Come distinguere l'acqua dolce da quella dura

Come distinguere tra acqua dolce e acqua dura

1. Giudizio sull'acqua dolce e sull'acqua dura

(1) I termini "morbido" e "duro" non si riferiscono alla struttura fisica. Descrivono la quantità di sostanze minerali disciolte nell'acqua. L'acqua dura viene ulteriormente suddivisa in acqua dura temporanea e acqua dura permanente a seconda che si formino precipitati minerali dopo il riscaldamento.

(2) L'acqua dura temporanea contiene bicarbonati, come bicarbonato di calcio, bicarbonato di magnesio e bicarbonato di manganese. I suoi ioni metallici possono precipitare quando riscaldati, da qui il nome.

(3) L'acqua dura permanente contiene solfati, cloruri e nitrati, come solfato di manganese, nitrato di magnesio e cloruro di calcio. I suoi ioni metallici non precipiteranno durante il riscaldamento.

(4) L'acqua dura comporta numerosi inconvenienti nell'uso quotidiano. Ad esempio, durante la bollitura si forma facilmente il calcare e per il bucato si consuma più sapone.

(5) L'acqua dolce e l'acqua dura non possono essere distinte mediante l'osservazione a occhio nudo. Normalmente sono richiesti test chimici.

2. Definizione di durezza dell'acqua e ioni che formano durezza

(1) La durezza misura la capacità dell'acqua di far precipitare il sapone. Il sapone è costituito da stearato di sodio o di potassio. Quando incontra gli ioni di calcio e magnesio, vengono prodotti stearato di calcio insolubile e stearato di magnesio, che rendono il sapone inefficace.

(2) Oltre agli ioni di calcio e magnesio, anche gli ioni di ferro, manganese, zinco, rame e altri metalli possono far precipitare il sapone. Chimicamente,ioni di durezzasono definiti come cationi minerali che causano la precipitazione del sapone, inclusi calcio, magnesio, ferro, manganese, zinco e rame. La durezza indica quindi la concentrazione totale di questi ioni.

(3) Nell'acqua naturale e nell'acqua del rubinetto, gli ioni di calcio e magnesio rappresentano oltre il 97 % di tutti gli ioni di durezza. La durezza totale è la somma della durezza del calcio (circa 85%) e della durezza del magnesio (circa 15%).

(4) La durezza è comunemente espressa in ppm di carbonato di calcio (CaCO₃) anziché in solfati, nitrati o cloruri. L’analisi chimica quantitativa tradizionale utilizza la precipitazione del carbonato per catturare tutti gli ioni della durezza e il calcio costituisce la stragrande maggioranza della durezza totale.

(5) I test basati su CaCO₃ possono comportare lievi errori sperimentali. Risultati più accurati possono essere ottenuti calcinando il carbonato di calcio in ossido di calcio. La scala di durezza tedesca (gradi dH) utilizza per la misurazione gli equivalenti di ossido di calcio.

3. Scala di classificazione della durezza

La classificazione seguente proviene daEnciclopedia sulla coltivazione delle piante acquatiche (volume 1), pagina 183, scritta dal Sig. Ke:

Acqua molto dolce: 0‑4 gradi dH (0‑89 ppm CaCO₃)

Acqua dolce: 5‑8 gradi dH (90‑159 ppm CaCO₃)

Acqua moderatamente dura: 9‑12 gradi dH (160‑229 ppm CaCO₃)

Acqua abbastanza dura: 13‑18 gradi dH (230‑339 ppm CaCO₃)

Acqua dura: 19‑30 gradi dH (340‑534 ppm CaCO₃)

Very‑hard water: Above 30 °dH (>535 ppm CaCO₃)

4. Impatti della durezza dell'acqua sulle piante acquatiche

(1) I normali livelli di durezza dell’acqua del rubinetto non comportano rischi per la salute umana. Lo standard dell’acqua di rubinetto di Taiwan stabilisce un limite superiore di durezza di 500 ppm e la maggior parte delle forniture locali di acqua di rubinetto rimangono ben al di sotto di questa soglia.

(2) Sebbene non esista una letteratura di ricerca dedicata che copra gli effetti della durezza sugli acquari piantumati, il calcio e il magnesio sono macronutrienti essenziali, mentre ferro, manganese, zinco e rame fungono da oligoelementi vitali. Un'adeguata durezza dell'acqua fornisce un nutrimento prezioso per la crescita delle piante acquatiche.

(3) I problemi sorgono quando i rapporti degli ioni metallici diventano sbilanciati, soprattutto con concentrazioni di calcio eccessivamente elevate, che possono influenzare negativamente lo sviluppo delle piante.

(4) L'antagonismo dei nutrienti si verifica quando le proporzioni dei minerali sono sbilanciate. Il calcio ostacola l'assorbimento di acqua da parte delle piante ma aumenta l'assorbimento dei nutrienti, producendo l'effetto opposto al potassio. Un rapporto improprio calcio-potassio crea un antagonismo competitivo, in cui le piante possono assorbire solo uno di questi due nutrienti, portando a gravi difetti di crescita.

(5) Si può concludere che gli impatti legati alla durezza sulle piante acquatiche sono principalmente dovuti all'antagonismo dei nutrienti, in particolare tra calcio e potassio. I coltivatori dovrebbero selezionare l'acqua dell'acquario con una durezza ben bilanciata; sia la durezza estremamente elevata che quella estremamente bassa non sono adatte.

5. Effetti di KH e GH sulle piante acquatiche

(1) Esempio pratico che mostra la differenza tra KH e GH: ‑ Dissociazione del bicarbonato di calcio:

\\(\\ce{Ca(HCO3)2 → Ca^{2+} + 2HCO3-}\\) \\(\\ce{Ca^{2+}}\\) contribuisce al GH; \\(\\ce{HCO3-}\\) contribuisce al KH.

‑ Dissociazione del bicarbonato di sodio:

\\(\\ce{NaHCO3 → Na+ + HCO3-}\\) \\(\\ce{Na+}\\) non influisce sul GH, mentre \\(\\ce{HCO3-}\\) conta comunque ai fini del KH.

(2) KH measures bicarbonate‑ion (\(\ce{HCO3-}\)) concentration. It stabilises aquarium pH and provides a backup inorganic‑carbon source for photosynthesis when CO₂ runs low. Aquatic‑plants can survive at KH = 0 (CO₂ injection is required to prevent dangerous pH‑drops) and also at KH >25 gradi KH (è necessario il monitoraggio dell'aumento del pH). L'intervallo KH consigliato per la maggior parte degli acquari con piante è4‑10 gradi KH, per un pH stabile e una riserva di carbonio sufficiente.

(3) GH misura la concentrazione totale di cationi che formano durezza (\\(\\ce{Ca^{2+}}\\), \\(\\ce{Mg^{2+}}\\), \\(\\ce{Mn^{2+}}\\) e così via). Le piante acquatiche non possono sopravvivere a GH = 0 o in ambienti con acque estremamente dure, quindi il GH costituisce una condizione di crescita fondamentale. L'intervallo ottimale di GH è compreso tra acqua dolce (5‑8 gradi dH) e acqua moderatamente dura (9‑12 gradi dH).