Chimie : impact d'un réacteur à hydroxyde de calcium dans un aquarium récifal

A l'intérieur du réacteur : fabrication de l'ion calcium en absence de dioxyde de carbone aqueux

On peut parler de quasi absence de dioxyde de carbone aqueux au vue de la faible quantité d'eau osmosée qui arrive dans le réacteur. Par ailleurs, le réacteur étant hermétique, il n'y a pas de surface d'échange avec l'air permettant l'apport de dioxyde de carbone.

Arrivée d'eau par le bas avec fabrication de lait de chaux par agitation

Il s'agit d'une eau de chaux très concentrée avec des particules d'hydroxyde de calcium en suspension qui la rendent opaque.

Sortie de l'eau de chaux surnageant en partie supérieure

Hydroxyde de calcium	⇒	eau de chaux = ion calcium + 2 ions hydroxyde (augmente le KH des tests à l'acide chlorhydrique)
Ca(OH)2	⇒	Ca2+ + 2OH-

Dans l'eau du bac

Avec un PH normal inférieur à 10 : calcification dans les coraux durs dont le PH est plus élevé

Fabrication du bicarbonate

Dioxyde de carbone	+	ion hydroxyde	⇒	bicarbonate (augmentation du KH)
CO2	+	OH-	⇒	HCO3-

Absorption des ions calcium et bicarbonate dans le corps calcifiant des coraux durs

Bicarbonate	+	ion calcium	⇒	ion carbonate	+	ion calcium	+	proton	⇒	carbonate de calcium (= corail dur)	+	proton (éjecté du corail pour maintenir le PH basique du corps calcifiant)
HCO3-	+	Ca2+	⇒	CO32-	+	Ca2+	+	H+	⇒	CaCO3	+	H+

Avec un PH très basique supérieur à 10 : précipitations

Ce cas peut survenir lors d'une injection d'une quantité trop importante d'eau de chaux ou d'un mauvais brassage avec l'eau du bac ...

Formation de carbonate de calcium (chute du KH)

Le carbone existe sous plusieurs formes selon les quatre équilibres suivant :

Dioxyde de carbone	+	eau	+	ion calcium	⇔	acide carbonique	+	ion calcium	⇔	proton	+	ion bicarbonate	+	ion calcium	⇔	2 protons	+	ion carbonate	+	ion calcium	⇔	2 protons	+	carbonate de calcium
CO2	+	H2O	+	Ca2+	⇔	H2CO3	+	Ca2+	⇔	H+	+	HCO3-	+	Ca2+	⇔	2H+	+	CO32-	+	Ca2+	⇔	2H+	+	CaCO3

Plus le PH est basique et plus l'équilibre tend vers la droite, c'est à dire la précipitation en carbonate de calcium. Cette précipitation est accompagnée de la création de protons lesquels vont faire baisser le PH (pH = -log([H⁺]) : c’est l’effet tampon du bicarbonate. De même, plus le PH est acide et plus l'équilibre tend vers la gauche avec l'absorption des protons et la hausse du PH.

Dolomite par formation de carbonate de magnésium se fixant sur du carbonate de calcium (chute du KH)

Ion magnésium	+	ion carbonate	⇒	carbonate de magnésium
Mg2+	+	CO32-	⇒	MgCO3

Carbonate de calcium	+	carbonate de magnésium	⇒	dolomite
CaCO3	+	MgCO3	⇒	CaMg(CO3)2

Phosphates de calcium

Le phosphate existe sous quatre formes selon le taux d'acidité. Voici les trois équilibres du plus acide au plus basique :

Acide phosphorique	⇔	proton	+	ion dihydrogénophosphate	⇔	2 protons	+	ion hydrogénophosphate	⇔	3 protons	+	ion phosphate
H3PO4	⇔	H+	+	H2PO4−	⇔	2H+	+	HPO42−	⇔	3H+	+	PO43−

Lorsque le PH dépasse 10 ce qui peut arriver avec l'injection d'eau de chaux, il y apparition de l'ion phosphate et différentes formules peuvent amener à sa précipitation :

10 ions calcium	+	6 ions phosphate	+	2 ions hydroxyde	⇒	apatite hydroxyle (très peu soluble)
10Ca2+	+	6PO43-	+	2OH-	⇒	Ca10(PO4)6(OH)2

Ion calcium	+	ion phosphate	⇒	phosphate de calcium
3Ca2+	+	2PO43-	⇒	Ca3(PO4)2

Références

Le réacteur à hydroxyde de calcium (RAH)
Du bon usage de l’eau de chaux et du réacteur à hydroxyde
Les phosphates
Calcification des coraux scléractiniaires - Du polype aux molécules
Précipitation - Produit de solubilité
Produit de solubilité de la calcite
Chimie des eaux
Le Magnésium dans les aquariums récifaux.