Siguiendo con los fundamentos esenciales de la química, en esta segunda sección nos enfocaremos en comprender ciertos aspectos que, con seguridad, resultarán de mayor interés, ya que nos permitirán comenzar a aplicarlos a nuestro acuario, lo cual, en última instancia, es nuestro principal objetivo.
Los aspectos que abordaremos en esta segunda parte, serán los siguientes:
- Concentraciones y densidades
- PH y equilibrio Ácido-base
- Reacciones químicas
- Redox (ORP)
CONCENTRACIONES Y DENSIDADES:
En el estudio de la química y la física, los conceptos de concentración y densidad son fundamentales para comprender la composición y las propiedades de las sustancias. Aunque a menudo pueden confundirse, cada uno describe una característica diferente de una mezcla o sustancia pura.
Concentración: Cantidad de Soluto en una Solución
La concentración se refiere a la cantidad de soluto disuelto en una cantidad determinada de disolvente o solución. Para explicarlo en términos sencillos, pero no por ello, menos correctos, imaginemos lo siguiente:
Supongamos que tenemos un saco con 10 bolas rojas (soluto) y G0 bolas blancas (disolvente). Esto representa una DISOLUCIÓN, donde las bolas rojas están «disueltas» en el conjunto de bolas blancas.
También podemos decir que la CONCENTRACIÓN de soluto (bolas rojas) es del 10%. Si agregamos más bolas rojas, aumentamos la concentración del soluto (bolas rojas). Ej.: Si añadimos 10 bolas rojas más, tendremos una concentración de soluto de 20/110 = 18%.
Pero podemos realizar el efecto contrario que sería una DILUCIÓN, 
simplemente quitando bolas rojas o añadiendo bolas blancas. Ej.: En el saco con 10 bolas rojas y G0 bolas blancas, añadimos 100 bolas blancas, la concentración de soluto ahora sería 10/200= 5%. (Se ha diluido la concentración). Lo mismo ocurre si en lugar añadir bolas blancas, quitamos bolas rojas. El.: 5 bolas rojas y 90 bolas blancas, la concentración sería 5/95= 5,3% aprox.
Se puede expresar en diversas unidades, como molaridad (moles de soluto por litro de solución), porcentaje en masa, porcentaje en volumen, partes por mil (ppt) o partes por millón (ppm).
Es importante destacar que la concentración puede expresarse en términos de «porcentaje en masa» o «porcentaje en volumen». Por esta razón, al referirnos a la concentración, es fundamental especificar las unidades empleadas para indicar con precisión el tipo al que hacemos referencia.
Densidad: Relación entre Masa y Volumen
La densidad es una propiedad física que indica la cantidad de masa en un volumen determinado de una misma sustancia. Se expresa en unidades como gramos por centímetro cúbico (g/cm³) o kilogramos por litro (kg/L). La densidad es una característica intrínseca de una sustancia y puede variar con la temperatura y la presión. En un líquido, la densidad está influenciada mayormente por la concentración de solutos y la temperatura.
Diferencias entre Concentración y Densidad
Aunque ambos conceptos están relacionados con la cantidad de masa presente en un volumen determinado, la diferencia principal radica en su significado.
La concentración se refiere específicamente a la cantidad de una sustancia disuelta dentro de otra (soluto en disolvente), mientras que la densidad describe la cantidad total de masa en un volumen determinado. (masa del agua salada en un volumen determinado del agua salada).
Por tanto, si hablamos en términos de salinidad o densidad diremos:
- Salinidad (concentración de sal) en agua: 3,5% / 35ppt / 35g/L
- Densidad agua del acuario: 1030g/L
PH Y EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE:
El pH es una manera de medir si un líquido es ácido, neutro o alcalino (básico). Piensa en el pH como una regla que va de 0 a 14, donde cada número indica el nivel de acidez o alcalinidad de una sustancia.
La escala del pH:
- pH 0–6: Ácido (como el jugo de limón o el vinagre).
- pH 7: Neutro (como el agua pura).
- pH 8-14: Alcalino o básico (como la lejía (hipoclorito de sodio) o la sosa caustica).
¿Cómo funciona el pH?
El pH mide la cantidad de iones de hidrógeno (H⁺) respecto a los (OH¯) que hay en equilibrio en una sustancia.
- Muchas partículas de H⁺ → el pH es bajo (ácido).
- Pocas partículas de H⁺ → el pH es alto (básico).
- Cantidad equilibrada de H⁺ y OH⁻ → pH neutro (7).
(H⁺) + (OH⁻) = H2O (agua pura).
Es importante señalar que la acidez o basicidad de una sustancia depende de su interacción con el agua. Un caso interesante y de gran importancia en el control del pH para los ecosistemas acuáticos es el del dióxido de carbono (CO₂), el cual, a pesar de no contener átomos de hidrógeno en su estructura, es capaz de acidificar el agua, reduciendo su pH. ¿Cómo ocurre este fenómeno?
Cuando el CO₂ se disuelve en agua (H₂O), forma una nueva sustancia llamada ácido carbónico (H₂CO₃):
CO2+H2O⇌H2CO3
Este ácido no es muy estable y tiende a descomponerse rápidamente, por lo que es una fuente de iones de hidrógeno (H⁺) en el agua.
El ácido carbónico puede separarse en iones de hidrógeno (H⁺) y bicarbonato (HCO₃⁻):
H2CO3⇌(H+) + (HCO3¯)
Los iones H⁺ son los que bajan el pH del agua, haciéndola más ácida.
Este fenómeno se presenta en numerosas reacciones químicas, que veremos en próximos artículos, que influyen, de manera directa o indirecta, en el pH del agua. Por esta razón, es fundamental realizar un monitoreo continuo de este parámetro, identificar la causa de cualquier variación y adoptar las medidas necesarias para mantenerlo lo más estable posible.
Abordaremos específicamente el pH en próximas entradas del blog.
REACCIONES QUÍMICAS:
Las reacciones químicas ocurren cuando las sustancias cambian para formar nuevas sustancias. Es algo similar a si los átomos y moléculas fueran piezas de un puzle que se pueden unir o separar de distintas maneras. Existen diferentes tipos y entre ellas estarían:
- Reacción de Síntesis o Combinación: Es cuando dos o más sustancias se combinan para formar una (Cuando el hierro (Fe) se junta con el oxígeno (O₂) en el aire y forma óxido de hierro (Fe₂O₃), es decir, el óxido o herrumbre en los metales).
- Reacción de Descomposición: Ocurre cuando una sustancia se divide en dos o más sustancias más (El agua (H₂O) puede descomponerse en hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂) con electricidad (electrólisis)).
- Reacción de Sustitución o Desplazamiento: Un elemento reemplaza a otro en un compuesto. (Si metes un clavo de hierro en una solución de sulfato de cobre, el hierro desplaza al cobre y se forma sulfato de hierro y cobre metálico).
Todo esto ocurre, principalmente, debido a los enlaces iónicos y covalentes mencionados en la primera parte. Por esta razón, es fundamental prestar especial atención al añadir cualquier producto, suplemento o medicación al acuario, así como informarse adecuadamente sobre los posibles efectos que estos puedan generar en el equilibrio químico del mismo.
REDOX (ORP):
El término Redox proviene de la combinación de las palabras reducción y oxidación, que son dos procesos químicos opuestos pero interdependientes.
Oxidación: Es cuando una sustancia pierde electrones.
Reducción: Es cuando una sustancia gana electrones.
Estos procesos ocurren simultáneamente, ya que cuando una sustancia se oxida, otra se reduce. El potencial Redox mide la capacidad del agua para oxidar o reducir compuestos químicos. Se expresa en milivoltios (mV) y se conoce como ORP (Oxidation-Reduction Potential).
Esto se hace especialmente importante si los compuestos químicos que queremos descomponer provienen de materia orgánica sobrante (restos de alimento, deposiciones de peces, etc.) ya que, de esta manera, se transformarán en compuestos asimilables por ciertas bacterias y otros organismos.
Materia Orgánica+O2→→→→CO2+H2O+NH3
Un potencial Redox demasiado bajo indica que el sistema carece de la capacidad necesaria para descomponer los desechos orgánicos de manera eficiente, lo que conlleva a su acumulación y, en consecuencia, a diversos problemas a mediano y largo plazo.
Por otro lado, un Redox superior a 450 mV indica una elevada capacidad oxidante en el agua, lo que favorece la generación de radicales libres y compuestos altamente reactivos. Entre estos compuestos se incluyen el ozono (O₃), peróxidos y óxidos de nitrógeno, los cuales pueden no ser
compatibles con la vida de ciertos organismos, causar daño celular, afectando a las membranas celulares, proteínas y ADN.
Autor: Aarón Rodríguez
