Tabella CO2-pH-KH, e spiegazione dell’effetto tampone : Articoli Chimica dell' Acqua

[Rox]

ATTENZIONE: la tabella proposta in questo articolo è da ritenersi obsoleta.
Viene tenuta come cimelio storico, poiché è stata la prima utilizzata nel forum.
Le nuove tabelle, più estese, precise e dettagliate, le trovate in: Calcolo CO₂ in acquario, con formula completa
Chi invece fosse interessato alla spiegazione semplificata dell'effetto-tampone, vada avanti a leggere l'articolo dopo la tabella.

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L'effetto-tampone

Propongo una semplice spiegazione del cosiddetto "Effetto Tampone", per chi non è laureato in Chimica e non vuole scervellarsi troppo. Prima di iniziare, voglio ringraziare GechoB; è lui l'autore dei tre disegni che vedrete più avanti.

Dopo aver letto alcune leggende metropolitane, credo sia necessaria una spiegazione semplificata del concetto di “tampone”, ovvero la correlazione tra pH e KH quando si aggiunge anidride carbonica (CO₂).
In giro si trovano quasi sempre paroloni scientifici e formule chimiche, ma c’è un esempio semplicissimo che ci aiuta a capire il fenomeno.

Cominciamo ad osservare questo disegno schematico:

Abbiamo un uomo che spinge una cassa, dietro la quale ci sono delle molle che oppongono resistenza.
Un muro tiene fisse le molle, ed è il limite massimo dello spostamento.

Se la forza dell’uomo corrisponde alla resistenza delle molle, la cassa rimane in quella posizione.
Ma se la spinta aumenta, le molle si contraggono; la cassa assumerà quindi una posizione più vicina al muro.
E’ ovvio che la spinta dell’uomo produce uno spostamento diverso in base alla cedevolezza delle due molle.

In altre parole, per avere la cassa un po’ più a sinistra, non è detto che si debba spingere di più.
Si potrebbe intervenire sulla resistenza opposta, ad esempio rimuovendo una delle molle.

Se, al contrario, aggiungessimo una molla in più, la resistenza aumenterebbe; la forza applicata dall'uomo non sarebbe più sufficiente.

La cassa si sposterebbe quindi verso destra, a meno che il nostro eroe non si metta a spingere con maggior impegno.

Nel nostro esempio, possiamo pensare che la posizione della cassa sia il nostro pH, tenuto lì da un equilibrio di forze:

- La CO₂ (l’uomo che spinge) che porterebbe verso valori acidi.
- Il KH (la rigidità della molla) che oppone resistenza con la sua alcalinità.

Se la CO₂ viene a mancare (guasto, bombola finita, esaurimento lieviti, ecc.) è come se l’uomo se ne andasse, così le molle prendono il sopravvento e la cassa ritorna a destra, frenata solo dall’attrito sul pavimento.
E’ ovvio che una sola molla spingerebbe meno anche in questo caso, quindi la cassa impiegherà un certo tempo prima di ritornare a destra; l’uomo che spinge farebbe in tempo a farsi dare il cambio da un collega, prima che si sia spostata troppo.
Riportando tutto al nostro acquario, con un KH molto basso faremo in tempo a sostituire la bombola esaurita, prima che il pH salga a livelli inaccettabili.

Ho la concreta speranza che questi disegni abbiano dato una mano a chi conosce poco il fenomeno, e fino ad oggi non aveva mai trovato spiegazioni comprensibili.