Carbonati

Il carbonato di calcio è un composto di primaria importanza nelle vasche reef ed in generale in tutti gli acquari marini. Possiamo dividere la molecola in due pezzi, calcio e carbonato: del primo sappiamo molto, mentre il carbonato o meglio i carbonati tendono a rimanere nell’ombra. I carbonati vengono generalmente indicati con la sigla KH (durezza carbonatica). La concentrazione viene anche indicata come alcalinità poiché i carbonati (o meglio i sali da essi derivati), quando disciolti in acqua, danno reazione basica (alcalina).

Chiariamo innanzitutto la loro natura chimica. I carbonati derivano dalla dissociazione dell’acido carbonico H₂CO₃, oppure dalla dissociazione di un sale composto da carbnati e metalli come ad esempio il carbonato di calcio CaCO₃. Il carbonato non è un elemento come lo sono il calcio oppure il ferro, bensì una molecola, cioè un composto formato da 2 o più elementi diversi.

Nello specifico i carbonati sono composti da due (carbonio ossigeno) oppure tre (idrogeno carbonio ossigeno) elementi e sono dotati di una o due cariche negative. Ricordiamo che una molecola o atomo elettricamente carichi prendono il nome di ioni, positivi o negativi a seconda del segno della carica.

Utilizziamo il termine carbonati al plurale perché sono presenti due specie:

– ione idrogenocarbonato (o bicarbonato) HCO₃^– deriva dall’acido carbonico a seguito della perdita di uno ione idrogeno (detto anche protone H⁺), ossia l’acido carbonico H₂CO₃ elettricamente neutro si divide in due particelle cariche, una positiva (protone H⁺) ed una negativa (ione idrogenocarbonato).

– ione carbonato CO₃^2- deriva dall’acido carbonico a seguito della perdita di due ioni idrogeno (protoni H⁺ ) ossia l’acido carbonico H₂CO₃ elettricamente neutro di divide in tre particelle cariche, due positive (ioni idrogeno H+) ed una doppia negativa (ione carbonato). Più tipicamente lo ione carbonato è il risultato della dissociazione dello ione idrogenocarbonato che, perdendo il suo unico protone, diventa ione carbonato.

La conseguenza più immediata della presenza di queste due specie chimiche si rileva sui test, infatti a differenza del calcio, non siamo in grado di determinare la quantità espressa in milligrammi/litro bensì otteniamo un valore espresso in gradi di durezza, indice simultaneo delle concentrazioni di entrambe le specie chimiche.

I carbonati oltre alla formazione del carbonato di calcio per la crescita dei coralli sono determinanti per la vita della vasca poiché rappresentano il principale sistema tampone. Ai più acuti non sarà certamente sfuggito che la dissociazione dell’acido carbonico porta al rilascio di ioni idrogeno positivi, ossia protoni H+, la cui concentrazione viene espressa con un altro indice: la scala pH.

Per comprendere questo importante passaggio dobbiamo fare ancora un piccolo salto nella chimica e indagare da dove deriva l’acido carbonico:

CO₂ + H₂0 → H₂CO₃

L’acido carbonico deriva dalla reazione fra acqua e anidride carbonica ed è a sua volta responsabile della liberazione di protoni:

H₂CO₃ → H⁺ + HCO₃^–

HCO₃^– → H⁺ + CO₃^2-

Ed ecco spiegato perché l’anidride carbonica è responsabile dell’abbassamento del pH (aumento dei protoni).

Prima ho parlato di sistema tampone, tale termine indica un sistema composto da una o più molecole che variando il proprio patrimonio protonico (cedendo o acquisendo protoni H⁺), sono in grado di opporsi a variazioni di pH. Il sistema acido carbonico/bicarbonato/carbonato, grazie alla facilità con cui cede e assume protoni, risulta il principale stabilizzatore e regolatore del pH delle nostre vasche così come del nostro sangue.

Termino questo articolo con un cenno al boro, che verrà trattato in maniera più approfondita nell’articolo ad esso dedicato. Come avviene per l’acido carbonico anche l’acido borico rappresenta un sistema tampone, tuttavia la sua concentrazione è infinitamente più bassa rispetto all’acido carbonico e come tale il suo apporto alla regolazione del pH è trascurabile. Dobbiamo invece considerare che il boro viene rilevato dai test del KH, quindi nell’interpretazione dei valori dei carbonati dobbiamo considerare che una quota minima è dovuta al boro.