XL – Sull’acqua marina artificiale

Di Robert Warington, Esq.
(Traduzione e conversione metrica a cura di Paolo Bernardi)

Signori,

nel numero di luglio scorso degli Annals and Magazine of Natural History avete pubblicato una breve comunicazione del signor Gosse sulla formazione artificiale dell’acqua di mare; e avendo recentemente rivolto la mia attenzione in modo particolare a tale scritto, per richiesta di un amico che desiderava mettere in pratica la formula ivi indicata, sono rimasto sorpreso dalla differenza riscontrata nelle proporzioni degli ingredienti, se confrontate con quelle che io stesso avevo impiegato nel corso del 1853.

Ciò mi ha colpito tanto più in quanto, quando il signor Gosse mi consultò nel gennaio scorso e mi domandò un parere sulla fattibilità del progetto, gli risposi che non vi sarebbe stata alcuna difficoltà in proposito, poiché io stesso avevo già preparato e utilizzato diverse piccole quantità di acqua marina artificiale; e che tutto ciò che era necessario consisteva nell’eseguire una buona analisi come base per dedurre le proporzioni, facendo al tempo stesso riferimento alla fonte dalla quale io stesso avevo tratto i miei dati, vale a dire l’analisi del dottor E. Schweitzer sull’acqua del Canale della Manica prelevata a Brighton.

Ora, poiché numerose persone si stanno informando su questo argomento, e poiché la formula errata è già stata copiata in altri periodici, ciò potrebbe impedire molti esperimenti, oltre a costituire una comprensibile delusione se la questione non venisse corretta. L’errore appare duplice: il primo deriva da un calcolo inesatto, il secondo dall’assunzione che il solfato di magnesio, così come riportato nell’analisi, rappresenti il sale cristallizzato ordinario e non il solfato anidro, che è invece quello sempre indicato nei risultati analitici; e che, in effetti, è così specificato dal dottor Schweitzer nel suo scritto, quando afferma che il residuo secco ottenuto per evaporazione di una determinata quantità d’acqua consiste nei seguenti componenti.

Tradotta integralmente in sistema metrico, l’analisi di Schweitzer fornisce la composizione dell’acqua marina naturale per 1 litro:

Sostanza	g per litro
Cloruro di sodio (NaCl)	27,06
Cloruro di magnesio (MgCl₂)	3,67
Cloruro di potassio (KCl)	0,77
Bromuro di magnesio (MgBr₂)	0,03
Solfato di magnesio anidro (MgSO₄)	2,30
Solfato di calcio (CaSO₄)	1,41
Carbonato di calcio (CaCO₃)	0,03

Totale dei sali disciolti: circa 35,3 g per litro.

Questa cifra corrisponde esattamente alla salinità naturale dell’acqua marina.
L’errore commesso in precedenza consisteva non solo in un calcolo scorretto, ma soprattutto nell’aver sostituito al solfato di magnesio anidro il comune solfato cristallizzato, alterando in modo sostanziale la proporzione del magnesio.

Poiché tutte le sostanze sono espresse nella stessa unità, esse possono essere trattate come parti proporzionali di un tutto, indipendentemente dall’unità di misura impiegata. Utilizzando la notazione decimale, le proporzioni diventano immediatamente applicabili a qualunque volume desiderato.

Ne deriva che per preparare acqua marina artificiale occorrono:

Per 1 litro

• Cloruro di sodio: 27,06 g
• Cloruro di magnesio: 3,67 g
• Cloruro di potassio: 0,77 g
• Bromuro di magnesio: 0,03 g
• Solfato di magnesio anidro: 2,30 g
• Solfato di calcio: 1,41 g
• Carbonato di calcio: 0,03 g

Per 10 litri

• NaCl: 270,6 g
• MgCl₂: 36,7 g
• KCl: 7,7 g
• MgBr₂: 0,3 g
• MgSO₄ anidro: 23,0 g
• CaSO₄: 14,1 g
• CaCO₃: 0,3 g

Per 50 litri

• NaCl: 1.353 g
• MgCl₂: 183 g
• KCl: 38 g
• MgBr₂: 1,5 g
• MgSO₄ anidro: 115 g
• CaSO₄: 70 g
• CaCO₃: 1,5 g

Per 100 litri

• NaCl: 2.706 g
• MgCl₂: 367 g
• KCl: 77 g
• MgBr₂: 3 g
• MgSO₄ anidro: 230 g
• CaSO₄: 141 g
• CaCO₃: 3 g

La difficoltà principale non risiede tanto nel calcolo delle proporzioni, quanto nel reperire i sali nella forma chimicamente corretta.
Il cloruro di sodio deve essere puro, privo di iodio e di impurità terrose; il cloruro di magnesio va impiegato in forma secca; il solfato di magnesio deve essere anidro; il solfato di calcio, data la sua scarsa solubilità, deve essere finemente polverizzato; il carbonato di calcio è presente in quantità estremamente ridotte e va impiegato come polvere finissima.

È consigliabile sciogliere ciascun sale separatamente in una piccola quantità d’acqua calda, unendo poi le soluzioni alla massa principale dell’acqua, mescolando accuratamente fino a completa limpidezza.

Sebbene l’acqua così ottenuta non contenga inizialmente i gas disciolti naturalmente presenti in mare, essa risulta perfettamente adatta al mantenimento di animali e piante marine, purché venga esposta all’aria per un certo tempo prima dell’uso, così da permettere l’assorbimento dell’ossigeno atmosferico.

Una formula errata rischia di scoraggiare gli sperimentatori e di compromettere una linea di ricerca promettente; mentre una ricetta corretta, fondata su un’analisi chimica rigorosa, consente a chiunque di preparare un’acqua marina artificiale autentica e stabile, adatta agli scopi scientifici e naturalistici.

Fine articolo originale
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Considerazioni finali

Il cuore del problema sta in due errori distinti commessi nella formula pubblicata da Gosse:

1. Un errore di calcolo nelle proporzioni
2. Un errore concettuale sul solfato di magnesio, trattato come sale cristallizzato invece che come sale anidro, come invece avviene in tutte le analisi chimiche.

Warington parte dall’analisi di Schweitzer, che esprime i sali come composti chimicamente puri e anidri. Gosse, nel trasformare quei dati in una “ricetta pratica”, ha invece:

• ricalcolato male alcune quantità;
• sostituito il solfato di magnesio anidro (MgSO₄) con il comune solfato cristallizzato (MgSO₄·7H₂O), senza compensare il peso dell’acqua di cristallizzazione.

Questo produce una distorsione chimica reale:
il sale cristallizzato contiene circa il 51% di acqua.
Usarlo “a peso uguale” significa dimezzare la quantità effettiva di magnesio e di solfato presenti nella soluzione.

• riduceva la formazione di croste saline e incrostazioni di calcare;
• diminuiva i costi dei sali;
• e, in pratica, molti organismi britannici di marea (alghe, anellidi, piccole meduse) vivevano bene in acque salmastre.

La salinità media a Brighton nel XIX secolo era infatti attorno a 3,0 % – 3,1 %, cioè circa 30 – 31 g/L, inferiore alla media oceanica (3,5 %).

in sintesi

Tipo d’acqua	Salinità tipica (g/L)	Commento
Oceano medio	35 g/L	Moderno valore standard
Canale della Manica (Brighton)	30–31 g/L	Fonte dei dati di Warington
Formula Warington 1854	28,6 g/L	Semplificata e salmastra
Acquari vittoriani tipici	25–30 g/L	Adatta a specie di costa britannica