Cette section s'adresse essentiellement aux aquariophiles les plus expérimentés, possédant quelques notions de chimie et désireux d'approfondir leurs connaissances afin de mieux optimiser leur hobby.
- Sulfate de magnésium MgSO4 et carbonate de magnésium lourd 4MgCO3 Mg(OH)2 5H2O
- Carbonate de calcium CaCO3 et chlorure de calcium CaCl2
- Hydrogénocarbonate de potassium KHCO3 et carbonate de potassium K2CO3 et sulfate de potassium K2SO4
Rappel des masses molaires (Mx) des différents éléments (x) exprimées en g/mol.
• Eléments chimiques de base
MMg = 24,3 g/mol - MCa = 40,1 g/mol - MS = 32,1 g/mol - MO = 16,0 g/mol - MH = 1,0 g/mol
MK = 39,1 g/mol - MC = 12,0 g/mol - MCl = 35,5 g/mol
• Les composés de base utilisés
MMgSO4 = 120,4 g/mol, dont 24,3 mg/mol de Mg et 96,1 mg/mol de SO4
MCaCO3 = 100,1 g/mol, dont 40,1 g/mol de Ca et 60,0 g/mol de CO3
MKHCO3 = 100,1 g/mol, dont 39,1 g/mol de K et 61,0 g/mol de HCO3
MK2CO3 = 138,2 g/mol, dont 78,2 g/mol de K et 60,0 g/mol de CO3
MK2SO4 = 174,3 g/mol, dont 78,2 g/mol de K et 96,1 g/mol de SO4
M4MgCO3 * Mg(OH)2 * 5H2O = 485,5 g/mol, dont 121,5 g/mol de Mg et 240,0 g/mol de CO3
MCaCl2 = 111,1 g/mol, dont 40,1 g/mol de Ca et 71,0 g/mol de Cl2
Note : Les masses molaires peuvent être exprimées soit en g/mol, soit en mg/mmol.
Top ▲• Calcul des taux de minéralisation en mg/L de sels pour constituer l'eau désirée suivante
| Sodium | Magnésium | Calcium | Potassium | Chlorure | Dureté totale °GH | Dureté carbonatée °KH |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 5 | 21 | 2 | 0 | 4 | 3,2 |
1 - Besoin de 5 mg/L de magnésium, par un ajout de sulfate de magnésium MgSO4.
MMgSO4 = 120,4 g/mol dont 24,3 g/mol de Mg et 96,1 g/mol de SO4.
Pour obtenir 5 mg de Mg, il est nécessaire d'ajouter : (5/MMg) mmol de Mg, soit : 5/24,3 = 0,2 mmol de Mg,
correspondant à 0,2 mmol de MgSO4, soit : 0,2 x MMgSO4 = 0,2 x 120,4 = 24 mg/L de sulfate de magnésium MgSO4,
lesquels donneront 19 mg/L de SO4 (0,2 x 96,1).
2 - Besoin de 21 mg/L de calcium, par un ajout de carbonate de calcium CaCO3.
MCaCO3 = 100,1 g/mol, dont 40,1 g/mol de Ca et 60,0 g/mol de CO3.
Pour obtenir 21 mg de Ca, il est nécessaire d'ajouter : (21/MCa) mmol de Ca, soit : 21/40,1 = 0,524 mmol de Ca,
correspondant à 0,524 mmol de CaCO3, soit : 0,524 x MCaCO3 = 0,524 x 101,1 = 53 mg/L de carbonate de calcium CaCO3,
lesquels donneront 31,4 mg/L de CO3 (0,524 x 60).
3 - Besoin de 2 mg/L de potassium, par un ajout d'hydrogénocarbonate de potassium KHCO3.
MKHCO3 = 100,1 g/mol, dont 39,1 g/mol de K et 61,0 g/mol de HCO3.
Pour obtenir 2 mg de K, il est nécessaire d'ajouter : (2/MK) mmol de K, soit : 2/39,1 = 0,05 mmol de K,
correspondant à 0,05 mmol de KHCO3, soit : 0,05 x MKHCO3 = 0,05 x 101,1 = 5 g/L d'hydrogénocarbonate de potassium KHCO3, lesquels donneront 3 mg/L (0,05 x 61) de HCO3.
• Calcul de la dureté totale.
Pour calculer la dureté totale de l'eau en fonction de ses concentrations en calcium Ca2+ et magnésium Mg2+, nous utiliserons la formule suivante donnée dans la section sur le calcul de la dureté totale :
0,14.[Ca2+] + 0,23.[Mg2+] °GH
Soit pour notre composition une dureté totale de :
(0,14 x 21) + (0,23 x 5) = 4 °GH.
• Calcul de la dureté carbonatée
Pour calculer la dureté carbonatée de l'eau en fonction de ses concentrations en carbonates CO32- et en hydrogénocarbonates HCO3-, nous utiliserons la formule suivante donnée dans la section sur le calcul de la dureté carbonatée :
0,0935.[CO32-] + 0,046.[HCO3-] °KH
Soit pour notre composition une dureté carbonatée de :
(0,0935 x 31,4) + (0,046 x 3) = 3,2 °KH.
Il est évident qu'il est nécessaire d'ajouter à cette eau des oligoéléments dont du fer chélaté.
Le carbonate de calcium CaCO3 est très faiblement soluble dans l'eau pure (de l'ordre de 15 à 20 mg/L à 25 °C), mais il est soluble dans l'eau chargée en dioxyde de carbone ou dans une eau dont le pH est inférieur à 7.
La dureté carbonatée de cette eau sera très rapidement réduite en fonction de différents facteurs caractérisant l'aquarium : la présence en plus ou moins grande quantité de plantes et de poissons, l'injection de CO2, la filtration, etc.
A partir de cet exemple, il est aisé de créer tout autre type de composition de l'eau en utilisant les mêmes éléments dans des proportions différentes : modifier le rapport entre les concentrations en magnésium et en calcium, remplacer le sulfate de magnésium par du carbonate de magnésium lourd, remplacer le carbonate de potassium par du sulfate de potassium ou même un mixte de ces possibilités.
Top ▲• Calcul des taux de minéralisation en mg/L de sels pour constituer l'eau désirée suivante
| Sodium | Magnésium | Calcium | Potassium | Chlorure | Dureté totale °GH | Dureté carbonatée °KH |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 5 | 50 | 3 | 0 | 8,15 | 7,9 |
1 - Besoin de 5 mg/L de magnésium, par un ajout de carbonate de magnésium lourd 4MgCO3 * Mg(OH)2 * 5H2O.
M4MgCO3 *Mg(OH)2 * 5H2O = 485,5 g/mol, dont MMgl de 121,5 g/mol de Mg et 240,0 g/mol de CO3.
Pour obtenir 5 mg de Mg, il est nécessaire d'ajouter : (5/MMgl) mmol de carbonate de magnésium lourd, MMgl est la masse de Mg dans une mole de carbonate de magnésium lourd 4MgCO3 * Mg(OH)2 * 5H2O),
soit : 5/121,5 = 0,04 mmol de carbonate de magnésium lourd,
soit : 0,04 x M4MgCO3 * Mg(OH)2 * 5H2O = 0,04 x 485,5 = 20 mg/L de carbonate de magnésium lourd 4MgCO3 * Mg(OH)2 * 5H2O,
lesquels donneront 9,6 mg/L de CO3 (0,04 x 240).
2 - Besoin de 50 mg/L de calcium, par un ajout de carbonate de calcium CaCO3.
MCaCO3 = 100,1 g/mol, dont 40,1 g/mol de Ca et 60,0 g/mol de CO3.
Pour obtenir 50 mg de Ca, il est nécessaire d'ajouter : (50/MCa) mmol de Ca,
soit : 50/40,1 = 1,25 mmol de Ca, correspondant à 1,25 mmol de CaCO3,
soit : 1,25 x MCaCO3 = 1,25 x 101,1 = 126,0 mg/L de carbonate de calcium CaCO3,
lesquels donneront 75,0 mg/L de CO3 (1,25 x 60).
3 - Besoin de 3 mg/L de potassium, par un ajout de sulfate de potassium K2SO4.
MK2SO4 = 174,3 g/mol, dont Mksde 78,2 g/mol de K et 96,1 g/mol de SO4.
Pour obtenir 3 mg de K, il est nécessaire d'ajouter : (3/Mks), Mks est la masse de K dans une mole de sulfate de potassium K2SO4), soit : 3 / 78,2 = 0,038 mmol de sulfate de potassium,
soit : 0,038 x MK2SO4 = 0,038 x 174,3 = 6,7 mg/L de sulfate de potassium,
lesquels donneront 3,7 mg/L (0,038 x 96,1) de SO4.
• Calcul de la dureté totale.
Pour calculer la dureté totale de l'eau en fonction de ses concentrations en calcium Ca2+ et magnésium Mg2+, nous utiliserons la formule suivante donnée dans la section sur le calcul de la dureté totale :
0,14.[Ca2+] + 0,23.[Mg2+] °GH
Soit pour notre composition une dureté totale de :
(0,14 x 50) + (0,23 x 5) = 8,15 °GH.
• Calcul de la dureté carbonatée
Pour calculer la dureté carbonatée de l'eau en fonction de ses concentrations en carbonates CO32- et en hydrogénocarbonates HCO3-, nous utiliserons la formule suivante donnée dans la section sur le calcul de la dureté carbonatée :
0,0935.[CO32-] + 0,046.[HCO3-] °KH
Soit pour notre composition une dureté carbonatée de :
(0,0935 x (9,6 + 75)) + (0,046 x 0) = 7,9 °KH.
La dureté carbonatée de cette eau sera très rapidement diminuée en fonction de différents facteurs caractérisant l'aquarium : la présence en plus ou moins grande quantité de plantes et de poissons, l'injection de CO2, la filtration, etc.
Top ▲• Calcul des taux de minéralisation en mg/L de sels pour constituer l'eau désirée suivante
| Sodium | Magnésium | Calcium | Potassium | Chlorure | Dureté totale °GH | Dureté carbonatée °KH |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 4 | 12 | 3 | 10,6 | 2,6 | 0,84 |
1 - Besoin de 4 mg/L de magnésium, par un ajout de sulfate de magnésium MgSO4.
MMgSO4 = 120,4 g/mol dont 24,3 g/mol de Mg et 96,1 g/mol de SO4.
Pour obtenir 4 mg de Mg, il est nécessaire d'ajouter : (4/MMg) mmol Mg, soit : 4/24,3 = 0,16 mmol de Mg,
correspondant à 0,16 mmol de MgSO4, soit : 0,16 x MMgSO4 = 0,16 x 120,4 = 19,8 mg/L de sulfate de magnésium MgSO4,
lesquels donneront 15,4 mg/L de SO4 (0,16 x 96,1).
2 - Besoin de 6 mg/L de calcium, par un ajout de chlorure de calcium CaCl2.
MCaCl2 = 111,1 g/mol, dont 40,1 g/mol de Ca et 71,0 g/mol de Cl2.
Pour obtenir 14 mg de Ca, il est nécessaire d'ajouter : (6/MCa) mmol de Ca, soit : 6/40,1 = 0,15 mmol de Ca,
correspondant à 0,15 mmol de CaCl2, soit : 0,15 x MCaCl2 = 0,15 x 111,1 = 16,6 mg/L de chlorure de calcium CaCl2,
lesquels donneront 10,6 mg/L de Cl2 (0,15 x 71).
3 - Besoin de 6 mg/L de calcium, par un ajout de carbonate de calcium CaCO3.
MCaCO3 = 100,1 g/mol, dont 40,1 g/mol de Ca et 60,0 g/mol de CO3.
Pour obtenir 6 mg de Ca, il est nécessaire d'ajouter : (6/MCa) mmol de Ca, soit : 6/40,1 = 0,15 mmol de Ca,
correspondant à 0,15 mmol de CaCO3, soit : 0,15 x MCaCO3 = 0,15 x 101,1 = 15,1 mg/L de carbonate de calcium CaCO3,
lesquels donneront 9,0 mg/L de CO3 (0,15 x 60).
4 - Besoin de 3 mg/L de potassium, par un ajout de sulfate de potassium K2SO4.
MK2SO4 = 174,3 g/mol, dont Mks de 78,2 g/mol de K et 96,1 g/mol de SO4.
Pour obtenir 3 mg de K, il est nécessaire d'ajouter : (3/Mks), Mks est la masse de K dans une mole de sulfate de potassium K2SO4), soit : 3 / 78,2 = 0,038 mmol de sulfate de potassium, soit : 0,038 x MK2SO4 = 0,038 x 174,3 = 6,7 mg/L de sulfate de potassium, lesquels donneront 3,7 mg/L (0,038 x 96,1) de SO4.
• Calcul de la dureté totale.
Pour calculer la dureté totale de l'eau en fonction de ses concentrations en calcium Ca2+ et magnésium Mg2+, nous utiliserons la formule suivante donnée dans la section sur le calcul de la dureté totale :
0,14.[Ca2+] + 0,23.[Mg2+] °GH
Soit pour notre composition une dureté totale de :
(0,14 x 12) + (0,23 x 4) = 2,6 °GH
• Calcul de la dureté carbonatée
Pour calculer la dureté carbonatée de l'eau en fonction de ses concentrations en carbonates CO32- et en hydrogénocarbonates HCO3-, nous utiliserons la formule suivante donnée dans la section sur le calcul de la dureté carbonatée :
0,0935.[CO32- ] + 0,046.[HCO3- ] °KH
Soit pour notre composition une dureté carbonatée de :
(0,0935 x 9) + (0,046 x 0) = 0,84 °KH.