CO2, pH e KH: spiegazione semplice dell'effetto-tampone

Scritto da Rox il . Postato in Chimica dell'acquario

L'effetto tampone, che lega il pH allla CO2 in funzione del KH (durezza carbonatica) è uno degli argomenti più dibattuti sui forum di acquariofilia.
Quasi sempre, tale fenomeno viene spiegato da esperti, che ricorrono a formule chimiche, reazioni dell'acido carbonico, ioni dell'idrogeno che si legano qua e là... come se parlassero tra scienziati.

In realtà, c'è una spiegazione estremamente semplice, che ho già utilizzato quando frequentavo un altro forum, per spiegare cosa succede nel nostro acquario.
Esiste, infatti, un esempio molto intuitivo, comprensibile da chiunque.

L'uomo che spinge la cassa

Tutto comincia da questo simpatico disegno, dove vediamo un uomo che cerca di spostare una cassa...

Immagine realizzata da Gianni86, che ringrazio.

Il suo sforzo è ostacolato da una molla, fissata contro un muro, che oppone resistenza allo spostamento.
La posizione della cassa dipenderà, pertanto, da due fattori:

  • La forza con cui l'uomo cerca di spingerla
  • La resistenza prodotta dalla molla

Per avere la cassa un po' più a sinistra, la prima idea sarebbe quella di spingere più forte. Ma non è l'unica soluzione.
In alternativa, si potrebbe intervenire sulla molla, sostituendola con una più cedevole.
Così facendo, la cassa verrebbe a trovarsi più vicino al muro, anche se la forza applicata dall'uomo restasse inalterata.

Come si sposta la cassa... nell'acquario!

Cerchiamo, a questo punto, di applicare l'esempio citato ai valori chimici del nostro acquario: pH, KH e quantità di CO2 disciolta.

Per prima cosa ripropongo la stessa illustrazione, in modo da continuare la lettura senza scorrere continuamente la pagina:

Come si vede dalle scritte nel disegno, dobbiamo pensare che la posizione della cassa sia il nostro pH.
La CO2 è l'uomo che spinge, e tende a portare l'acqua su valori acidi.
I carbonati (ovvero il KH) oppongono resistenza con la loro alcalinità, proprio come la molla.

Sembra ovvio che per abbassare il pH si debba erogare più CO2, come se l'uomo spingesse più forte...
...Ma avete già capito che non è necessariamente così!
Possiamo ottenere lo stesso effetto acidificante senza aumentare l'erogazione, ma abbassando la durezza carbonatica dell'acqua.

Un KH più basso, infatti, equivale ad un indebolimento della molla. Si assisterebbe ad una riduzione del pH con la stessa CO2 di prima.

Ovviamente, il ragionamento vale anche al contrario.
Se volessimo la cassa più a destra, nonostante un uomo forzuto che spinge come un camion, potremmo piazzarle dietro una molla più robusta, che opponga una maggiore resistenza.
In questo caso, anche con una forza erculea, l'uomo non riuscirà a spostarla più di tanto.

Anche in questo caso dovreste aver già capito la traduzione in "acquariese": aumentando parecchio il KH, non riusciremmo a scendere su pH acido (se non di pochissimo) anche se erogassimo una montagna di CO2.

E se l'uomo si stanca?

Com'è noto, la CO2 non dura per sempre.
Le bombole si esauriscono, ogni tanto, così come lo zucchero per chi usa i sistemi a lieviti.

Possiamo paragonare la fine di una bombola alla stanchezza dell'uomo, che ad un certo punto non riesce più a spingere.
Quando questo accade, la cassa non si sposta subito a destra. Ci mette un po', perchè frenata dall'attrito con il pavimento.
Questo significa che il nostro amico riesce a farsi dare il cambio da un collega, prima che lo spostamento diventi significativo.

Traduzione: se la bombola si esaurisce, il pH non si alza istantaneamente; lo fa in modo graduale, che di solito richiede qualche ora.
Abbiamo quindi tutto il tempo di sostituire la bombola (o preparare zuccheri e lieviti) prima che i valori dell'acqua diventino inaccettabili.

Conclusione

Questo articolo non è dedicato solo ai principianti, ma a tutti quelli che fino ad oggi avevano cercato spiegazioni sull'effetto-tampone, sentendosi rispondere con termini scientifici e formule chimiche.

Spero di essere riuscito a dare una mano, ma se non ci fossi riuscito, venite a fare domande sul forum.
Voglio ricordare che la registrazione è libera, gratuita e rapida.