Qualche domanda chimica

[autobeagle2001]

Ciao a tutti e buona Pasqua! Sono un ragazzo di quinta superiore e quest'anno ho la temutissima maturità. La mia tesina sarà dedicata alla biologia dell'acquario d'acqua dolce e quindi (purtroppo) devo affrontare anche gli argomenti della chimica dell'acqua. Apro questo topic in modo da poter postare qui i dubbi che mi sorgono e che magari voi riuscite a risolvere.

Premetto che per i valori chimici sto usando un libro di cui persone esperte hanno garantito l'attendibilità.
Partiamo con le prime tre domande:

1 Non ho ben capito per quali meccanismi chimici, al calare della durezza temporanea, si acidifica il ph

2 non capisco per quali principi chimici al salire del valore del ph, lo ione ammonio si riconverte in ammoniaca.

3 Non capisco poi questa affermazione che il libro fa, parlando di possibi aumenti temporanei di ph: "aumento di ph (causato ad esempio dall'immissione di grosse quantità di cibo, che hanno favorito lo sviluppo di CO2 proveniente dalla respirazione batterica)". Io non la capisco questa affermazione: l'aumento di co2 nell'acqua dovrebbe causare un abbassamento del ph. Anche perchè la co2 a contatto con l'acqua genera acido carbonico (H2CO3) che dovrebbe andare a saturare parte degli ioni calcio presenti nell'acqua e dovrebbe aumentare il numero di icrogenioni, facendo così calare il ph. Qualcuno mi può spiegare il senso dell'affermazione? Sicuramente non è un errore di stampa (cioè al posto di aumento, abbassamento), perchè a questa affermazione segue quella che dice che con l'aumento del ph c'è una conversione di ioni ammonio in ammoniaca.

Grazie!
Buona Pasqua

[Agro]

Bel argomento, provo a darti qualche risposta.

1) Se approfondisci il discorso del effetto tampone vedrai che ogni coppia di sostanze tende a stabilizzare il ph su un valore caratteristico, riducendo il kh questo effetto viene quindi e più facile spostare il ph, addirittura se si usa la torba gli acidi umici sono in grado di creare sistemi tampone a ph molto bassi.

2) l'ammoniaca e l'ammonio formano un sistema tampone, in ambiente acido si forma ammonio che e una base se in ambiente acido ammoniaca e acqua.

3)Non la capisco pure io, amgari puoi dire il titolo del libro.

Per maggiori approfondimenti chiedi a Scriptors ;-)

[MarcoA]

Visto che sei di prima superiore dovresti avere un po' di dimestichezza con le reazioni. Te ne metto un paio su cui riflettere:


H+ + HCO3- + CaCO3 → Ca(HCO3)2
NH4+ → H+ + NH3 | H+ + OH- → H2O
CO2(g) + H2O(l) → H2CO3 → H+ + HCO3-

Nota come nella 1. l'H+ (che abbassa il pH) sparisce nella molecola e non da più pH.
Siccome la CO2 è solubile (vedi reazione 3.) e abbassa il pH, se tu hai pochi carbonati il tampone si interrompe prima e la CO2 acidifica l'acqua prima. L'acqua demineralizzata ha un pH sovente inferiore a 7 perchè basta pochissima CO2 ad acidificare.


A pH superiori a 7 lo ione ammonio si comporta da acido, cedendo l'H+ che va a consumare gli OH-, responsabili del pH basico. Anzi, possiamo dire che sono proprio gli OH- che strappano l'idrogenione (H+) dall'ammonio per formare acqua. Anche questo è un tampone e superato il pH 7 all'aggiunta di qualunque base il pH resta fermo fintanto che si consumano tutti gli ioni ammonio.



Non trovo spiegazioni neanche io per le affermazioni della 3. Ti ho messo la reazione di dissoluzione che avviene in acqua e che spiega perchè all'aumentare della CO2 diminuisce il pH. Tra l'altro io sapevo che i batteri nitrificatori hanno una reazione basata sull'ossidazione dell'azoto non del carbonio, producendo HNO2 e HNO3, ma questo acidifica anch'esso l'acqua. Ma non sono un biologo e non conosco a fondo le reazioni batteriche.

[autobeagle2001]

Vi ringrazio per le risposte. Non riesco però a capire bene l'effetto tampone dell'acido carbonico in acqua dell'acquario, me lo potreste spiegare?

E se qualcuno poteva spiegarmi/approfondire questo argomento:
Tra l'altro io sapevo che i batteri nitrificatori hanno una reazione basata sull'ossidazione dell'azoto non del carbonio, producendo HNO2 e HNO3, ma questo acidifica anch'esso l'acqua.

Grazie!

[fabiosca60]

3) l'innalzamento del pH è generato dalle normali reazioni che avvengono in vasca, la "normale" ossidazione delle proteine (la nitrificazione) è un processo acidofilo, nel senso che i nitrati sono l'anione (parte della molecola a carica negativa) dell'acido nitrico, quindi tanto più elevati sono i nitrati, e tanto maggiore di conseguenza è l'acidità indotta dal filtro.

Poi c'è il DOC (acronimo inglese del carbonio organico solubile) che altro non è che la mineralizzazione delle sostanze vegetali che produce tra l'altro una serie di acidi organici carbossilici, gli acidi umici e fulvici che però presentano un pH solo debolmente acido data la bassa dissociazione.

Da non tralasciare l'eventuale utilizzo di carbone attivo, che di sua natura possiede un pH variabile da poco basico a molto basico, nonchè la presenza di rocce carbonatiche che portando in soluzione bicarbonati svolgono un'azione alcalinizzante.

Per finire c'è il metabolismo delle piante a svolgere un'azione alcalinizzante, che è composto da più semireazioni, provo a spiegare in maniera primitiva, in caso ci verranno in aiuto i biologi.
La clorofilla "a" genera una ferroproteina che genera nicotinammide adenina dinucleotide fosfato forma ridotta (più semplicemente NADPH), mentre la clorofilla "b" estrae ossigeno dall'acqua generando acidità:
H2O = 2H+ + 1/2O2 + 2e-
acqua = ioni idrogeno acidi + ossigeno + elettroni

Ma fin qua abbiamo riscontrato solamente la produzione di acidità, e adesso entra in campo il ciclo di Calvin, detto fase oscura non perchè avviene al buio, ma perchè sfrutta l'energia prodotta nelle semireazioni precedenti.
Partendo da zuccheri a 5 atomi di carbonio, l'enzima RuBisCo (la cui attività è promossa dall'aumento del pH e dal magnesio) che funge da catalizzatore fissa un atomo di carbonio proveniente dalla CO2, generando uno zucchero a 6 atomi di carbonio, il fruttosio dal quale si forma il glucosio, che in seguito si spacca in due molecole a 3 atomi di carbonio.
Ognuna di esse cattura un atomo di idrogeno (ione acido) dall'NADPH, consumando di conseguenza acidità ed innalzando il pH.

Ora ho semplificato il tutto, altrimenti non sarei stato in grado di spiegarlo, ma in acquari molto piantumati dove il ciclo di Calvin svolge una parte importante, e magari con pochi pesci e frequenti cambi di acqua dove i nitrati sono quindi bassi e l'anione nitrato è basso, il bilanciamento di quanto detto prima contribuisce ad aumentare il pH portandolo nel campo alcalino.

[autobeagle2001]

Grazie a tutti!
Alla fine la tesina è venuta di 40 pagine più video e foto dei miei acquari. La tesina è piaciuta è sono uscito con 90. Devo dire che sono molto soddisfatto.
Grazie ancora!