CALCIO
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La superficie terrestre è composta principalmente dal carbonato di calcio, che si cristallizza sotto forma di calcite o aragonite. L'acqua contenente anidride carbonica discioglie il carbonato di calcio dalla roccia e lo trasporta come bicarbonato di calcio nell'acqua del sottosuolo oppure in quella di superficie. In questa fase l'acqua assume un grado di durezza abbastanza consistente ricca di cationi (ioni con carica positiva) disciolti. L'acqua dei fiumi ricca di bicarbonato di calcio, entrando in mare, viene nuovamente prelevata da organismi che producono strutture calcarea, quali alghe, coralli, Molluschi Bivalvi e Gasteropodi, Briozoi. Viene così formato di nuovo un sedimento calcareo che a sua volta diventa roccia facendo chiedere il ciclo. Come minerali e rocce che contengono calcio, oltre al carbonato di calcio, troviamo i silicati di calcio, il gesso (solfato di calcio) e l'apatite (fosfato di calcio). Il calcio è il catione principale dell'acqua del rubinetto, la sua concentrazione è tre o quattro volte superiore al magnesio, altro catione. Gli ioni con carica negativa (anioni) che accompagnano il calcio nella formazione oligominerale dell'acqua del rubinetto sono il carbonato d'idrogeno (bicarbonato), il solfato, il cloruro e nitrati.Prelevando anidride carbonica all'acqua di rubinetto, essa diventa torbida, in quanto precipita del carbonato di calcio (non lega con la soluzione dell'acqua). Nelle tubazioni d'acqua calda avviene la stessa cosa. Con questi principi di reazioni chimiche diverse si può ridurre la concentrazione di calcio e quindi la durezza dell'acqua. Il calcio gioca un ruolo importante sia nel mondo animale che in quello delle piante. Esso, insieme al potassio, regola lo stato dell'aumento di volume del citoplasma (contenuto della cellula). Il calcio provoca la contrazione, il potassio l'inturgidimento.Il calcio ha altre funzioni fisiologiche: frena al contrario del potassio, la permeabilità della membrana cellulare, è componente di una serie di enzimi ed è corresponsabile della loro attività. I pesci coprono il loro fabbisogno di calcio con l'alimentazione, mentre le piante, i batteri e tutti gli organismi lo traggono dall'acqua. Una carenza di calcio può provocare disturbi alimentari. Un'elevata concentrazione di calcio nell'acqua impedisce l'assunzione di altri sali nutritivi, quali il potassio, provocando danni sia alle piante che alle uova dei pesci, rendendo impermeabile la membrana cellulare. In un acquario d'acqua dolce, senza cambi d'acqua, si verifica che la durezza aumenta per alcuni mesi per poi stabilizzarsi. Ciò accade per alcuni processi che riducono la concentrazione di calcio in acquario: sono l'assunzione da parte delle piante, la riproduzione in massa da parte delle lumache, la parte di alcune sostanze umiche formatesi nella fanghiglia del filtro e la precipitazione del calcio sotto forma di fosfato. Il fosfato inizialmente si accumula, ma poi si arresta ad una concentrazione che dipende dal valore del pH. Al contrario, un cambio d'acqua diminuisce solo temporaneamente la concentrazione di fosfato, perché avviene un discioglimento del fosfato di calcio precipitato. In un acquario marino il discioglimento del carbonato di calcio, se non s'interviene, è praticamente assente in quanto non c'è anidride carbonica, eliminata attraverso un'intensa aereazione, che possa avviare il processo. I reattori di calcio lavorano perciò con l'anidride carbonica. La solubilità del calcio dipende dalla concentrazione del carbonato d'idrogeno e dal valore del pH. C'è una concentrazione massima di calcio di circa 450 milligrammi di calcio per litro con una concentrazione di 5,6 dKH di carbonato d'idrogeno e un pH di 8,3. Se si ha un acqua del rubinetto dura e abbiamo l'esigenza di un acqua tenera si può intervenire con la riduzione della concentrazione di calcio. La diminuzione di calcio avvenire mediante uno scambiatore di cationi debolmente acido e fa rimanere invariata la concentrazione di magnesio. Se vogliamo, invece, aumentare la durezza dell'acqua si può miscelare l'acqua tenera con quella dura fino ad ottenere il valore desiderato. In alternativa si può usare una soluzione satura di gesso in acqua, bicarbonato di calcio e soluzione di calcio idrato. Il bicarbonato di calcio in commercio non è disponibile essendo molto instabile. Lo si può ottenere dal reattore di calcio mediante discioglimento del carbonato di calcio con anidride carbonica. Dosando il bicarbonato di calcio in acqua marina sottosatura di calcio si ha un aumento della concentrazione di calcio e la capacità tamponante dell'acidità (durezza carbonica). Non sempre però è così , in caso di saturazione di calcio, il carbonato di calcio precipita, il pH scende, la capacità tamponante dell'acidità aumenta. Per terminare ci sarebbe un altro metodo per l'innalzamento della durezza. Far funzionare un filtro lento di grande volume caricato con gesso precipitato, che in caso di sottosaturazione provvederebbe in maniera ideale a riportare alla saturazione, mentre in caso di saturazione rimarrebbe inattivo. Per la misurazione del calcio esistono in commercio test in gocce che funzionano sia per l'acqua dolce che per quella marina.