QUÍMICA DEL AGUA DEL LAGO TANGANYIKA: SALES

[Jorge]

QUÍMICA DEL AGUA DEL LAGO TANGANYIKA

Autor: Jorge Bravo

1. COMPOSICIÓN REAL

La primera publicación de las sales que se encuentran disueltas en el agua del Lago Tanganyka la hizo P. Brichard.

Esta es la lista de las sales y su concentración:

ELEMENTO	FÓRMULA	mg/l	%	ACUMULADO
Carbonato magnésico	MgCO3	144,0	37,2	37,2
Carbonato sódico	Na2CO3	125,0	32'3	69,5
Cloruro potásico	KCl	59,0	15,2	84,7
Carbonato cálcico	CaCO3	30,0	7,7	92,4
Silicato sódico	Na2SiO3	13,5	3,5	95,9
Sulfato alumínico dieciocho veces hidratado	Al2(SO4)3+18 H2O	5,0	1,3	97,2
Carbonato de litio	Li2CO3	4,0	1,0	98,2
Sulfato potásico	K2SO4	4,0	1,0	99,2
Sulfato sódico	Na2SO4	1,0	0,3	99,5
Nitrato potásico	KNO3	0,5	0,1	99,6
Cloruro férrico hexahidratado	FeCl3+6 H2O	0,5	0,1	99,7
Fosfato sódico doce veces hidratado	Na3PO4+12 H2O	0,4	0,1	99,8

Lo ideal sería usar estas sales para "copiar" la química del agua del Lago Tanganyika, pero el problema radica en la casi insolubilidad del carbonato magnésico (la sal mayoritaria, con gran influencia en el GH y KH) y del carbonato cálcico (la cuarta sal más abundante, también con gran influencia en el GH y KH).

Por tanto, usando estas sales, es imposible obtener valores de GH y KH adecuados (además de otros muchos parámetros).



2. PARÁMETROS QUE NOS INTERESAN

Los parámetros que nosotros medimos en nuestros acuarios para ajustarnos a las condiciones requeridas son pH, GH y KH.

Haciendo una media de los últimos estudios realizados en el lago, se han obtenido los siguientes valores para estos tres parámetros:

PARÁMETRO	RANGO DE VALORES	VALOR MEDIO
pH	7,5 a 9,9	8,9
GH	7 a 11ºdH	8,7ºdH
KH	16 a 18ºdH	16,8ºdH

Simulando una composición correcta de los compuestos básicos que hay en el agua del lago, obtendremos unos valores adecuados de estos parámetros, y de otros muchos que no medimos.


3. SÓLO UN POCO DE QUÍMICA

a. Unidades

ppm - partes por millón - es la unidad empleada usualmente para valorar la presencia de elementos en pequeñas cantidades dentro de una mezcla o solución. Indica las partes de soluto en un millón de partes de disolvente.

mg/l - miligramos por litro - es otra unidad empleada usualmente para valorar la presencia de elementos en pequeñas cantidades dentro de una mezcla o solución. Indica los miligramos de soluto en un litro de disolvente.

meq/l - miliequivalentes por litro - es otra unidad empleada usualmente para valorar la presencia de elementos en pequeñas cantidades dentro de una mezcla o solución. Es muy usada en química ya que hace referencia al peso molecular (PM) y a la valencia de un ion. Indica los miliequivalentes de soluto en un litro de disolvente.

ºdH - grado alemán de dureza de un líquido. Es la más usada para medir la dureza de un líquido.

b. Relaciones entre ellas

• ppm = mg/l

• meq = [mg x valencia]/PM

• 1 ºdH = 17,8 ppm de CaCO₃

• 1 meq/l de CaCO₃ = 2,8 ºdH = 50 ppm de CaCO₃

c. Definiciones

• GH - dureza total - mide la concentración de iones de magnesio (Mg++) y de calcio (Ca++). La unidad más utilizada para medirlo es ºdH, aunque también se usan los mg/l de CaCO₃, las ppm de CaCO₃, el grado francés (10 ppm de CaCO₃), el grado americano (17,2 ppm de CaCO₃) y, como iban a ser menos los británicos, el grado inglés o Clark (14,3 ppm de CaCO₃).

• KH - dureza de carbonatos - mide la concentración de carbonatos de magnesio, de calcio, de sodio o de cualquier otro metal mono o bivalente (podríamos decir CO₃--, aunque no es correcto del todo). Se suele expresar en ºdH.

• pH - mide la concentración de iones de hidrógeno (H+). En concreto, pH=-log([H+]), es decir, a mayor cantidad de iones de hidrógeno libre (H+), menor pH y, al revés. Puesto que la escala es logarítmica, eso significa que una reducción de una unidad en el pH, implica un aumento en 10 veces la cantidad de iones de hidrógeno libre o que una reducción en dos unidades en el pH, implica un aumento en 100 veces la cantidad de iones de hidrógeno libre. Por este motivo hay que evitar las fluctuaciones repentinas del pH. Su valor va de 0 a 14. Si es menor que 7 se dice que la solución es ácida, si su valor es 7 se dice que la solución es neutra y si su valor es mayor que 7, se dice que la solución es básica o alcalina.

d. Reacciones químicas

Este apartado es fundamental para que entendamos la relación que existe entre el pH, el KH y el CO₂ disuelto en el agua.

La primera reacción a la que debemos prestar atención es la siguiente:

CO₂ + H₂O ‹——› H₂CO₃ ‹——› H+ + HCO₃- ‹——› H+ + H+ + CO₃--

La segunda reacción importante es:

Ca(HCO₃)₂ ‹——› CaCO₃ + CO₂ + H₂O

Podemos ver en la primera que si aumentamos el nivel de CO₂, se produce más cantidad de ácido carbónico (H₂CO₃) y, por tanto, habrá más iones hidrógeno libre (H+), con lo cual, el pH disminuirá, y viceversa. Es decir, el pH y la concentración de CO₂ disuelto, están en relación inversa.

De hecho, la fórmula que relaciona (de forma aproximada) estos tres parámetros, muy utilizada por los aficionados que quieren tener acuarios plantados, es:

CO₂ = 3 * KH * 10 ^(7-pH)

donde, tanto la concentración de CO₂ como el valor del KH se expresan en ppm.

En nuestros acuarios, con un KH de 10 a 18ºdH (de 178 a 321 ppm) y un pH de 8 a 8'5, la concentración de CO₂ varía de 0'949 a 5'4 ppm, aproximadamente (para acuarios plantados se recomienda una concentración de CO₂ entre 10 y 30 ppm).


4. SALES PARA IMITAR EL AGUA DEL LAGO

La mejor simulación del agua del Lago Tanganyika que he visto (pH, GH, KH, conductividad, Ca++, Mg++, Na+, K+, CO₃--, HCO₃-, ...) se consigue con estas sales y en esta proporción:

ELEMENTO	FÓRMULA	mg/l	%	ACUMULADO
Bicarbonato sódico	NaHCO3	505	48,42	48,42
Sulfato magnésico heptahidratado (Sales Epson)	MgSO4+7 H2O	425	40,75	89,17
Cloruro potásico	KCl	58	5,56	94,73
Cloruro cálcico	CaCl2	34	3,26	97,99
Carbonato sódico	Na2CO3	21	2,01	100,00

Tabla 1

Teóricamente, en una simulación hecha sobre agua de ósmosis, se obtienen los siguientes valores de los parámetros que nos interesan:

PARÁMETRO	VALOR OBTENIDO
pH	8,86
GH	11,5ºdH
KH	18ºdH

Pero hay que decir que estos valores no serán así en nuestros acuarios ya que dependen de otros muchos factores como la concentración de CO₂ (que depende de la aireación, movimiento del agua, población de peces, existencia de plantas, ...), de los materiales que usemos en la filtración (carbón activo, zeolitas,... que adsorben sales y metales) y de los valores iniciales de estos parámetros en el agua del grifo.

Por tanto, para cada caso se debe calcular la proporción de cada sal.

Afortunadamente, se pueden subir independientemente los valores del GH y KH, manteniendo el pH en los valores recomendados.

En la tabla siguiente os muestro la influencia que tiene cada una de estas sales sobre los tres parámetros que nos interesan, añadiendo una determinada cantidad:

SAL	mg/l	Variación pH	Variación GH	Variación KH
NaHCO3	29,0	-0,03	0	+1ºdH
MgSO4+7 H2O	45,0	0	+1ºdH	0
CaCl2	21,8	0	+1ºdH	0
Na2CO3	5,3	+0,1	0	+0,4ºdH

Tabla 2

Si queréis hacer un cálculo de las sales que debéis añadir al agua de vuestro acuario en cada cambio, en la página principal del portal, en el apartado "Gestión de acuario" hay un enlace llamado "Tabla de cálculo" a una hoja Excel preparada para este menester.

También tenéis un enlace a esta Excel en uno de los iconos de mi firma llamado "Herramienta Cálculo de Sales" y en mi página web.

Saludos.

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[Jorge]

Moved el post al Área general, porque lo he colgado donde los Tropheus, no sé por qué... Mi pasión por estos bichines me juega malas pasadas. 

[Zarco]

Aquí en acuarística es su sitio, aunque ataña al lago Tanganyika

Un estudio bastante minucioso el que nos presentas Jorge y muy muy interesante. Esperamos esas pruebas con los demás test de medicción y si los resultados son como los expuestos en el papel creo que más de uno se va a fabricar sus propias sales con mayor seguridad.

Gracias por este artículo.

[pemart]

magnífico artículo. Creo que se merece que est fijo en acuarística y bricolaje ¿qué opinas Zarco?

[MARLIERI]

No tengo por menos, qué felicitarte por este excelente artículo Jorge
Con trabajos así, sólo me queda quitarme el sombrero y esforzarme en tratar de seguir aprendiendo, porque cuando he llegado a las reacciones químicas...... 
me he dado cuenta de lo zoquete que soy

magnífico artículo. Creo que se merece que est fijo en acuarística y bricolaje ¿qué opinas Zarco?

Claro que lo merece, pero creo que deberíamos preguntárselo mejor al autor, ya que Jorge lo ha extraido de su propia página

[Jorge]

Gracias por los piropos... no soy químico sino matemático... y también he tenido que repasar algo de química.

Gracias de nuevo y, por supuesto que, cuando no estéis de acuerdo con algo de lo que afirmo (aunque soy bastante prudente y compruebo personalmente las cosas)... que lo digáis... así estaremos más seguros.

Todos aprendemos de todos.

[Zarco]

Muchísimas gracias Jorge, creo que todos estamos sedientos de este tipo de información aunque no entendamos mucho o nada de química, pero lo que está claro es que hay que intentar comprender las condiciones del agua en la que viven nuestros queridos peces, que para eso los tenemos, para observarlos, darles la mejor calidad de vida posible y disfrutar de ellos. Y este tipo de artículos son una llave más para ese fin.

A ver qué tal se dan esos experimentos.

Un saludo,
Fran

[pemart]

la duda que tengo es so como comentas el carbonato magnésico y el carbonato cálcico son tan insolubles en agua ¿por qué en el lago Tanaganica si están disueltas en ella?

[Jorge]

Pues yo no lo sabía hasta que comencé esta nueva etapa a principios de 2.008. De hecho, yo he utilizado siempre las sales descritas por P. Brichard, pero me mosqueé bastante cuando vi los datos de los últimos estudios sobre la química del agua del lago... KH entre 16 y 18 ºdH... ¿tan alto?

La cuestión es que el agua del Lago Tanganyika es la combinación de las distintas aguas que proceden de los ríos que lo abastecen, que tienen una concentración de sales muy alta y ya vienen disueltos estos carbonatos al haberse formado por la combinación de otros compuestos. Son todo, reacciones químicas.

Directamente estos dos carbonatos, sobre todo el carbonato magnésico, no se disuelve en el agua, como tal.

No me preguntes cuáles son las condiciones y reacciones de formación de estos dos carbonatos, porque lo desconozco.

De todas formas, si algún químico lee este foro, que nos lo explique bien.

[Mario Tiscar]

Muchas gracias Jorge por este aporte, me ha encantado , y seguro que entre todos y este articulo podemos hacer una receta casera con las mejores proporciones. Yo en este sentiodo poco puedo aportar, eso si un detalle que gracias a un compi puede comprobar y no se por que pero afecta bastante, y es que cuando hechamos sales de las que enturbia el agua dejandola blanquecina , los peces aumentan mucho la actividad, y los machos se vuelven locos bailando a las hembras e incluso en mi caso con tropheus haciendome puestas. 

[matoca]

Hola Jorge, muchisismas gracias por ese maravilloso articulo.

Solo me surge una duda. ¿Porque en el último cambio de agua al que le has añadido las sales de la tabla 1 pero añadiendo más cantidad de bicarbonato sodico te ha bajado el PH de 8,5 a 8,00?.

Siempre había leido y he utilizado el Bicarbonato sódico para subir el KH y a su vez el PH

Un saludo

[Jorge]

Yo las mezclo en una urna de 120 l que tengo con filtro externo, tres bombas y termocalentador... así que no enturbian el agua, pero cuando usaba las antiguas (las sales de P. Brichard, por llamarlas de alguna forma), efectivamente, me ocurría lo mismo con los Tropheus.

Antes el agua se ponía blanca durante un par de horas y se creaban posos en las rocas, sustrato y el interior de los filtros externos, porque había sales que prácticamente no se disolvían nunca. Con estas sales, nada de nada... se enturbia un poquito el agua durante 10 m, pero es como cuando hay un cambio de densidad, pues se disuelven instantáneamente.

Urna para disolver sales.



Me han comentado que el KH es muy importante que esté alto para el tema de la reproducción, pero...

Yo ahora lo tengo todo en los valores ideales pH=8'5, GH=9 ºdH y KH=17 ºdH.

Los Tropheus que tengo en otro acuario tienen sólo 7 meses y algunos ya bailan a las hembras. Mira este T. D. Maswa con sólo 6 meses.



En el otro acuario, sólo habían pasado 17 horas cuando introduje 6 T. Nkonde Bright Yellow y 8 T. Lufubu Real, y mira lo que hacían un par de Nkonde con 11 cm de tamaño.



Esperemos que todo siga igual, y creo que con esta mezcla de sales, que es la que mejor imita las condiciones reales del agua del lago, las cosas marchan bastante bien.

[pemart]

En esto de las sales yo estoy convencido (es una opinión mia basada en mis pocos conocimientos de química y en los, un poco más extensos, de fisiología animal) que no importa tanto la calidad de las sales, y entiendase como el tipo de sales que se usan, como la cantidad. Me explico, lo importante es conseguir una concentración de sales suficiente para tener los valores de ph, kh y gh corretcos ya que el metabolismo de estos peces está preparado para funcionar a esos valores. Luego, realmente, en los procesos de osmosis solo intervienen iones y cationes de ciertos elementos, sobre todo Calcio y sodio, por lo que su origen en uno u otro compuesto químico no importa.
Ciertamente un bioquímico experto nos vendría muy bien en este debate.

Un saludo
Pedro

[Jorge]

Tienes toda la razón en el tema del metabolismo.

Una cosa, los iones libres más importantes en estas reacciones y que intervienen directamente en el GH son Ca (calcio) y Mg (magnesio).

[pemart]

Una cosa, los iones libres más importantes en estas reacciones y que intervienen directamente en el GH son Ca (calcio) y Mg (magnesio).

a qué reacciones te refieres, ¿a las del metabolismo o las del agua?