Acidez o pH, reserva alcalina y capacidad tampón del agua del acuario : Manual experto de acuariofilia y acuariología
pH : acidez, neutralidad, o pH, reserva alcalina y capacidad tampón
El examen físico (color + olor + sabor) del agua durante un análisis hidrobiológico siempre va acompañado de una medición de lo que se llama potencial de hidrógeno (o pH). Esta medición proporciona, junto con otros datos, una indicación inicial de las cualidades fisicoquímicas y biológicas del agua.
Importante : Por tanto, un agua dulce continental debe ser, y preferiblemente permanecer, cristalina, incolora, inodora, insípida y, a ser posible, cercana a la neutralidad.
Curva y escala del pH en función del NaOH :
La curva de pH es de tipo logarítmico : varía muy rápidamente alrededor del punto central, el neutro con pH = 7,0.
Medición del pH
El pH se mide mediante un método eléctrico preciso o un método colorimétrico, especialmente con un test de pH. Muy esquemáticamente, se traduce el número de iones Hidrógeno (H+) presentes en el medio y decimos que un pH es neutro cuando este número es igual al de los iones hidróxido (OH-) e igual a 0,000001 mg/l, que se escribe más fácilmente como pH 7. El agua ácida contiene más iones hidrógeno con un máximo que teóricamente puede alcanzar 1 g/l, que se escribe como pH 0. Por el contrario, el mínimo de iones hidrógeno se alcanza con un pH de 14. Por definición matemática simplificada, el pH es el resultado de un logaritmo, cambiado de signo, de la concentración, expresada en gramos por litro, en iones H+ del medio.
Digamos de inmediato que estos valores extremos (0 y 14) sólo pueden alcanzarse en soluciones químicas de ácidos fuertes o bases fuertes y que la mayoría de las reacciones biológicas de la vida tienen lugar a un pH cercano a la neutralidad.
También hay que recordar que cada vez que cambiamos una unidad de pH la acidez aumenta (o disminuye) 10 veces respecto al valor anterior. Entonces, el agua a pH 6 es 10 veces más ácida que el agua a pH 7, y el agua a pH 9 es 10×10 = 100 veces más básica que el agua a pH 7.
Muchos factores físicos (iluminación, temperatura), químicos (dióxido de carbono, oxígeno disuelto) y biológicos (vegetación, población) influyen en el pH y viceversa.
Por lo tanto, el pH puede considerarse un buen indicador de un determinado equilibrio químico y biológico del agua en general y de un acuario en particular. Es por esta razón que su medición es de interés en acuariofilia.
Sin embargo, el pH no debe considerarse una panacea, sino más bien un indicador que dice "estás en el camino correcto" o "estás en la pendiente equivocada". En general, es necesario realizar 2 pruebas diarias siguiendo este protocolo para comprobar el pH de un acuario.
El pH en los acuarios continentales de agua dulce
El pH del agua de mar, conocido y estabilizado por las sales presentes en el agua, requiere poco control. Como ejemplo podemos citar el caso de las aguas particularmente blandas y altamente ácidas de ciertos afluentes del Amazonas. Un pH de 4,5 a 5 es completamente normal aquí. Este pH tan bajo se debe a unos ácidos húmicos débiles, y como estamos en un entorno desprovisto de elementos tampón (caliza en particular), el más mínimo ácido se disocia fuertemente y el pH baja significativamente y de forma natural sin ningún efecto sobre los peces. Se trata de un factor ecológico como cualquier otro y al que están acostumbrados.
Sin embargo, en un acuario, especialmente con agua de dureza media a alta, es mucho más anormal tener un pH tan bajo y los ácidos fuertes son, con mayor frecuencia, la causa de la caída observada. Tampoco es raro ver peces protestando, negándose a comer y actuando de forma inusual.
Las lecturas de pH deben tomarse siempre a la misma hora todos los días para que sean significativas. Sin un medidor de pH registrador, se debe establecer una curva nictemérica tomando una lectura poco antes de encender las rampas de iluminación y luego justo antes de apagarlas : estas dos mediciones, justo antes y justo después de encender un acuario, tienen prioridad en cualquier otro momento del día para medir el pH.
Interacciones biológicas con el pH del agua
Sabiendo también que la mayoría de los fenómenos biológicos ocurren normalmente entre pH 6 y pH 8, cualquier variación anormal, respecto a un valor medio dado, más o menos característico del equilibrio deseado del acuario, significa una modificación de su estabilidad y debe provocar una revisión de la instalación, una modificación de la población o un análisis más profundo del entorno.
Digamos inmediatamente que, en la mayoría de los casos, estos problemas se pueden evitar con renovaciones periódicas o, preferiblemente, lentas y regulares del agua, una población razonable y una distribución no demasiado abundante de alimentos.
Si insistimos un poco en estos datos que pueden parecer complejos (y realmente lo son) es para animar a los acuaristas interesados a no infringir excesivamente ciertas leyes físicas y biológicas que rigen las relaciones de los seres vivos con su entorno.
Así que no debemos olvidar que una fuente muy importante de acidez en un acuario está directamente relacionada con el dióxido de carbono liberado por los peces. Ya hemos discutido esto en relación con el oxígeno disuelto y los fenómenos respiratorios. El dióxido de carbono liberado se disuelve, por supuesto, en el agua, como muchas otras sustancias. ¡Se disuelve aún más fácilmente que el oxígeno ! ¡También es tóxico para los peces ! Afortunadamente, existen varias formas de eliminarlo.
pH y CO2 : ¡entrelazados !
Una parte se elimina automáticamente al combinarse con agua para producir ácido carbónico. Este ácido carbónico se disociará parcialmente y liberará iones de hidrógeno y, por lo tanto, reducirá el pH. Una parte importante de este ácido reaccionará con la piedra caliza presente en el ambiente para formar bicarbonato de calcio soluble. Y aquí encontramos la dureza temporal (KH), ligada a los carbonatos, que cumplirá el papel de tampón impidiendo que se forme demasiado ácido carbónico a partir del dióxido de carbono eliminado por los peces y bajando el pH.
El dióxido de carbono queda parcialmente atrapado de alguna manera por el carbonato de calcio (piedra caliza) en forma de bicarbonato de calcio soluble.
En la naturaleza, fenómenos idénticos explican la dureza del agua. El agua que se evapora sobre el mar es agua “destilada”, por así decirlo, y está completamente desmineralizada.
Cuando llueve, las gotas de agua, al pasar por la atmósfera, quedan parcialmente cargadas de dióxido de carbono. Al filtrarse a través de las capas superficiales, el agua también encuentra el CO2 eliminado por los microorganismos que allí se desarrollan. Si luego entra en contacto con rocas calizas, el ácido carbónico así formado atacará la piedra caliza y el bicarbonato de calcio soluble terminará en solución en el agua.
Si, bajo ciertas condiciones ambientales y de presión favorables prevalecientes en las capas profundas del suelo, el dióxido de carbono excede la presión atmosférica, se puede encontrar una cantidad significativa de bicarbonato en solución. Además, cuando dicha agua sale a la superficie, perderá repentinamente parte de su dióxido de carbono y precipitará de nuevo carbonato de calcio (caliza) (fuente petrificante).
Se trata de un fenómeno similar al que se produce al hervir agua o, en un acuario, cerca del elemento calefactor. Al calentar el agua se elimina el dióxido de carbono disuelto unido al bicarbonato de calcio. Precipitados de piedra caliza (o carbonato de calcio). En ausencia de caliza, el pH varía fácilmente.
Por último, un fenómeno comparable se produce a veces en ciertos acuarios ricos en plantas e intensamente iluminados por el sol (o por una iluminación artificial) : las plantas corren el riesgo de absorber todo el CO2 disuelto y luego el ligado al bicarbonato de calcio, lo que provoca la precipitación de la caliza y un aumento del pH.
La elevación excesiva del pH también promueve la eliminación de CO2 disuelto; ¡Por encima de un pH de 8,5 ya no hay CO2 libre en el agua ! Aquí encontramos un valor de pH más alto que es mejor no superar.
Sin embargo, en un acuario nuevo, sobre todo en aguas continentales, el pH sube fácilmente, y esto es normal, hasta valores cercanos a 8,5, a veces incluso superándolos. No hay necesidad de preocuparse demasiado por esto, ya que el agua nueva del grifo tiende a estar saturada de bicarbonato. Para superar este problema ligado a la calidad del agua del grifo, se deberá utilizar preferentemente agua osmotizada.
La cadena de todos estos procesos hace que el aficionado corra el riesgo de encontrarse ante complicaciones inesperadas que podrían desanimarlo. Ante problemas agudos realmente ligados a la puesta en servicio de un nuevo acuario y, pensando que había acumulado errores, borra todo (vaciado, limpieza, desinfección completa del acuario, arena, etc.) y empieza de nuevo... solo para volver a encontrar los mismos problemas unas semanas más tarde. Completamente decepcionado, corre el riesgo de abandonarlo todo, aunque un poco de paciencia y método le habrían permitido superar la etapa un tanto difícil del encargo.
Como acabamos de ver, el exceso de CO2 puede eliminarse en parte mediante la formación de ácido carbónico, a su vez neutralizado.
Estos fenómenos muestran la estrecha relación entre KH (TAC), pH y CO2 hasta tal punto que en agua dulce y en ausencia de filtración de turba, podemos deducir, de la medición precisa de 2 parámetros, el valor del 3ésimo, (este es el caso en particular del CO2, cuya medición directa no es fácil de lograr).
El límite superior generalmente aceptado es 60 mg/l de CO2. Para un KH dado, podemos por tanto fijar el límite inferior del pH que no debe ser transgredido.
Cabe señalar que la mezcla y la aireación tienen una doble función : reoxigenar el agua y eliminar el exceso de CO2. También contribuyen a mantener un buen equilibrio y pH.
Explicaciones sobre los métodos de medición del pH
Métodos colorimétricos : solo mencionaremos los indicadores de papel para el registro. Su uso no tiene ningún valor en acuariofilia, ya que el medio está demasiado diluido y no está suficientemente tamponado.
Método electrométrico : este método, riguroso y muy práctico, tiene el inconveniente de ser costoso. Sin embargo, la compra de un medidor de pH (algunos modelos adecuados para acuarios deberían ser asequibles) está justificada a nivel de un laboratorio, un minorista o una asociación/club. Dado que el pH debe medirse preferiblemente "in situ", para evitar modificar los equilibrios iónicos, el dispositivo debe ser portátil. En caso contrario, el agua deberá recogerse en una botella de vidrio o plástico limpia, bien llena y bien tapada, siendo el transporte desde el lugar de muestreo hasta el lugar de medición lo más breve posible.
En agua de mar, se recomienda el uso de un electrodo especial, que tiene en cuenta los errores producidos por el ion Sodio.
También es importante recordar comprobar periódicamente la fiabilidad del medidor de pH y calibrarlo si es necesario midiendo el pH de una solución ácida o básica de valor conocido, que se puede encontrar en tiendas de productos de laboratorio.
¿Corregir el pH de un acuario ? Disminuir, aumentar
Existen métodos químicos y artificiales para corregir el pH. Sólo los mencionaremos a modo de constancia, no siendo recomendable su uso salvo en casos especiales (intoxicación por amoniaco por ejemplo).
Para aumentar el pH del agua dura, puedes utilizar bicarbonato de sodio.
Para reducir el pH del agua dura, se puede utilizar fosfato ácido de sodio.
Es mejor prevenir que curar y tratar la causa no los efectos. Un acuario bien cuidado debe tener un pH cercano a neutro o ligeramente ácido si es agua blanda, ligeramente alcalino si es agua dura (debido al poder amortiguador de la piedra caliza, que comentamos anteriormente). El agua de mar debería tener un pH significativamente más alto (alrededor de 8) debido a una "reserva alcalina" particularmente alta debido a la abundancia de sales disueltas.
También son sospechosas el agua blanda con un pH alcalino (significativamente > 7) o el agua dura con un pH ácido 7 (significativamente < 7).
Para reducir el pH del agua blanda (acidez favorable al desove de ciertas especies) es aconsejable filtrarla con turba. Pero es completamente inútil filtrar el agua dura a través de turba para acidificarla. En primer lugar, el proceso será ineficiente debido al bajo porcentaje de acidificación de la turba y la alta capacidad de amortiguación del agua dura. Entonces porque no es normal ni antibiótico tener agua dura y ácida.
El interés esencial de la turba para la química del agua es que proporciona al agua blanda una cierta capacidad de amortiguación ácida. En otras palabras, acidifica el agua blanda y garantiza una cierta estabilidad a esta acidez. Esta propiedad también se puede utilizar para comprobar la calidad de la turba. Para ello se filtran durante 24 horas uno o dos litros de agua muy blanda o desmineralizada, cuyo pH se ha medido previamente, sobre una muestra de 100 a 200 cm3 de turba. Este último se mide nuevamente al final del experimento. Luego se deja reposar el agua durante 24 a 48 horas. A continuación se realiza una tercera medición del pH; si la turba es de buena calidad y tiene cierta capacidad tampón ácida, el valor indicado por la tercera medición debe ser idéntico a la segunda, siendo ambos valores, por supuesto, ácidos.
Notas sobre el pH
Recordemos aquí que al medir el pH, es la concentración de iones H+ lo que estamos evaluando. Ahora bien, estos iones H+ provienen de la disociación de un ácido más o menos fuerte. Por tanto sería interesante conocer el anión correspondiente. El anión Cl- (cloro) disociado junto con H+ del ácido clorhídrico (HCl) no tiene la misma importancia en la fisiología de los organismos presentes en el acuario que el anión NO2 (ácido nítrico HNO3) como ácido orgánico débil.
Entonces, para un mismo pH, pH 4 para tomar un caso extremo, no hay peligro si se trata de un ácido húmico por ejemplo, mientras que esto no es así en absoluto si se trata de un ácido mineral como el ácido clorhídrico entre otros.