Temat z którym spotkał się niemal każdy akwarysta i który ciągle podgrzewa emocje. Z moich obserwacji wynika że ok 90% akwarystów stosujących tą metodę nie ma pojęcia co i dlaczego robi. Z pozostałych 10% mniej niż połowa rozumie zasady rządzące tą metodą (co zresztą nie przeszkadza im udzielać porad na forach internetowych).

Dr Balling i jego metoda

Nazwa metody pochodzi od nazwiska dr Hansa – Wernera Ballinga. Ten naukowiec, będący jednocześnie miłośnikiem akwarystyki, opracował w latach 90tych metodę suplementacji mikro i makro elementów na podstawie składu naturalnej wody morskiej. W potocznym rozumieniu metoda Ballinga sprowadza się do podawania 2 -3 płynów z „kh”, „Ca” i „soli bez soli”. To ostatnie jest zresztą często pomijane. W rzeczywistości metoda Ballinga to sposób na zbilansowane podanie kilkudziesięciu składników składających się na wodę morską.

Kolejnym poważnym niezrozumieniem metody jest powszechne założenie że płyny należy podawać w równej ilości. Jest to założenie z gruntu nieprawdziwe ale mimo to zazwyczaj jest skuteczne. W metodzie Ballinga nie chodzi o podawanie „po równo” składników ale o utrzymywanie stałego stężenia tych składników w wodzie. Jako że konsumpcja składników jest zazwyczaj proporcjonalna, to podawanie „po równo” okazuje się dobrym (albo raczej wystarczająco dobrym) rozwiązaniem. Ja osobiście radzę jednak wielkość suplementacji dobierać na podstawie pomiarów i dostosowywać do rzeczywistego zapotrzebowania.

Kalcyfikacja czyli jak powstaje szkielet

Organizmy morskie takie jak koralowce, tworzą szkielet z węglanu wapnia (CaCO₃). Węglan wapnia powstaje w jednej prostej reakcji:

Ca²⁺  + CO₃^2-  –>  CaCO₃    (1)

czyli jon wapnia łączy się z jonem węglanu.  W wodzie jon wapnia Ca²⁺ występuje samodzielnie (w ilości ok 430 ppm). W wodzie jest również dostępny jon wodorowęglanowy (HCO₃. Oba te składniki transportowane są przez tkankę korala do miejsca budowy szkieletu. Zanim powstanie węglan wapnia, jon wodorowęglanowy musi jeszcze zostać pozbawiony atomu wodoru.

2HCO₃^–  –> 2H⁺ + CO₃^–  + CO₂ +H₂O   (2)

Jak widać do zajścia tej reakcji potrzebne są dwa jony węglanowe a w jej wyniku powstają również dwutlenek węgla i woda, które są następnie wykorzystywane przez zooksantelle w procesie fotosyntezy.

Reakcje chemiczne w metodzie Ballinga

Przejdźmy teraz do metoda Ballinga. Opiera się na uzupełnianiu solanki o elementy pobrane przez żywe organizmy.

W naturze braki składników nie występują gdyż zdolności buforowe oceanu są znacznie większe niż ich konsumpcja. W akwarium w wyniku procesu kalcyfikacji bardzo szybko zaczyna jednak brakować wapnia i jonu węglanowego.

Braki obu składników uzupełniamy dozując:

• Wodorowęglan sodu –  NaHCO₃  oraz
• Chlorek wapnia – CaCl₂.

Po rozpuszczeniu obu substancji w wodzie otrzymujemy:

• NaHCO₃ –> Na^– + HCO₃⁺oraz
• CaCl₂   –> Ca²⁺  + 2 Cl^–

Pełne równanie reakcji wygląda następująco:

2 NaHCO₃ + CaCl₂ –> CaCO₃ + 2NaCl₂ + CO₂ +H₂O (3)

Jak widać dostarczyliśmy oba składniki potrzebne do budowy szkieletu. Wart zwrócić uwagę na to, że na każdą cząstkę CaCl₂ potrzebne są dwie NaHCO₃. Niestety razem z pożądanymi składnikami dostarczyliśmy dwie cząstki soli kuchennej (NaCl₂). W czasie stosowania metody Ballinga zasolenie ma tendencję do wzrostu. Dlatego należy starannie mierzyć jego poziom i odpowiednio skorygować (rozwodnić) skład solanki przeznaczonej na podmianę. Drugim skutkiem jest systematycznie zmniejszanie ilości mikroelementów w wodzie (takich jak jod, stront, cynk). Jak sobie z tym poradzić opisałem w drugiej części rozdziału o Ballingu.

Jak przygotować suplementy

Jak powiedziano wcześniej, aby uzupełnić składniki pobrane z wody w czasie budowy szkieletu potrzebne są dwa składniki: jony węglanu i jony wapnia. Zgodnie z równaniem (1) na każdą cząstkę węglanu potrzeba jednej cząstki wapnia. Równowagę zapewnimy dozując w odpowiedniej ilości NaHCO₃ i CaCl₂. Aby przygotować właściwą dawkę  potrzebna jest znajomość mas molowych pierwiastków:

• Na – Sód        – m.m. = 23
• Ca – Wapń    – m.m. = 40
• H – Wodór    – m.m. = 1
• C – Węgiel     – m.m. = 12
• O – Tlen         – m.m. = 16
• Cl – Chlor      – m.m. = 35.45

Równowagę molową można opisać równaniem:

LM_CO3 = LM_Ca  (4)

gdzie

• LM_CO3 – liczba moli CO₃
• LM_Ca – liczba moli Ca

Zwróćmy uwagę że:

LM_CO3 = LM_NaHCO3 = m_NaHCO3/ m.m._NaHCO3 (5)

oraz że:

LM_Ca = LM_CaCl2 = m_CaCl2/ m.m._CaCl2 (6)

gdzie

• LM_NaHCO3 – liczba moli NaHCO₃
• LM_CaCl2 – liczba moli CaCL₂
• m_NaHCO3 – masa wodorowęglanu sodu
• m_CaCl2 – masa chlorku wapnia
• m.m._NaHCO3 – masa molowa wodorowęglanu sodu
• m.m._CaCl2 – masa molowa chlorku wapnia

Podstawiając równania 5 i 6 do 4 otrzymamy:

m_NaHCO3/ m.m._NaHCO3 = m_CaCl2/ m.m._CaCl2 (7)

m_NaHCO3 = m_CaCl2 x (m.m._NaHCO3 / m.m_CaCl2)

m_NaHCO3 = m_CaCl2 x (m.m._NaHCO3 / m.m._CaCl2)

m_NaHCO3 = m_CaCl2 x 2*(23+1+12+3×16) / (40+2×35.45) = m_CaCl2 x (168/ 111)

m_NaHCO3 = m_CaCl2 x 1.514 (8)

Powyższe równanie jest prawidłowe dla chlorku wapnia bezwodnego. Na rynku dostępne są jeszcze dwie inne formy uwodnienia: CaCL₂ +2H₂O oraz CaCL₂ +6H₂O. Uwzględniając masy molowe wody otrzymamy:

m_NaHCO3 = m_CaCl2+2H2O  x 1.143 (9)

m_NaHCO3 = m_CaCl2+6H2O x 0.767 (10)

Tu potrzebny jest mały komentarz. Współczynniki z równań 8-10 są prawidłowe przy założeniu że w obu roztworach chcemy zachować to samo stężenie składników. Nie jest to jednak konieczne (choć niewątpliwie ułatwia  kontrolę procesu). Jeśli np. zwiększymy dwukrotnie ilość rozpuszczonego chlorku wapnia musimy jedynie pamiętać aby dwukrotnie zmniejszyć ilość podawanego płynu.

Rozpuszczalność

Wiemy już w jakich proporcjach mieszać proszki tak, aby otrzymać jednakowe stężenie molowe obu składników. Teraz musimy rozpuścić oba proszki w wodzie. W 20°C w jednym litrze wody można rozpuścić:

• NaHCO₃   – 103 g
• CaCL₂  – 745 g

Ilość rozpuszczonego proszku jest więc limitowana przez pierwszy składnik. Warto tu zwrócić uwagę na dwie sprawy:

1. Im wyższa temperatura tym łatwiej w niej rozpuścić proszek (i tym więcej). Należy jednak pamiętać że po ochłodzeniu wody, może powstać roztwór przesycony – węglan zacznie się wytrącać w postaci proszku. Czyli niezależnie ile rozpuściliśmy go w gorącej wodzie, w temp 20°C rozpuszczone zostanie nie więcej niż 103g.
2. Osiągnięcie roztworu nasyconego  jest trudne. Wymaga intensywnego mieszania roztworu przy pomocy cyrkulatora. Dlatego lepiej robić to wiadrze do którego można włożyć małą pompę (i grzałkę).

Pytanie ile rozpuścić? W wielu publikacjach pojawia się wartość 84g NaHCO₃ . Czy to dobra ilość? Mniejsza niż graniczne 103g wiec dobra – możemy rozpuścić całą porcję (o ile woda ma 20 lub więcej stopni). Czy to najlepsza wartość którą zawsze musimy stosować? Na pewno nie. 84g to nic innego jak masa molowa NaHCO₃. Równie dobrze możemy rozpuścić 90g (choć będzie to trudniejsze) albo 70g (łatwiej). Proponuję dobrać taka ilość którą łatwo jest przygotować. Ważne aby przygotowując drugi płyn („Ca”) pamiętać o stosunku z równań 8,9 i 10.

„Zawsze lej po równo!”

Jak już wcześniej wspomniałem jest to zalecenie które w moim przekonaniu świadczy o braku zrozumienia procesów zachodzących w akwarium (lub ich nadmiernym uproszczeniu).  Na pierwszy rzut oka jest ono poprawne. Równy popyt na oba składniki wymaga dostarczania równych ilości brakujących składników. Ale w tym założeniu kryją się jednak dwie pułapki:

1. Popyt na oba składniki może być różny. Kalcyfikacja nie jest jedynym (chociaż niewątpliwie dominującym) procesem pobierającym z wody jony wapnia i węglanowy. Może się okazać że z jakiegoś powodu jeden z jonów jest pobierany szybciej niż drugi.
2. Dozowanie NaHCO₃ i CaCL₂  zazwyczaj nie jest jedyną stosowaną przez akwarystę suplementacją. Węglany (i to niekoniecznie wodorowęglan sodu) albo związki wapnia możemy dostarczać  razem z innymi suplementami.  Jeśli tak się dzieje to zmienia się podaż obu związków. Tą zmianę musimy uwzględnić w naszej suplementacji.

Podsumowując. Suplementując oba związki po równo narażamy się na zniszczenie równowagi jonowej. I mimo że w wielu przypadkach metoda ta działa poprawnie, dużo bezpieczniejsze jest dobranie dawek suplementu na podstawie pomiarów. Jeśli wyjdą one równe to dobrze. Jeśli nie, uniknęliśmy problemów.

Podsumowanie

Dozowanie NaHCO₃ i CaCL₂ jest proste dopóki przestrzegamy podstawowych zasad. Zanim rozpoczniemy dozowanie dobrze jest zmierzyć dzienny pobór wapnia. Następnie zgodnie z metodą opisaną w rozdziale „Jak policzyć dawkę suplementu” ustalamy dawkę chlorku wapnia. Podawanie zaczynamy od tych samych ilości obu płynów a następnie korygujemy je na podstawie testów. Zapotrzebowanie może się zmienić jeśli zmieni się popyt (np ilość korali twardych lub glonów wapiennych) albo podaż (np zmiana suplementacji). Im szybciej zareagujemy na zmianę tym mniejsze ryzyko destabilizacji zbiornika.

akwarystów stosujących tą metodę nie ma pojęcia co i dlaczego robi. Z pozostałych 10% mniej niż połowa rozumie zasady rządzące tą metodą (co zresztą nie przeszkadza im udzielać porad na forach internetowych).

Dr Balling i jego metoda

Nazwa metody pochodzi od nazwiska dr Hansa – Wernera Ballinga. Ten naukowiec, będący jednocześnie miłośnikiem akwarystyki, opracował w latach 90tych metodę suplementacji mikro i makro elementów na podstawie składu naturalnej wody morskiej. W potocznym rozumieniu metoda Ballinga sprowadza się do podawania 2 -3 płynów z „kh”, „Ca” i „soli bez soli”. To ostatnie jest zresztą często pomijane. W rzeczywistości metoda Ballinga to sposób na zbilansowane podanie kilkudziesięciu składników składających się na wodę morską.

Kolejnym poważnym niezrozumieniem metody jest powszechne założenie że płyny należy podawać w równej ilości. Jest to założenie z gruntu nieprawdziwe ale mimo to zazwyczaj jest skuteczne. W metodzie Ballinga nie chodzi o podawanie „po równo” składników ale o utrzymywanie stałego stężenia tych składników w wodzie. Jako że konsumpcja składników jest zazwyczaj proporcjonalna, to podawanie „po równo” okazuje się dobrym (albo raczej wystarczająco dobrym) rozwiązaniem. Ja osobiście radzę jednak wielkość suplementacji dobierać na podstawie pomiarów i dostosowywać do rzeczywistego zapotrzebowania.

Kalcyfikacja czyli jak powstaje szkielet

Organizmy morskie takie jak koralowce, tworzą szkielet z węglanu wapnia (CaCO₃). Węglan wapnia powstaje w jednej prostej reakcji:

Ca²⁺  + CO₃^2-  –>  CaCO₃    (1)

czyli jon wapnia łączy się z jonem węglanu.  W wodzie jon wapnia Ca²⁺ występuje samodzielnie (w ilości ok 430 ppm). W wodzie jest również dostępny jon wodorowęglanowy (HCO₃. Oba te składniki transportowane są przez tkankę korala do miejsca budowy szkieletu. Zanim powstanie węglan wapnia, jon wodorowęglanowy musi jeszcze zostać pozbawiony atomu wodoru.

2HCO₃^–  –> 2H⁺ + CO₃^–  + CO₂ +H₂O   (2)

Jak widać do zajścia tej reakcji potrzebne są dwa jony węglanowe a w jej wyniku powstają również dwutlenek węgla i woda, które są następnie wykorzystywane przez zooksantelle w procesie fotosyntezy.

Reakcje chemiczne w metodzie Ballinga

Przejdźmy teraz do metoda Ballinga. Opiera się na uzupełnianiu solanki o elementy pobrane przez żywe organizmy.

W naturze braki składników nie występują gdyż zdolności buforowe oceanu są znacznie większe niż ich konsumpcja. W akwarium w wyniku procesu kalcyfikacji bardzo szybko zaczyna jednak brakować wapnia i jonu węglanowego.

Braki obu składników uzupełniamy dozując:

• Wodorowęglan sodu –  NaHCO₃  oraz
• Chlorek wapnia – CaCl₂.

Po rozpuszczeniu obu substancji w wodzie otrzymujemy:

• NaHCO₃ –> Na^– + HCO₃⁺oraz
• CaCl₂   –> Ca²⁺  + 2 Cl^–

Pełne równanie reakcji wygląda następująco:

2 NaHCO₃ + CaCl₂ –> CaCO₃ + 2NaCl₂ + CO₂ +H₂O (3)

Jak widać dostarczyliśmy oba składniki potrzebne do budowy szkieletu. Wart zwrócić uwagę na to, że na każdą cząstkę CaCl₂ potrzebne są dwie NaHCO₃. Niestety razem z pożądanymi składnikami dostarczyliśmy dwie cząstki soli kuchennej (NaCl₂). W czasie stosowania metody Ballinga zasolenie ma tendencję do wzrostu. Dlatego należy starannie mierzyć jego poziom i odpowiednio skorygować (rozwodnić) skład solanki przeznaczonej na podmianę. Drugim skutkiem jest systematycznie zmniejszanie ilości mikroelementów w wodzie (takich jak jod, stront, cynk). Jak sobie z tym poradzić opisałem w drugiej części rozdziału o Ballingu.

Jak przygotować suplementy

Jak powiedziano wcześniej, aby uzupełnić składniki pobrane z wody w czasie budowy szkieletu potrzebne są dwa składniki: jony węglanu i jony wapnia. Zgodnie z równaniem (1) na każdą cząstkę węglanu potrzeba jednej cząstki wapnia. Równowagę zapewnimy dozując w odpowiedniej ilości NaHCO₃ i CaCl₂. Aby przygotować właściwą dawkę  potrzebna jest znajomość mas molowych pierwiastków:

• Na – Sód        – m.m. = 23
• Ca – Wapń    – m.m. = 40
• H – Wodór    – m.m. = 1
• C – Węgiel     – m.m. = 12
• O – Tlen         – m.m. = 16
• Cl – Chlor      – m.m. = 35.45

Równowagę molową można opisać równaniem:

LM_CO3 = LM_Ca  (4)

gdzie

• LM_CO3 – liczba moli CO₃
• LM_Ca – liczba moli Ca

Zwróćmy uwagę że:

LM_CO3 = LM_NaHCO3 = m_NaHCO3/ m.m._NaHCO3 (5)

oraz że:

LM_Ca = LM_CaCl2 = m_CaCl2/ m.m._CaCl2 (6)

gdzie

• LM_NaHCO3 – liczba moli NaHCO₃
• LM_CaCl2 – liczba moli CaCL₂
• m_NaHCO3 – masa wodorowęglanu sodu
• m_CaCl2 – masa chlorku wapnia
• m.m._NaHCO3 – masa molowa wodorowęglanu sodu
• m.m._CaCl2 – masa molowa chlorku wapnia

Podstawiając równania 5 i 6 do 4 otrzymamy:

m_NaHCO3/ m.m._NaHCO3 = m_CaCl2/ m.m._CaCl2 (7)

m_NaHCO3 = m_CaCl2 x (m.m._NaHCO3 / m.m_CaCl2)

m_NaHCO3 = m_CaCl2 x (m.m._NaHCO3 / m.m._CaCl2)

m_NaHCO3 = m_CaCl2 x 2*(23+1+12+3×16) / (40+2×35.45) = m_CaCl2 x (168/ 111)

m_NaHCO3 = m_CaCl2 x 1.514 (8)

Powyższe równanie jest prawidłowe dla chlorku wapnia bezwodnego. Na rynku dostępne są jeszcze dwie inne formy uwodnienia: CaCL₂ +2H₂O oraz CaCL₂ +6H₂O. Uwzględniając masy molowe wody otrzymamy:

m_NaHCO3 = m_CaCl2+2H2O  x 1.143 (9)

m_NaHCO3 = m_CaCl2+6H2O x 0.767 (10)

Tu potrzebny jest mały komentarz. Współczynniki z równań 8-10 są prawidłowe przy założeniu że w obu roztworach chcemy zachować to samo stężenie składników. Nie jest to jednak konieczne (choć niewątpliwie ułatwia  kontrolę procesu). Jeśli np. zwiększymy dwukrotnie ilość rozpuszczonego chlorku wapnia musimy jedynie pamiętać aby dwukrotnie zmniejszyć ilość podawanego płynu.

Rozpuszczalność

Wiemy już w jakich proporcjach mieszać proszki tak, aby otrzymać jednakowe stężenie molowe obu składników. Teraz musimy rozpuścić oba proszki w wodzie. W 20°C w jednym litrze wody można rozpuścić:

• NaHCO₃   – 103 g
• CaCL₂  – 745 g

Ilość rozpuszczonego proszku jest więc limitowana przez pierwszy składnik. Warto tu zwrócić uwagę na dwie sprawy:

1. Im wyższa temperatura tym łatwiej w niej rozpuścić proszek (i tym więcej). Należy jednak pamiętać że po ochłodzeniu wody, może powstać roztwór przesycony – węglan zacznie się wytrącać w postaci proszku. Czyli niezależnie ile rozpuściliśmy go w gorącej wodzie, w temp 20°C rozpuszczone zostanie nie więcej niż 103g.
2. Osiągnięcie roztworu nasyconego  jest trudne. Wymaga intensywnego mieszania roztworu przy pomocy cyrkulatora. Dlatego lepiej robić to wiadrze do którego można włożyć małą pompę (i grzałkę).

Pytanie ile rozpuścić? W wielu publikacjach pojawia się wartość 84g NaHCO₃ . Czy to dobra ilość? Mniejsza niż graniczne 103g wiec dobra – możemy rozpuścić całą porcję (o ile woda ma 20 lub więcej stopni). Czy to najlepsza wartość którą zawsze musimy stosować? Na pewno nie. 84g to nic innego jak masa molowa NaHCO₃. Równie dobrze możemy rozpuścić 90g (choć będzie to trudniejsze) albo 70g (łatwiej). Proponuję dobrać taka ilość którą łatwo jest przygotować. Ważne aby przygotowując drugi płyn („Ca”) pamiętać o stosunku z równań 8,9 i 10.

„Zawsze lej po równo!”

Jak już wcześniej wspomniałem jest to zalecenie które w moim przekonaniu świadczy o braku zrozumienia procesów zachodzących w akwarium (lub ich nadmiernym uproszczeniu).  Na pierwszy rzut oka jest ono poprawne. Równy popyt na oba składniki wymaga dostarczania równych ilości brakujących składników. Ale w tym założeniu kryją się jednak dwie pułapki:

1. Popyt na oba składniki może być różny. Kalcyfikacja nie jest jedynym (chociaż niewątpliwie dominującym) procesem pobierającym z wody jony wapnia i węglanowy. Może się okazać że z jakiegoś powodu jeden z jonów jest pobierany szybciej niż drugi.
2. Dozowanie NaHCO₃ i CaCL₂  zazwyczaj nie jest jedyną stosowaną przez akwarystę suplementacją. Węglany (i to niekoniecznie wodorowęglan sodu) albo związki wapnia możemy dostarczać  razem z innymi suplementami.  Jeśli tak się dzieje to zmienia się podaż obu związków. Tą zmianę musimy uwzględnić w naszej suplementacji.

Podsumowując. Suplementując oba związki po równo narażamy się na zniszczenie równowagi jonowej. I mimo że w wielu przypadkach metoda ta działa poprawnie, dużo bezpieczniejsze jest dobranie dawek suplementu na podstawie pomiarów. Jeśli wyjdą one równe to dobrze. Jeśli nie, uniknęliśmy problemów.

Podsumowanie

Dozowanie NaHCO₃ i CaCL₂ jest proste dopóki przestrzegamy podstawowych zasad. Zanim rozpoczniemy dozowanie dobrze jest zmierzyć dzienny pobór wapnia. Następnie zgodnie z metodą opisaną w rozdziale „Jak policzyć dawkę suplementu” ustalamy dawkę chlorku wapnia. Podawanie zaczynamy od tych samych ilości obu płynów a następnie korygujemy je na podstawie testów. Zapotrzebowanie może się zmienić jeśli zmieni się popyt (np ilość korali twardych lub glonów wapiennych) albo podaż (np zmiana suplementacji). Im szybciej zareagujemy na zmianę tym mniejsze ryzyko destabilizacji zbiornika.

akwarystów stosujących tą metodę nie ma pojęcia co i dlaczego robi. Z pozostałych 10% mniej niż połowa rozumie zasady rządzące tą metodą (co zresztą nie przeszkadza im udzielać porad na forach internetowych).

Dr Balling i jego metoda

Nazwa metody pochodzi od nazwiska dr Hansa – Wernera Ballinga. Ten naukowiec, będący jednocześnie miłośnikiem akwarystyki, opracował w latach 90tych metodę suplementacji mikro i makro elementów na podstawie składu naturalnej wody morskiej. W potocznym rozumieniu metoda Ballinga sprowadza się do podawania 2 -3 płynów z „kh”, „Ca” i „soli bez soli”. To ostatnie jest zresztą często pomijane. W rzeczywistości metoda Ballinga to sposób na zbilansowane podanie kilkudziesięciu składników składających się na wodę morską.

Kolejnym poważnym niezrozumieniem metody jest powszechne założenie że płyny należy podawać w równej ilości. Jest to założenie z gruntu nieprawdziwe ale mimo to zazwyczaj jest skuteczne. W metodzie Ballinga nie chodzi o podawanie „po równo” składników ale o utrzymywanie stałego stężenia tych składników w wodzie. Jako że konsumpcja składników jest zazwyczaj proporcjonalna, to podawanie „po równo” okazuje się dobrym (albo raczej wystarczająco dobrym) rozwiązaniem. Ja osobiście radzę jednak wielkość suplementacji dobierać na podstawie pomiarów i dostosowywać do rzeczywistego zapotrzebowania.

Kalcyfikacja czyli jak powstaje szkielet

Organizmy morskie takie jak koralowce, tworzą szkielet z węglanu wapnia (CaCO₃). Węglan wapnia powstaje w jednej prostej reakcji:

Ca²⁺  + CO₃^2-  –>  CaCO₃    (1)

czyli jon wapnia łączy się z jonem węglanu.  W wodzie jon wapnia Ca²⁺ występuje samodzielnie (w ilości ok 430 ppm). W wodzie jest również dostępny jon wodorowęglanowy (HCO₃. Oba te składniki transportowane są przez tkankę korala do miejsca budowy szkieletu. Zanim powstanie węglan wapnia, jon wodorowęglanowy musi jeszcze zostać pozbawiony atomu wodoru.

2HCO₃^–  –> 2H⁺ + CO₃^–  + CO₂ +H₂O   (2)

Jak widać do zajścia tej reakcji potrzebne są dwa jony węglanowe a w jej wyniku powstają również dwutlenek węgla i woda, które są następnie wykorzystywane przez zooksantelle w procesie fotosyntezy.

Reakcje chemiczne w metodzie Ballinga

Przejdźmy teraz do metoda Ballinga. Opiera się na uzupełnianiu solanki o elementy pobrane przez żywe organizmy.

W naturze braki składników nie występują gdyż zdolności buforowe oceanu są znacznie większe niż ich konsumpcja. W akwarium w wyniku procesu kalcyfikacji bardzo szybko zaczyna jednak brakować wapnia i jonu węglanowego.

Braki obu składników uzupełniamy dozując:

• Wodorowęglan sodu –  NaHCO₃  oraz
• Chlorek wapnia – CaCl₂.

Po rozpuszczeniu obu substancji w wodzie otrzymujemy:

• NaHCO₃ –> Na^– + HCO₃⁺oraz
• CaCl₂   –> Ca²⁺  + 2 Cl^–

Pełne równanie reakcji wygląda następująco:

2 NaHCO₃ + CaCl₂ –> CaCO₃ + 2NaCl₂ + CO₂ +H₂O (3)

Jak widać dostarczyliśmy oba składniki potrzebne do budowy szkieletu. Wart zwrócić uwagę na to, że na każdą cząstkę CaCl₂ potrzebne są dwie NaHCO₃. Niestety razem z pożądanymi składnikami dostarczyliśmy dwie cząstki soli kuchennej (NaCl₂). W czasie stosowania metody Ballinga zasolenie ma tendencję do wzrostu. Dlatego należy starannie mierzyć jego poziom i odpowiednio skorygować (rozwodnić) skład solanki przeznaczonej na podmianę. Drugim skutkiem jest systematycznie zmniejszanie ilości mikroelementów w wodzie (takich jak jod, stront, cynk). Jak sobie z tym poradzić opisałem w drugiej części rozdziału o Ballingu.

Jak przygotować suplementy

Jak powiedziano wcześniej, aby uzupełnić składniki pobrane z wody w czasie budowy szkieletu potrzebne są dwa składniki: jony węglanu i jony wapnia. Zgodnie z równaniem (1) na każdą cząstkę węglanu potrzeba jednej cząstki wapnia. Równowagę zapewnimy dozując w odpowiedniej ilości NaHCO₃ i CaCl₂. Aby przygotować właściwą dawkę  potrzebna jest znajomość mas molowych pierwiastków:

• Na – Sód        – m.m. = 23
• Ca – Wapń    – m.m. = 40
• H – Wodór    – m.m. = 1
• C – Węgiel     – m.m. = 12
• O – Tlen         – m.m. = 16
• Cl – Chlor      – m.m. = 35.45

Równowagę molową można opisać równaniem:

LM_CO3 = LM_Ca  (4)

gdzie

• LM_CO3 – liczba moli CO₃
• LM_Ca – liczba moli Ca

Zwróćmy uwagę że:

LM_CO3 = LM_NaHCO3 = m_NaHCO3/ m.m._NaHCO3 (5)

oraz że:

LM_Ca = LM_CaCl2 = m_CaCl2/ m.m._CaCl2 (6)

gdzie

• LM_NaHCO3 – liczba moli NaHCO₃
• LM_CaCl2 – liczba moli CaCL₂
• m_NaHCO3 – masa wodorowęglanu sodu
• m_CaCl2 – masa chlorku wapnia
• m.m._NaHCO3 – masa molowa wodorowęglanu sodu
• m.m._CaCl2 – masa molowa chlorku wapnia

Podstawiając równania 5 i 6 do 4 otrzymamy:

m_NaHCO3/ m.m._NaHCO3 = m_CaCl2/ m.m._CaCl2 (7)

m_NaHCO3 = m_CaCl2 x (m.m._NaHCO3 / m.m_CaCl2)

m_NaHCO3 = m_CaCl2 x (m.m._NaHCO3 / m.m._CaCl2)

m_NaHCO3 = m_CaCl2 x 2*(23+1+12+3×16) / (40+2×35.45) = m_CaCl2 x (168/ 111)

m_NaHCO3 = m_CaCl2 x 1.514 (8)

Powyższe równanie jest prawidłowe dla chlorku wapnia bezwodnego. Na rynku dostępne są jeszcze dwie inne formy uwodnienia: CaCL₂ +2H₂O oraz CaCL₂ +6H₂O. Uwzględniając masy molowe wody otrzymamy:

m_NaHCO3 = m_CaCl2+2H2O  x 1.143 (9)

m_NaHCO3 = m_CaCl2+6H2O x 0.767 (10)

Tu potrzebny jest mały komentarz. Współczynniki z równań 8-10 są prawidłowe przy założeniu że w obu roztworach chcemy zachować to samo stężenie składników. Nie jest to jednak konieczne (choć niewątpliwie ułatwia  kontrolę procesu). Jeśli np. zwiększymy dwukrotnie ilość rozpuszczonego chlorku wapnia musimy jedynie pamiętać aby dwukrotnie zmniejszyć ilość podawanego płynu.

Rozpuszczalność

Wiemy już w jakich proporcjach mieszać proszki tak, aby otrzymać jednakowe stężenie molowe obu składników. Teraz musimy rozpuścić oba proszki w wodzie. W 20°C w jednym litrze wody można rozpuścić:

• NaHCO₃   – 103 g
• CaCL₂  – 745 g

Ilość rozpuszczonego proszku jest więc limitowana przez pierwszy składnik. Warto tu zwrócić uwagę na dwie sprawy:

1. Im wyższa temperatura tym łatwiej w niej rozpuścić proszek (i tym więcej). Należy jednak pamiętać że po ochłodzeniu wody, może powstać roztwór przesycony – węglan zacznie się wytrącać w postaci proszku. Czyli niezależnie ile rozpuściliśmy go w gorącej wodzie, w temp 20°C rozpuszczone zostanie nie więcej niż 103g.
2. Osiągnięcie roztworu nasyconego  jest trudne. Wymaga intensywnego mieszania roztworu przy pomocy cyrkulatora. Dlatego lepiej robić to wiadrze do którego można włożyć małą pompę (i grzałkę).

Pytanie ile rozpuścić? W wielu publikacjach pojawia się wartość 84g NaHCO₃ . Czy to dobra ilość? Mniejsza niż graniczne 103g wiec dobra – możemy rozpuścić całą porcję (o ile woda ma 20 lub więcej stopni). Czy to najlepsza wartość którą zawsze musimy stosować? Na pewno nie. 84g to nic innego jak masa molowa NaHCO₃. Równie dobrze możemy rozpuścić 90g (choć będzie to trudniejsze) albo 70g (łatwiej). Proponuję dobrać taka ilość którą łatwo jest przygotować. Ważne aby przygotowując drugi płyn („Ca”) pamiętać o stosunku z równań 8,9 i 10.

„Zawsze lej po równo!”

Jak już wcześniej wspomniałem jest to zalecenie które w moim przekonaniu świadczy o braku zrozumienia procesów zachodzących w akwarium (lub ich nadmiernym uproszczeniu).  Na pierwszy rzut oka jest ono poprawne. Równy popyt na oba składniki wymaga dostarczania równych ilości brakujących składników. Ale w tym założeniu kryją się jednak dwie pułapki:

1. Popyt na oba składniki może być różny. Kalcyfikacja nie jest jedynym (chociaż niewątpliwie dominującym) procesem pobierającym z wody jony wapnia i węglanowy. Może się okazać że z jakiegoś powodu jeden z jonów jest pobierany szybciej niż drugi.
2. Dozowanie NaHCO₃ i CaCL₂  zazwyczaj nie jest jedyną stosowaną przez akwarystę suplementacją. Węglany (i to niekoniecznie wodorowęglan sodu) albo związki wapnia możemy dostarczać  razem z innymi suplementami.  Jeśli tak się dzieje to zmienia się podaż obu związków. Tą zmianę musimy uwzględnić w naszej suplementacji.

Podsumowując. Suplementując oba związki po równo narażamy się na zniszczenie równowagi jonowej. I mimo że w wielu przypadkach metoda ta działa poprawnie, dużo bezpieczniejsze jest dobranie dawek suplementu na podstawie pomiarów. Jeśli wyjdą one równe to dobrze. Jeśli nie, uniknęliśmy problemów.

Podsumowanie

Dozowanie NaHCO₃ i CaCL₂ jest proste dopóki przestrzegamy podstawowych zasad. Zanim rozpoczniemy dozowanie dobrze jest zmierzyć dzienny pobór wapnia. Następnie zgodnie z metodą opisaną w rozdziale „Jak policzyć dawkę suplementu” ustalamy dawkę chlorku wapnia. Podawanie zaczynamy od tych samych ilości obu płynów a następnie korygujemy je na podstawie testów. Zapotrzebowanie może się zmienić jeśli zmieni się popyt (np ilość korali twardych lub glonów wapiennych) albo podaż (np zmiana suplementacji). Im szybciej zareagujemy na zmianę tym mniejsze ryzyko destabilizacji zbiornika.