Neutralisation des phosphates dissous

[Hervebe]

Bonjour,
L'ion Phosphate est nécessaire à la vie mais en aquariophilie (eau de mer en l'occurrence) son excès est nuisible.
Il existe plusieurs méthodes pour le neutraliser notamment des "résines" ferriques, exemple Antiphos Fe.
Je suppose que celles-ci sont constituées d'oxyde de fer qui, selon la réaction suivante

Fe2O3 + 2 PO4 => 2 FePO4 + 3 O

produisent un précipité de phosphate de fer insoluble qui ne peut donc plus entrer en jeu dans les réactions chimiques.
Cette réaction libère aussi de l'oxygène qui, par la diminution relative d'ions H+, doit à mon avis augmenter le pH.

Mon raisonnement est-il correct, sinon quel serait-il à votre avis ?
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[Strade]

Bonjour,

Ce n'est pas tout à fait correct. L'ion phosphate doit obligatoirement avoir un contre-ion (positif) pour exister. Dès lors, il n'y a pas dégagement d'oxygène, mais on obtient plutôt l'oxyde du contre-ion. Pour donner un exemple, si l'on prend le contre-ion le plus simple, à savoir H+, on obtient l'équation suivante :

Fe2O3 + 2H3PO4 -> 2FePO4 + 3H2O

Le pH peut par contre augmenter s'il y a formation d'oxydes alcalins tels que Na2O ou CaO, qui donnent NaOH et Ca(OH)2 en réagissant avec l'eau.

[Hervebe]

Merci pour ta réponse,
J'ai posé la question parce que j'ai lu dans un livre dédié à la maintenance des aquariums marins, avec comme référence "Harker (2004)", que ces résines ferriques diminuent le pH et aussi l'alcalinité.
Mon hypothèse de supposer que ces résines sont constituées d'oxyde de fer n'est peut-être pas correcte non plus.

[tb01]

Bonjour,

il s'agit peut être de chlorure ferrique

[A voir en vidéo sur Futura]

[Hervebe]

Il ressemble à ceci

[40CDV20]

Bonjour,
Vu une étude bien documentée sur un forum marin, il y a une bonne vingtaine d'années, donc de mémoire.
Il s'agit effectivement et principalement d'oxyde 3. Cependant, certaines formulations embarquent de l'oxyde 2 (selon maître Moco, seul le fer 2 est assimilable par les algues supérieures) et de l'oxyde-hydroxyde hydraté ou non.
À l'origine, il s'agissait de granules pleine masse (fer métallique rogné à la fraise-scie), aujourd'hui majoritairement de l'oxyde supporté. Il est assez facile de les distinguer par leurs masses volumiques d'un écart de 2 points.
On trouvait également la recette dite à la paille de fer conditionnée en DIY et une même technique que pour l'oxyde de fer, basé sur de l'oxyde d'aluminium activé formulé en perles.
Il n'y a pas d'écart en terme d'efficacité. c'est le côté pratique à la mise en œuvre, la durabilité et le coût qui orientent le choix.
Cdt

[Hervebe]

Merci pour ta réponse.
En eau de mer ces résines ne sont pas utilisées pour être assimilées par les algues mais pour fixer les phosphates.
Ma question est "Pourquoi ces résines ferriques diminueraient elles le pH et aussi l'alcalinité ?"

[40CDV20]

Bjr,

Merci pour ta réponse.
En eau de mer, ces résines ne sont pas utilisées pour être assimilées par les algues, mais pour fixer les phosphates.
Ma question est "Pourquoi ces résines ferriques diminueraient elles le pH et aussi l'alcalinité ?"

Pour ce dernier point, à chacun son domaine de compétence je cède la place à un chimiste patenté. Bien que je ne vois pas très bien le rapport.
En récifal l'alcalinité ou réserve acide selon les auteurs est de l'ordre de 2.5/3.5 mmol, soit env. KH 8°. Ceci étant, dans la vraie vie une valeur de 12°, est souhaitée car l'effet tampon acquis engage une remarquable stabilité de l'eau.
Encore faut-il cadrer ce dont il est question, car un chimiste n'est pas nécessairement un récifaliste.
En milieu récifal naturel, le taux de phosphate est en valeur moyenne de l'ordre de 0.03 mg/l. Le zéro n'est pas atteignable ni par ailleurs souhaitable. Le taux idéal en aqua récifal est de 0.1mg/l avec une limite maxi en bac mixte coraux "peu exigeants" + poissons à 0.3 mg/l. Cette limite est validée par la prolifération de Stoichactis.
Dans un bac récifal le taux de phosphate s'auto régule si on dispose d'une charge interne de carbonate de calcium, substrat et/ou roches naturelles, la seule exigence étant une eau bien oxygénée. À défaut, le phosphate de calcium peu repasser en solution.
Non, le fer ferreux intervient bien au niveau des algues supérieures si cette option de déphosphatation (en bac herbier annexe) a été retenue.
Voyons les avis
Cdt

[40CDV20]

Je "percute" avec effet retardé ! me disant j'ai déjà croisé ce posteur quelque part.
Seriez vous le Hervé Belge de son état qui intervenait il y a quelques années sur Reef-Guardian, Cap Récifal et peut être Corallium ?
A défaut, oubliez tout ça !
Cdt

[Hervebe]

Bonjour,
Je ne cherche pas à connaître les valeurs de KH d'un aquarium d'eau de mer.
Je voudrais seulement savoir comment on pourrait chimiquement expliquer que ces résines ferriques diminueraient le pH et aussi l'alcalinité.
C'est la raison pour laquelle j'ai ouvert ce sujet dans le sous-forum "Chimie".

[Strade]

Rebonjour,

L'image montrée plus haut ressemble effectivement à du chlorure de fer (III), l'oxyde de fer (III) ayant une couleur rouille plus foncée.

Si on part du postulat qu'il s'agit de FeCl₃, et qu'il est ajouté en excès, les ions Fe³⁺ n'ayant pas réagi avec les phosphates peuvent être complexés par l'eau selon l'équation suivante :

Fe³⁺ + 6H₂O -> [Fe(H₂O)₆]³⁺

Sans rentrer dans les détails techniques, ce complexe peut être responsable de l'acidification de l'eau.

On pourrait également expliquer ce phénomène par l'équation de réaction de la molécule en elle-même avec l'eau :

FeCl₃ + 3H₂O -> Fe(OH)₃ + 3HCl

Fe(OH)₃ est quasiment insoluble en milieu aqueux (K_s = 2,8 × 10^-39) et forme un précipité, ne laissant donc que des protons dans le milieu.

[Hervebe]

Bonjour,
Merci pour l'explication.
J'ai trouvé ce complexe mais avec 2+
[Fe(H₂O)₆]²⁺ : ion hexaaquafer

Pourrais-tu expliquer pourquoi il diminue le pH ?

[gts2]

Bonjour,

[Fe(H₂O)₆]³⁺ -> [Fe(H₂O)₅OH]²⁺ + H+ avec un pKa de 2.

[Hervebe]

Merci beaucoup.

[FC05]

Merci pour ta réponse,
J'ai posé la question parce que j'ai lu dans un livre dédié à la maintenance des aquariums marins, avec comme référence "Harker (2004)", que ces résines ferriques diminuent le pH et aussi l'alcalinité.
Mon hypothèse de supposer que ces résines sont constituées d'oxyde de fer n'est peut-être pas correcte non plus.

Si le pH diminue alors l'alcalinité aussi ! Ou alors l'alcalinité a une autre définition ...

Après on parle de résines ferriques donc Fer III.

Quand on est à pH = 9 (pH de l'eau de mer) les ions phosphate sont sous forme HPO₄^2-.

Si on supposer que le fer est sous forme hydratée, on a en gros Fe(OH)₃.

Donc la réaction serait :

Fe(OH)₃ + HPO₄^2- -> FePO₄ + H₂O + 2 OH^-.

On aurai donc plutôt tendance à faire l'inverse.

Mais avec le fer c'est compliqué, il y a plein de réactions possibles et en plus on ne sait même pas quel est le produit de départ alors on est un peu dans la question "boule de cristal".

[Hervebe]

Le pH de l'eau de mer naturelle varie entre 7,5 et 8,4, pour une moyenne de l'ordre de 8,2.
On essaye de faire de même en aquarium : ton raisonnement reste-t-il valable ?

[FC05]

Oui, vers pH 7,1 on a autant de HPO₄^2- que de H₂PO₄^-.

A 8,1, il y a 10 fois plus de HPO₄^2- que de H₂PO₄^-.

Mais de toute façon ça donne au moins un OH-. Donc si le pH diminue c'est qu'il y a un autre truc qui se passe.

[Merlin95]

Si ca absorbe aussi le KH alors le ph descend aussi ?

[gts2]

Bonjour,

Le problème est, comme l'a dit @FC05, "on ne sait même pas quel est le produit de départ, alors on est un peu dans la question boule de cristal".

Si c'est FeCl3 (Strade) le pH diminue, si c'est Fe(OH)3 (40CD20) le pH augmente, ce qui tendrait à faire penser que c'est FeCl3.

[40CDV20]

Bjr,
C'est très intéressant.

Il faut rappeler que ces granulés ont vocation à être placés (en quantité significative et pour quelques semaines) dans le bac de décantation, autrement dit dans l'eau de l'aquarium. Les chlorures de fer étant tous solubles, voire très solubles, ceci entraînerait dans l'heure la ruine de l'aquarium.
Les granulés "de marque" sont réputés être strictement insolubles, ce qui se vérifie par les valeurs négligeables obtenues aux tests de suivi "Merk Aquaquant Color et Fer". À noter, les substituts DIY (paille de "fer" préalablement oxydée ou non), donnent des valeurs mesurables aux tests précités, sans (à ma connaissance) que d'éventuels effets sur le long terme aient été documentés.
Reste donc en piste, plus probablement oxydes/hydroxydes et possiblement carbonate ?
Cdt