SOLUCIONES BUFFER O AMORTIGUADORAS

Cómo funciona un "Buffer"?. En lo que podemos denominar "química del acuario" buffer es una o varias sustancias químicas que afectan la concentración de los iones de hidrógeno (o hidrogeniones) en el agua. Siendo que pH no significa otra cosa que potencial de hidrogeniones (o peso de hidrógeno), un "buffer" (o "amortiguador") lo que hace es regular el pH.

Cuando un "buffer" es adicionado al agua, el primer cambio que se produce es que el pH del agua se vuelve constante. 

De esta manera, ácidos o bases (álcalis = bases) adicionales no podrán tener efecto alguno sobre el agua, ya que esta siempre se estabilizará de inmediato.

¿Qué clase de sustancias químicas son "Buffer"?.En general, los buffer consisten en sales hidrolíticamente activas que se disuelven en el agua. Los iones de estas sales se combinan con ácidos y álcalis. Estas sales hidrolíticamente activas son los productos que resultan de la reacción entre los ácidos débiles y los álcalis fuertes como el carbonato de calcio (a partir del ácido carbónico e hidróxido de calcio) o entre ácidos fuertes y álcalis débiles como el cloruro de amonio [a partir del ácido clorhídrico e hidróxido de amonio]).

¿Cómo reaccionan estas sales?Cuando un ácido débil o base débil se combina con su correspondiente sal hidrolítica en una solución de agua, se forma un sistema amortiguador denominado "buffer".No siempre un sistema buffer es apropiado para un acuario porque los iones de algunas sales hidrolíticas pueden dañar a los peces y/o plantas acuáticas.Por otra parte, cada sistema buffer tiene su propio rango efectivo de pH, algunos de los cuales no son adecuados para acuarios.Un sistema buffer natural se forma en la mayoría de los acuarios por la interacción del dióxido de carbono CO2 producido por el metabolismo normal de los peces, con el carbonato de calcio (CaCO3) presente en la mayoría de las aguas de acuarios. En estos casos la primera reacción química que se produce es la de generar un sistema buffer, tal como vemos seguidamente:

            CO2               +              H2O     4         H2CO3           

     _____Dióxido de carbono_________agua ______ Ácido Carbónico_____  

H2CO3       →         2H+                   +                  CO3 

 └ Sin disociarse (insoluble)      Disociado (soluble)  ┘

     → ÁCIDO CARBÓNICO→  

El ácido carbónico es un ácido débil. Por lo tanto, el balance de la disociación es desplazado fuertemente en el lado izquierdo de la ecuación; sólo una de algunas moléculas están disueltas o disociadas.La reacción entre el ácido carbónico (H2CO3) y el casi insoluble carbonato de calcio (CaCO3) da lugar a la formación de productos relativamente solubles como el bicarbonato de calcio [Ca(HCO3)2: H2CO3 + CaCO3→Ca (HCO3) 2→Ca(HCO3)2→Ca++ + 2HCO3-]

Junto a la forma no disociada de ácido carbónico con iones de hidrógeno (H+) los iones bicarbonato (HCO3-) pueden estar disponibles para evitar cualquier incremento en los iones de hidrógeno, bloqueando la acidificación.Esto, desde luego, sucede solamente mientras están libres los iones bicarbonato disponibles. De otro modo, puede ser logrado a partir del carbonato de calcio ((CaCO3) y bicarbonato de calcio (Ca(HCO)3)2 en el agua.Este sistema buffer, además, neutraliza los iones hidróxilo (H-) y así puede prevenir la alcalinización.Los iones hidróxilo están convertidos por la reacción dentro del agua en iones bicarbonato y en carbonato de calcio precipitados de esta forma: Ca (HCO3)2 + OH- →  CaCO3 → + HCO3- +H2OEste precipitado aparece, además, como consecuencia de que las plantas del acuario consumen dióxido carbónico y sube el pH.Suficiente dureza carbonática hace que el buffer prevenga este aumento del pH, ya que cuanto más se eleve la dureza carbonática en el acuario, más constante será el valor del pH.Esto no nos debe hacer pensar que la dureza carbonática es indispensable en el acuario para prevenir grandes fluctuaciones en el pH (y las consecuencias de dichas oscilaciones sobre peces y plantas).Mientras el sistema buffer esté trabajando normalmente, envolverá los ácidos húmicos de la turba o los extractos de turba, como asimismo los fosfatos de los fertilizantes, lo cual puede transformarse en una dificultad, sobre todo si estos productos se deben adicionar después de un buffer. Por lo tanto en caso de ser necesarios en un acuario, deberán colocarse antes que se tampone el pH mediante un buffer.

Sea como fuera, la mejor manera de controlar un acuario es la observación permanente, la acumulación de experiencia y la esmerada lectura de notas y textos científicos de acuarismo. 

Hay que tener presente que todos los buffer no son iguales. Los hay para mantener el pH por encima de 7 o por debajo de 7. Si partimos de un agua con un pH determinado, podemos utilizar un buffer como el que damos a continuación para que dicho pH se mantenga estable.Si es necesario modificarlo, debe hacerse antes de agregar la solución buffer, utilizando algún preparado comercial o los que sugerimos en otras notas de El Acuarista.® 

Escala de pH.

ácido 0__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__14 alcalino1    2   3   4    5   6    7   8   9   10 11  12 13     

                        neutro                   

Qué es el pH?

Es difícil explicar de forma extremadamente simple qué es el pH del agua. Para quien se interese trataremos de hacerlo de la forma más sencilla posible.En cualquier forma que se presente el agua además demoléculas (de H20), siempre habrá iones libres de Hidrógeno. El peso de esos iones en su conjunto determinan el valor pH. Esos iones libres pueden ser negativos de radical hidroxilo (HO-)(aniones) o positivos de Hidrógeno (H+) (cationes). De éstos dos grupos de iones libres los H+ son los que determinan la acidez. El grado de acidez se determina por el peso de los mismos (en gramos) por litro de agua.Cada ión de Hidrógeno se acopla a una molécula de agua. De ese modo una molécula con un ión agregado deja de ser H2O y pasa a ser H3O+. Es así que se forma un ión hidrónio. Un agua neutra contiene igual peso de iones hidróxilo (HO-) que de Hidrógeno(H+). Mediante cuidadosas mediciones se pudo establecer que en un litro de agua neutra existen 1/107 gramos de cada tipo de ión. Esto significa que existe una molécula de agua disociada en sus iones componentes  (H+ y HO-) cada diez millones de moléculas de agua. En la relación logarítmica entre 1/102 y 1/103(pH 2 y pH 3 respectivamente) pH 2 representa una concentración de un centésimo (1/102) y pH 3 representa una concentración de un milésimo 1/103   (o sea 10 veces menor). Esta escala llevada a un pH muy extremo convertirá el agua en un medio corrosivo (con extrema acidez) o cáustico (con extrema alcalinidad). La importancia que esto tiene en un acuario, en el cual los valores pH deben mantenerse dentro de ciertos parámetros, se pone en evidencia. Un punto de pH significa una concentración diez veces mayor o menor que la anterior o posterior que en algunos casos puede significar una concentración de un millonésimo = 1/106 (pH 6), un diez millonésimos 1/107 (pH 7) o un cien millonésimos 1/108 (pH 8).Son simplemente dos puntos de pH pero la concentración es sustancialmente diferente.

Fórmula de buffer estándar

Los productos que utilizaremos se adquieren en droguerías científicas y ocasionalmente en farmacias donde elaboran recetas magistrales. Estos productos son:

Fosfato alcalino de sodio (Na2HPO4) Bifosfato ácido de sodio (NaH2PO4)

Preparación

Lo primero que tenemos que saber es el pH deseado. Según el pH deseado mezclaremos los dos componentes en la proporción indicada en la tabla. No importa el pH del agua de partida, pero facilitará las cosas si está cercano a 7.

Lo ideal sería preparar una solución de 100 grs. del producto en un litro de agua (solución al 10%). Obviamente cada producto en un envase diferente y bien identificado. Luego sabremos que cada 10 ml. (10 cm3) del líquido representará un gramo del producto, dosis que se debe emplear por cada 50 litros de agua. 

Si deseas utilizar la droga sin diluir previamente, reemplaza por gramos la cantidad indicada en la tabla en cm3 y utiliza 1 gramo de la mezcla por cada 50 litros de agua. Tanto diluido como en polvo, éstas sustancias se degradan por acción del calor y la luz. Guárdalas en lugar fresco y oscuro.  En caso de utilizar los productos en polvo, no deben disolverse directamente en el acuario. Disolverlos completamente en un recipiente de plástico y luego agregarlo poco a poco.

 

Un tampón o buffer es una o varias sustancias químicas que afectan a la concentración de los iones de hidrógeno (o hidronios) en el agua. Siendo que pH no significa otra cosa que potencial de hidrogeniones (o peso de hidrógeno), un "buffer" (o "amortiguador") lo que hace es regular el pH.Cuando un "buffer" es añadido al agua, el primer cambio que se produce es que el pH del agua se vuelve constante. De esta manera, ácidos o bases (álcalis = bases) adicionales no podrán tener efecto alguno sobre el agua, ya que esta siempre se estabilizará de inmediato. Soluciones amortiguadorasLas soluciones amortiguadoras, también conocidas como muellesbuffer o tampón, son disoluciones que están compuestas por el ioncomún de un ácido débil o una base débil y el mismo ion común en una sal conjugada, ambos componentes deben de estar presentes.También se dice que una solución es amortiguadora, reguladora o tampón si la [H+], es decir el pH de una solución no se ve afectada significativamente por la adición de pequeñas cantidades o volúmenes de ácidos y bases..

POR CADA 50 LITROS

Fosfato alcalino de

sodio

Bifosfato ácido de

sodiopH

10% (1 cm3) 90% (9 cm3) 5,9

20% (2 cm3) 80% (8 cm3) 6,2

30% (3 cm3) 70% (7 cm3) 6,5

40% (4 cm3) 60% (6 cm3) 6,6

50% (5 cm3) 50% (5 cm3) 6,8

60% (6 cm3) 40% (4 cm3) 7,0

70% (7 cm3) 30% (3 cm3) 7,2

80% (8 cm3) 20% (2 cm3) 7,4

90% (9 cm3) 10% (1 cm3) 7,6

ComposiciónLos buffers consisten en sales hidrolíticamente activas que se disuelven en el agua. Los iones de estas sales se combinan con ácidos y álcalis. Estas sales hidrolíticamente activas son los productos que resultan de la reacción entre los ácidos débiles y los álcalis fuertes como el carbonato de calcio (a partir del ácido carbónico e hidróxido de calcio) o entre ácidos fuertes y álcalis débiles como el cloruro de amonio (a partir del ácido clorhídrico e hidróxido de amonio).Un ácido buffer reacciona cuando un ácido débil o base débil se combina con su correspondiente sal hidrolítica en una solución de agua, se forma un sistema amortiguador denominado "buffer".No siempre un sistema buffer es apropiado, porque los iones de algunas sales hidrolíticas pueden, por ejemplo, dañar a los organismos que entran en contacto con él.Por otra parte, cada sistema buffer tiene su propio rango efectivo de pH, algunos de los cuales no son adecuados para acuarios.Cálculo de pH de soluciones tampónpH=pKa+log([sal]/[ácido]) también llamada como "Ecuación de Henderson-Hasselbalch"Donde pKa = -logKa

[sal]=concentración de la sal [ácido]=concentración de iones hidrógeno

Cuando se trata del pH de una solución amortiguadora o tampón químico de una sal con su base correspondiente se calcula el pOH de la misma forma solo que:pOH=pKb+log([sal]/[base])El pH luego se calcula restando el pOH a 14pH=14-pOHLa elección del tampón es de acuerdo al valor de pKa, que debe ser lo más próximo al valor de pH que se quiere construir.

La concentración de iones de hidrógeno (hidrogeniones) es la que determina el pH o grado de acidez o alcalinidad del agua.

Digamos que los valores pH se expresan en relaciones logarítmicas, por lo que un grado de pH indica una concentración de iones de hidrógeno 10 veces mayor o menor que la anterior.

Los valores posibles de pH en el agua pueden variar entre 0 y 14 (ambos puntos son los extremos de la tabla de valores). 

Un valor de pH 0 indica el mayor grado de acidez a que puede llegar una sustancia; por su parte, un valor de pH 14 indica el máximo grado de alcalinidad que se puede obtener en un medio cualquiera. Alcalino y básico pueden ser entendidos como sinónimos a los efectos prácticos. Entre ambos extremos, un pH 7, indica valores neutros.

Los peces viven en una relación muy estrecha con el agua de su medio ambiente. Los valores de temperatura, dureza, conductividad, pH y otros actúan sobre el organismo de manera directa y determinan su biología.

Aunque no es una regla general, se puede determinar por observación si el agua del acuario es ácida o alcalina. Claro que no nos referimos al agua recién colocada, sino al agua de un acuario que lleva funcionando un buen tiempo.

El agua de pH neutro (pH 7) suele presentarse sin color, brillante, inodora y con una ligera presencia de algas sobre el material decorativo y vidrios. Las plantas crecen moderadamente. En este tipo de agua pueden vivir la mayoría de los peces.

Con un pH ligeramente alcalino (7,1 a 7,4) se observa un mayor desarrollo de las algas, el agua se torna de una coloración verdosa por la presencia de algas. Suele percibirse un ligero olor a clorofila (muy similar al del Gammexane o hexacloro) y las plantas tienden a crecer rápidamente. Claro está que todo esto es posible si contamos con buena iluminación en el acuario. Con este tipo de aguas sólo un grupo de peces pueden vivir confortablemente. Entre ellos muchos de los pecílidos y godeidos vivíparos y ovovivíparos (como por ejemplo Mollys, Guppy, Espadas, etc) y otros.

Con pH mayor de 7,4 puede producirse un enturbiamiento del agua, la cual adquiere paulatinamente un olor a descomposición de materia vegetal ya que las plantas no crecen por exceso de sales calcáreas. Se observa una fuerte formación de sarro en los vidrios y el depósito de material calcáreo adherido al material decorativo (piedras y troncos) y a los accesorios que están dentro del acuario. En este tipo de agua sólo puede vivir un grupo muy reducido de peces, entre ellos algunos cíclidos de los grandes lagos de África. La mayoría de los peces comienzan a mostrar lesiones en la piel y dificultades respiratorias.

Agua ligeramente ácida, con pH entre 7,0 y 6,8. Por lo general es un tipo de agua brillante, con un ligero reflejo amarillento, inodora y carece de algas. La vegetación crece escasa y con lentitud. Los vidrios pueden presentar ligeras formaciones calcáreas. La mayoría de los peces de ríos viven en este tipo de aguas, en particular los sudamericanos.

Agua ácida, con pH menor de 6,8. El agua se presenta de color amarillo ambarino, la materia orgánica en descomposición adquiere un color marrón. La vegetación es muy pobre y de color amarillento. No son muchos los peces que viven en este tipo de agua, pero por lo general no se adaptan fácilmente a aguas menos ácidas. Este es el caso de los Symphysodon (discus) y muchos tetras y en particular los tetra cardenal.

Relación del pH con el organismo Animal.

El grado de acidez o alcalinidad del medio afecta profundamente a ciertos organismos, tanto vegetales como animales.Cuanto más baja es la posición en la escala biológica, mayor es la incidencia del pH en los organismos. Por lo tanto las algas, los infusorios, bacterias y, en general, los organismos elementales, son extremadamente sensibles a las variaciones de este factor, mucho más que los organismos superiores o con mayor grado de desarrollo.

La mayoría de los peces de acuario requieren un pH que oscila entre 6,8 y 7,2. Valores por encima o debajo de esos valores son aceptados por muy pocas especies.

Para cada especie acuática (animal o vegetal) existe un valor de pH óptimo para su desarrollo.

Algunas especies en particular tienen la facultad de aceptar rangos de pH del agua muy amplios. Sin embargo la mayoría no lo tolera, aunque gradualmente es posible que se adapten a un pH inadecuado. En este caso seguramente no enfermarán de inmediato, pero al vivir sometidos aun estrés permanente su biología se verá afectada. Tarde o temprano enfermará.

Al transferir un pez de un medio a otro que tenga más de 0,2º de pH de diferencia deberá ser previamente adaptado, agregando agua por goteo lento hasta equiparar los rangos de pH del medio del que proviene y el que será su futuro hábitat.

Aumento del pH

Una elevación del pH produce en ciertos peces alcalosis. Es decir una enfermedad abiótica que podría compararse con una intoxicación. No es lo mismo que se eleve el pH uno o dos puntos para un pez de aguas alcalinas que para un pez de aguas ácidas. Aunque en ambos casos sufrirán las consecuencias, el pez cuyo

Plantas como Anubias crecen mejor con

pH ligeramente

ácido.

Un pH-metro

electrónico es un

instrumento que permite mediciones exactas. 

Es imprescindib

le en instalacione

s comerciales.

metabolismo está adaptado a pH bajos sufrirá más que el adaptado a pH altos. Inversamente un descenso del pH por debajo de los valores normales, afectará en mayor medida a un pez de aguas alcalinas que a otro de aguas ácidas.Cuando el pH aumenta, también se incrementa la frecuencia respiratoria de los peces afectados; las algas proliferarán en el acuario consumiendo nutrientes en desmedro de las plantas y las bacterias encontrarán un medio adecuado para multiplicarse. Estas últimas encontrarán en el estrés de los peces un medio para convertirse en patógenas y desatar una bacteriosis. En muchos caos la Septicemia Hemorrágica Bacterial (SHB) en alguna de sus manifestaciones, está directamente vinculada a dos factores: el estrés de los peces y el pH inadecuado del agua.

Descenso del pH

Cuando el pH desciende más allá de lo tolerado por los peces, se produce en muchas especies otro tipo de enfermedad conocida como acidosis. Una de las razones más comunes para que el pH descienda es la presencia exagerada de ácidos orgánicos en el acuario, producto de una superpoblación y en algunos casos, por escasez de plantas y/o iluminación inadecuada o insuficiente.La acidosis se manifiesta en forma de derrames sanguinolentos que pueden afectar el cuerpo y aletas de los peces, erizamiento de aletas, destrucción de la mucosa (y la consiguiente invasión de organismos patógenos), falta de equilibrio en la natación (debido a que la baja presión osmótica afecta la vejiga natatoria), temblores, muerte entre las plantas en posición normal y, en el mejor de los casos, estrés.

Así como una baja excesiva es dañina para la mayoría de los organismos del acuario, una baja imperceptible y paulatina puede ser beneficiosa para los peces de aguas normales o ligeramente ácidas. Por ejemplo, un pH de 6,8 favorece la secreción de la mucosa protectora de la piel de los peces (mejorando sus defensas contra infecciones), pero podría afectar a varias plantas acuáticas. Sin embargo hay plantas que se verían favorecidas por un pH ligeramente ácido (6,8 por ejemplo), tales como Cabomba, Anubias y Cryptocoryne. Más datos sobre las plantas se pueden obtener en nuestro Atlas de las Plantas.

Las células germinales, los huevos fertilizados y las larvas y alevines de los peces son los más sensibles y toleran mucho menos las variaciones del pH que los peces desarrollados.Esta sería una de las razones por las cuales muchos desoves se pierden o no prosperan.

Los Mollys son 

peces de aguas

ligeramente duras y de pH próximo o superior a

7,2.Algo muy

similar ocurre con

los Lebistes o Guppy(abajo)

Ahora bien, ¿hay un pH 6,5 más peligroso que otro pH 6,5?

En realidad la peligrosidad del pH para un determinado organismo no está determinado por el Catión (H+) sino por el anión que está unido a él.