[Tarlo]

Ho cercato di fare chiarezza raccogliendo i vari articoli sul metodo Balling.
Domani posterò un riassunto così da semplificare il tutto!

METODO BALLING
E' un metodo per reintegrare calcio, magnesio e carbonati consumati nello sviluppo dello scheletro delle forme viventi in acquariologia.
Messo a punto da Hans-Werner Balling, questo metodo permette di reintegrare il consumo dei tre elementi senza alterare l'equilibrio ionico dell'acqua marina.
Nel sistema originale vengono utilizzati cloruro di calcio, cloruro di magnesio e idrogeno carbonato di sodio (bicarbonato di sodio) in proporzioni calcolate a partire dal peso molecolare di ogni elemento, in modo tale che si liberano Ca++, Mg++ e HCO3- (rispettivamente ione calcio, magnesio e carbonato) che vanno a formare i complessi CaCO3 (carbonato di calcio) e MgCO3 (carbonato di magnesio), costituenti principali dello scheletro di coralli ed altri esseri viventi. Mentre, Na+ e Cl- (ione sodio e cloro) si legano a formare NaCl (cloruro di sodio) costituente principale (circa il 70%) dei sali marini.
- Unità di misura
milliequivalente = esprime l'attività chimica o potere di combinazione di una sostanza relativamente all'attività di 1 mg di idrogeno.(1 mEq è rappresentato da 1 mg di idrogeno, 23 mg di sodio, 39 mg di potassio, 20 mg di calcio e 35 mg di cloro).
1mEq = (mg. x valenza) / peso atomico
(mEq x peso atomico) / valenza = mg
mole = peso atomico (elemento di riferimento è il carbonio il cui peso atomico corrisponde a 12 grammi) in grammi.
mmole = peso atomico in milligrammi
Legge di Avogadro - uguali volumi di gas a temperatura e pressione costante contengono esattamente lo stesso numero di atomi o molecole (6,022 x 1023 = 1mole)
CALCIO
1 mole di calcio = 40,08 grammi (peso atomico del calcio espresso in grammi)
Si utilizza solitamente il calcio cloruro che si trova sotto tre forme: anidro, diidrato e esaidrato. Il primo è la forma più pura e utile, la seconda contiene 2 molecole di acqua, il terzo ne contiene 6.
- Calcio cloruro anidro (CaCl2)
1 mole di cloro = 35,5 grammi
Cl- x 2 = 35,5 x 2 = 71 g
Ca++ = 40,08 g
1 mole di CaCl2 = 71 + 40,08 = 111,08 g = 111,1 g
- Calcio cloruro diidrato (CaCl2 + 2H2O)
1 mole di idrogeno = 1,008 grammi
1 mole di ossigeno = 15,9994 grammi
H+ x 2 = 2,016 g
2H2O = (2,016 + 15,9994) x 2 = 18,0154 x 2 = 36,0308 g
1 mole di CaCl2 + 2H2O = 111,08 + 36,0308 = 147,1108 g = 147,1 g
- Calcio cloruro esaidrato (CaCl2 + 6H2O)
1 mole di CaCl2 + 6H2O = 111,08 + (18,0154 x 6) = 111,08 + 108,0924 = 219,1724 g = 219, 2 g
Il calcio cloruro ha un'elevatissima solubilità in acqua (indice di solubilità = 500 g/l ca. a 293° K) e dà luogo ad una soluzione stabile, la cui conservazione è pressoché illimitata.
Ora, sciogliendo 111,1/147,1/219,2 g di CaCl2 (anidro, diidrato, esaidrato) in 1 litro di acqua di osmosi, otterremo una diluizione che contiene 40,08 g di Ca, ovvero 40,08 mg/ml di soluzione.
Conoscendo la capacità netta dell’acquario, possiamo determinare la quantità della soluzione da aggiungere
Ca da integrare (mg/l) = contenuto ottimale (mg/l) – contenuto misurato (mg/l)
Soluzione da integrare (ml) = Ca da integrare(mg/l) x capacità netta vasca (l) / concentrazione della soluzione (mg/ml)
Ipotizzando, però, un aumento prudenziale di max. 20 mg/l ogni 100 litri di acqua nelle 24 ore, se la quantità di Ca da integrare è maggiore di 20 mg/l, sarà
Soluzione massima da integrare (ml/die) = Soluzione da integrare (ml) x 20 (mg/l) / Ca da integrare (mg/l)
Per ogni atomo di calcio che si integra, si va ad aggiungere 2 atomi di ione cloro (Cl-).
CaCl2 ↔ Ca++ + 2Cl-
Si viene, quindi, a creare uno sbilanciamento nell’equilibrio ionico dell'acqua che, a lungo andare, può causare problemi agli abitanti.
ALCALINITA’
Il metodo migliore per riequilibrare il tutto consiste nel far legare lo ione cloro in un composto stabile, quale è il sodio cloruro (NaCl), il sale maggiormente rappresentato in soluzione nell’acqua marina!
Il sodio può essere fornito dal sodio idrogeno carbonato o sodio bicarbonato (NaHCO3) o dal carbonato di sodio o soda (Na2CO3), entrambi con un indice di solubilità pari a 220 g/l a 293° K.
Si usano questi composti perché entrambi influenzano la cosiddetta durezza carbonatica o alcalinità che permette l’assimilazione (per precipitazione biotica) da parte degli organismi marini di calcio carbonato, costituente principale del loro endoscheletro. Hanno impatto anche sul pH e, precisamente, il sodio carbonato in termini di incremento, il sodio bicarbonato in riduzione.
- Sodio bicarbonato (NaHCO3)
1 mole di sodio = 23 grammi
1 mole di carbonio = 12 grammi
O-- x 3 = 15,9994 x 3 = 47,9982 g
1 mole di HCO3- = 1,008 + 12 + 47,9982 = 61,0062 g
1 mole di NaHCO3 = 23 + 61,0062 = 84,0062 g = 84 g
- Sodio carbonato (Na2CO3)
1 mole di CO3-- = 12 + 47,9982 = 59,9982 g
1 mole di Na2CO3 = (23 x 2) + 59,9982 = 105,9982 g = 106 g
La reazione sarà data, secondo le seguenti formule bilanciate:
CaCl2 + 2NaHCO3 ↔ Ca(HCO3)2 + 2NaCl
CaCl2 + Na2CO3 ↔ CaCO3 + 2NaCl
da cui si ricava che per ogni mole di CaCl2 utilizzata dovremo aggiungere 2 moli di NaHCO3 o 1 di Na2CO3 per formare 1 mole di Ca(HCO3)2 o 1 di CaCO3 e 2 moli di NaCl, da tener conto per l'innalzamento della salinità.
Inoltre, considerando che.
1° dkH = 21,76 mg/L di HCO3- = 10,7 mg/L di CO3--
sciogliendo (84 x2) = 168 g di sodio bicarbonato o 106 g di sodio carbonato in un litro di acqua di osmosi, otterremo una diluizione che contiene in termini di durezza carbonatica
(61,0062 g di HCO3- x 2) / 0.02176 =5607,1875° dkH
(59,9982 g di CO3--) / 0,0107 = 5607,3084° dkH
ovvero una soluzione di cui 1 ml è in grado di innalzare la durezza carbonatica di ~ 5,6° dkH per litro.
Volendo fornire alcalinità per un 60% da bicarbonati e per il restante 40% da carbonati dovremo utilizzare la seguente formula:
(168 g x 0.6) NaHCO3 + (106 g x 0.4) Na2CO3 = 100.8 g di NaHCO3 + 42.4 g di Na2CO3
che forniranno, rispettivamente,
(61,0062 g HCO3- x 0,6) x 2 / 0.02176 = 3364,3125° dkH
(59,9982 g di CO3-- x 0,4) / 0,0107 = 2242,9234° dkH
che sommati daranno 5607,2359° dkH.
Pertanto, sciogliendo 100, 8 g di NaHCO3 e 42.4 g di Na2CO3 in un litro di acqua di osmosi, otterremo la stessa soluzione di cui 1 ml è in grado di innalzare la durezza carbonatica di ~ 5,6° dkH per litro.
Ultimo scoglio è il basso indice di solubilità del bicarbonato di sodio che non consente di portare in sospensione tutto il preparato. Per ottenere ciò, pertanto, è consigliabile sciogliere le predette quantità dei due sali in 2 litri di acqua osmotica, per ottenere una soluzione di cui 1 ml è in grado di innalzare la durezza carbonatica di ~ 2,8° dkH per litro.
In conclusione, conosciuta la quantità di soluzione di Ca da reintegrare (in rapporto al litraggio della vasca ed al limite di incremento nelle 24 h), la quantità di soluzione per l’alcalinità da aggiungere è
Soluzione per kH da integrare (ml) = Soluzione massima di Ca da integrare (ml) x 2
in grado di incrementare di 2,8° dkH per litro, l’alcalinità della vasca.
Molti autori consigliano un aumento prudenziale max di 0,25 mEq/l (1° dKH) per ogni 100 litri, in 24 ore.
L’uso di questo metodo comporta, come già accennato, un incremento della salinità per via della formazione di NaCl. Questo inconveniente può essere risolto utilizzando, per i cambi d’acqua (gli Autori suggeriscono con cadenza settimanale), un sale che ne sia privo (in commercio viene indicato come tale quello della Tropic Marine).
L’alternativa consiste nell'aggiunta di sale senza NaCl, in dosi proporzionate all'aggiunta di Calcio e Carbonati, per mantenere la porzione ionica del sistema stabile.
BILANCIAMENTO IONICO
Dalla reazione dei carbonati e bicarbonati risulta la formazione di 2 moli di NaCl.
1 mole di NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g
Nel bilanciamento sarà 58,5 x2 = 117 g di questo sale.
Hans Balling suppone che la maggior parte dei sali sintetici in commercio abbia un contenuto di NaCl pari al 70 %.
Quindi per saper esattamente quanti grammi di sale senza NaCl dobbiamo aggiunger dobbiamo avvalerci di nuovo delle proporzioni e dei fattori di conversione prima usati e da quello che viene fuori se ne calcola il 30%, che sarà la porzione di sale da aggiungere senza la parte salina.
MAGNESIO
In questa versione non viene utilizzato il cloruro di magnesio (per ovviare all’ulteriore sbilanciamento ionico tra Na e Cl), ma il solfato di magnesio che solitamente si trova in forma esaidrato o eptaidrato, contenente rispettivamente 6 e 7 moli di H2O.
- Solfato di magnesio esaidrato (MgSO4 + 6H2O)
1 mole di magnesio = 24,3 grammi
1 mole di zolfo = 32,06 grammi
1 mole di MgSO4 + 6H2O = 24,3 + 32,06 + (15,9994 x 4) + (18,0154 x 6) = 56,36 + 63,9976 + 108,0924 =
= 228,45 g
- Solfato di magnesio eptaidrato (MgSO4 + 7H2O)
1 mole di MgSO4 + 7H2O = 56,36 + 63,9976 + (18,0154 x 7) = 120,3576 + 126,1078 = 246,4654 = 246,5 g
Il Solfato di Magnesio, sia nella forma esa che eptaidrato, ha una elevata solubilità (indice di solubilità pari a 710 g/l a 293° K)tanto che si possono tranquillamente raddoppiare le dosi di soluto, in modo da contenere la quantità di soluzione da aggiungere.
Pertanto, sciogliendo 456,9 / 493 g di Solfato di magnesio esaidrato o eptaidrato in 1 litro di acqua di osmosi, otterremo una soluzione che contiene 48,6 g di Mg, ovvero 48,6 mg/ml di soluzione.
Conoscendo la capacità netta dell’acquario, possiamo determinare la quantità della soluzione da aggiungere
Mg da integrare (mg/l) = contenuto ottimale (mg/l) – contenuto misurato (mg/l)
Soluzione da integrare (ml) = Mg da integrare(mg/l) x capacità netta vasca (l) / concentrazione della soluzione (mg/ml)
Ipotizzando, anche per il Mg un aumento prudenziale di max. 50 mg/l ogni 100 litri di acqua nelle 24 ore, se la quantità di Mg da integrare è maggiore di 50 mg/l, sarà
Soluzione massima da integrare (ml/die) = Soluzione da integrare (ml) x 50 (mg/l) / Mg da integrare (mg/l)