do Cálcio na água do Aquário.

O cálcio num aquário marinho deve ser o mais próximo possível do encontrado na água do mar. Obviamente o cálcio é facilmente complexado por muitos compostos orgânicos, e quando presente, formam quelatos, ou seja, agrupamentos de cálcio biomoleculares que são responsáveis pela formação calcária dos animais. Alguns são naturais tais como os carboidratos e proteínas e podem estar presente em maior ou em menor quantidade do que no oceano. Alguns aquaristas, intencionalmente ou não, podem acrescentar compostos tais como EDTA, ácido cítrico, ácido ascórbico, e outros. Obviamente que o íon de cálcio irá se ligar a compostos orgânicos no aquário, agora como isso vai ocorrer ira depender de cada tanque.

Na próxima postagem vamos falar sobre como ocorre a precipitação do cálcio.

Até lá.

Aquário Marinho – PH e a Alcalinidade.

Como já vimos em outro post, a alcalinidade é definida pela quantidade de acido (H⁺) necessário para mudar o PH de uma amostra para um valor específico.

Assim sendo precisamos entender o que pode alterar a relação entre o PH e a alcalinidade, como o dióxido de carbono pode alterar o PH, como a estabilidade da alcalinidade e o PH reagem com o aquário de corais e o que é buffer.

A Alcalinidade e o PH

Para começarmos a descrever isso é preciso entender que para essa matemática os valores relacionados aos Borato, Silicato, Fosfato, Hidróxido e outros elementos não são levados em conta visto que na verdade eles não têm valor significativo para uma análise proporcional, visto que representam menos de 4% do poder da alcalinidade. Enquanto que o bicarbonato e o carbonato representam 96,5% do valor composto da alcalinidade.

A Alcalinidade Carbonato (AC) é definida pela fórmula: AC = [HCO₃^-] + 2[CO₃^--]             

Onde “X” medidas de concentração de carbonatos (CO₃^--) é contado duas vez por contribuir duas vezes na unidade da alcalinidade para cada unidade de concentração. A relação da quantidade de bicarbonato e carbonato para o PH é bem definido se o sistema esta em equilíbrio com a atmosfera. Então temos:

Ac = (K₁K_HPCO2 / [H⁺]) + 2(K₁K₂K_HPCO2 / [H⁺]²)

Obviamente que essa é uma fórmula básica, somente com o intuito de exemplificar a relação do bicarbonato e carbonato.

Outras interações ocorrem para a alteração do PH como CO₂, ácidos e assim por diante.

Bem, vamos ao que interessa.....

O que é BUFFER?

A realidade é que esse termo Buffer ou Buffering não é um termo apropriado para se relacionar com o efeito tampão em um aquário. É bem verdade que esse termo tem sido usado amplamente no mundo da aquariofilia, porém, recentemente têm-se caído em desuso. Embora muitos aquaristas usem bicarbonato de sódio ou carbonato de sódio como suplemento para alcalinidade, na verdade nenhum desses pode ser considerado, verdadeiramente, como buffer para efeito tampão.

O buffer é algo que ajuda a minimizar os efeitos da variação do PH na presença de soluções  ácidas ou bases. Sem o buffer as variações no PH seriam muitas com qualquer adição de soluções acidas ou bases, e como vimos o próprio CO2 pode alterar o PH.

O buffer, ou efeito tampão, é quase sempre constituído por duas partes: bicarbonato de cálcio e carbonato de sódio. Eles em conjunto na água do mar mantêm o PH por volta dos 8,0 – 8,4. Quanto maior for o PH maior a chance de ter precipitação do carbonato de cálcio ou o cálcio propriamente dito e o magnésio.

O mais importante num aquário marinho é que o buffer possua as duas partes, bicarbonato e carbonatos. Esses irão impedir que ocorram variações significativas no PH, e quanto maior a alcalinidade carbonato em um aquário, menor será os efeitos na variação no PH.

Porém, valores muito alto de alcalinidade podem causar dificuldades para alguns corais colorirem, principalmente se estivermos utilizando fonte extra de carbono para as bactérias. Mas isso é um outro assunto.

Sem sombra de dúvida, alcalinidade e PH são uns dos itens mais importantes em um aquário marinho, juntamente com cálcio, temperatura, densidade e incluiria nessa lista também o magnésio.

Para mais informação,

Fonte de matéria - Advanced Aquaristc.

Página: http://www.advancedaquarist.com/2002/5/chemistry

Conhecendo mais sobre Alcalinidade – Aquário Marinho. (Continuação....)

Por que Alcalinidade é importante?

Depois de termos uma visão geral do que é alcalinidade, podemos entender porque a alcalinidade é tão importante para o aquário de recifes de corais.

                Corais e outros organismos depositam carbonato de cálcio em seus esqueletos e outras partem de seus corpos. Para isso, eles geram na superfície cálcio e carbonato através dos cristais de carbonato de cálcio.

                Bem, talvez alguns podem se perguntar: Não seria mais fácil medir a quantidade de carbonatos e de cálcio?

                Pode até ser, porém, não há como medir o carbonato sem cruzar a informação com o PH como um teste de alcalinidade faz e segundo  que os corais podem usar realmente o bicarbonato em vez do carbonato como sua melhor fonte de carbono, separando H⁺ e CO₃^--. Então o que o teste de alcalinidade faz, é medir a quantidade total de bicarbonatos e carbonatos visto que esses elementos compõem a maior parte dos elementos para alcalinidade.

Medidas para Alcalinidade.

                Existem muitas unidades de medição para alcalinidade e isso causa grande confusão. A medida mais usada cientificamente é a mili equivalentes por litro (meq/l) que na prática é a medida da solução de bicarbonato equivalente a 1 milimolar em 1 meq/l de alcalinidade. Uma vez que o carbonato pega dois prótons para cada molécula de carbono, podemos dizer que uma solução de carbonato de 1 milimolar tem uma alcalinidade de 2 meq/l.

                Para converter uma alcalinidade medida em ppm  de CaCO₃ basta dividir por 25 para obter o valor em meq/l.

                Há também o termo alemão dKh, ou simplesmente, KH.  Na verdade esse tipo de testes  medem a alcalinidade total. Assim quando estamos medindo KH estamos medindo na verdade alcalinidade total.

                Para converter KH em meq/l basta dividir KH por 2,8 e se obtém o valor em meq/l.

Na próxima postagem falarei como a alcalinidade interagem com o PH.

Até a próxima....

fonte de matéria: http://www.advancedaquarist.com/2002/2/chemistry

Conhecendo mais sobre Alcalinidade – Aquário Marinho.

Muitos aquaristas sabem que precisam medir a alcalinidade e que ela tem alguma coisa a ver com o carbonato. Mas surgem algumas pergunta interessantes que precisamos dar uma olhadinha de cima para podermos entendemos  o que é alcalinidade e como isso afeta os nossos aquários.

O que é Alcalinidade?

                Alcalinidade é definida em diferentes tipos e diferentes aplicações. De forma geral podemos dizer que alcalinidade é a quantidade de ácido (H⁺) é necessário para baixar o PH para um nível específico.

Alcalinidade Total (AT).

                Alcalinidade total é definida a uma quantidade de ácido necessário para baixar o PH de uma amostra para um ponto onde todo o bicarbonato (HCO₃^-) e o carbonato (CO₃^--) pudessem ser convertidos para acido carbônico (H₂CO₃).

                A fórmula a seguir mostra o que acontece com o bicarbonato e ao carbonato quando o acido é adicionado.

                1 – H⁺ + CO₃ = HCO₃^-

                2 – H⁺ + HCO₃^- = H₂CO₃

                Isso pode acontecer porque independentemente do PH, sempre terão algum bicarbonato e algum carbonato, pois em alguns PH existem suficientes prótons (H+) na solução que se eles forem combinados com os bicarbonatos e os carbonatos presentes na solução, eles poderão serem convertido em acido carbônico.

A Química Natural da Alcalinidade.

               

Espécie Química	Relativa Contribuição para Alcalinidade.
HCO3- (bicarbonato)	89,8
CO3 -- (carbonato)	6,7
B(OH)4   (borato)	2,9
SiO(OH3) (silicato)	0,2
MgOH+ (monohidroxilante de magnésio)	0,1
OH- (hidróxido)	0,1
HPO4 – e PO4 – (fosfato)	0,1

                As principais espécies químicas que contribuem para a alcalinidade da água marinha são os bicarbonatos e carbonatos.  A tabela acima (Frank Millero; 1996) mostra a contribuição para alcalinidade dos maiores construtores da alcalinidade na água marinha em PH 8.

                Outras espécies podem contribuir em certas situações onde haja regiões anóxicas como os NH₄⁺ (amônio) e HS^- (sulfeto).

(Continua....)