Magnesium ...Eine Lösung ohne Gleichgewichtsstörungen incl. Berechnungstool

09.09.2007

Erfahren Sie alles über die Zugabe von Magnesium im Meerwasseraquarium. Wie berechnet man den Bedarf an Salzen? Ein Archivartikel von Thomas Chronz aus 2002

Magnesium ...Eine Lösung ohne Gleichgewichtsstörungen


In ein Riffaquarium soll fehlendes Magnesium eingebracht werden. Um das chemische Gleichgewicht nicht allzu sehr zu stören, muss die zuzugebende Magnesiumlösung zumindest die Anionen Chlorid und Sulfat im richtigen Verhältnis zueinander enthalten. Bromid mit seinem kleinen Anteil im Meerwasser wird hier vernachlässigt.

Im Meerwasser sind die wichtigsten Anionen Chlorid, Sulfat und Bromid im sogenannten Molverhältnis von ca. 19,27 : 1 : 0,03 zueinander enthalten. [2,3,4,5,6]

Geeignete Salze für die aquaristische Magnesiumlösung sind:

Magnesiumchlorid-Hexahydrat MgCl2x6H2O (Merck® 105833 bzw. 105832) sowie
Magnesiumsulfat-Heptahydrat MgSO4x7H2O (Merck® 105886 bzw.105882).

Da wir Salze nach Gewicht kaufen, gilt es nun, das Molverhältnis in ein Gewichtsverhältnis umzuwandeln: [a]

Gewichtsverhältnis Chlorid zu Sulfat im Meerwasser: 7,112 : 1

Jetzt kann man aber nicht einfach die Magnesiumsalze im Verhältnis 7,112:1 miteinander mischen, da sie ja außer Chlorid bzw. Sulfat auch noch Magnesium und Wasser enthalten. Wenn man das ausrechnet, ergibt sich das [b]

Gewichtsverhältnis der Magnesium-Hydrate: 7,96 : 1

Zum Schluss wird noch berechnet, wie viel Salz man für 1 g Magnesium braucht. [c]

7,58 g Magnesiumchlorid-Hexahydrat
+ 0,95 g Magnesiumsulfat-Heptahydrat
__________________________________
= 1 g Magnesium

Zur Ermittlung der jeweils benötigten Mengen an Salzen hat sich der kombinierte Calcium-/Magnesiumrechner von Thomas Chronz bestens bewährt. Man findet ihn als Online-Rechner auf der Homepage von Thomas Chronz oder als Offline-Version hier zum Download.
In der Offline Version finden Sie neben Calzium und Magnesium auch zwei Rechner die für eine Umrechnung von Salinität zur Dichte und umgekehrt zur Verfügung stehen:

Rechner.zip downloaden?

Anhang
Zwei praktische Lösungen:

Rezept 1 - Standardlösung 2% (2 g Mg in 100 ml Wasser gelöst):
150 g MgCl2x6H2O und 20 g MgSO4x7H2O in 700 ml Wasser auflösen, dann auf 1000 ml auffüllen.

Rezept 2 - Konzentrat 5% (5 g Mg in 100 ml Wasser gelöst):
380 g MgCl2x6H2O und 48 g MgSO4x7H2O in 700 ml Wasser auflösen, dann auf 1000 ml auffüllen.

Achtung: Rezept 2 bewegt sich dicht an der Sättigungsgrenze.
Die Konzentrationen wurden so gewählt, dass man möglichst einfach damit rechnen kann


Ein praktisches Beispiel:

Das Aquarium hat 480 Liter Inhalt, Magnesium liegt bei 1270 mg/l und soll auf 1350 mg/l erhöht werden.
Fehlende Menge = 480 l * (1350 mg/l - 1270 mg/l) = 480 l * 80 mg/l = 38,4 g Magnesium
38,4 * 7,58 g = 291 g Magnesiumchlorid-Hexahydrat und 38,4 * 0,95 = 36,5 g Magnesiumsulfat-Heptahydrat mit der Briefwaage abwiegen, in Wasser auflösen und dieses über mehrere Tage verteilt dem Aquarium zugeben.
Alternative: 10 Tage lang je 75 ml Konzentrat 5% zugeben. Ab 5. Tag alle 2 Tage Magnesiumgehalt im Becken messen.


Berechnungen:

[a]
Cl: 19,27 mol * 35,453 g/mol = 683,174 g
SO4: 1 mol * 96,062 g/mol = 96,062 g
683,174 g / 96,062 g = 7,112

[b]
1000 mg MgCl2x6H2O enthalten 120 mg Mg, 349 mg Cl und 532 mg H2O
1000 mg MgSO4x7H2O enthalten 99 mg Mg, 390 mg SO4 und 512 mg H2O
7,112 g Cl entspricht 7,112 * (1000 / 349) = 20,38 g MgCl2x6H2O
1,00 g SO4 entspricht 1 * (1000 / 390) = 2,56 g MgSO4x7H2O
20,38 / 2,56 = 7,96

Der stöchiometrische Rechenweg führt zum gleichen Ergebnis:
MgCl2x6H2O » (19,27 Mol * 203,302 g/mol) / 2 = 1959 g
(Im Chlorid sind 2 Mol Chlor enthalten, deshalb durch 2 teilen)
MgSO4x7H2O » 1 Mol * 246,474 g/mol = 246,5 g
1959 / 246,5 = 7,95

[c]
7,96 g MgCl2x6H2O enthalten 0,95 g Magnesium
1 g MgSO4x7H2O enthält 0,10 g Magnesium
aus den 1,05 g Magnesium noch 1 g machen:
7,96 / 1,05 = 7,58
1,00 / 1,05 = 0,95


Molmassen (berechnet mit FreeFormular Wizard): [1]

H2O: 18,015 g/mol
Mg2+: 24,304 g/mol
Cl-: 35,453 g/mol
SO42-: 96,063 g/mol
MgCl2x6H2O: 203,302 g/mol
MgSO4x7H2O: 246,474 g/mol

Verhältnis Chlor zu Schwefel bzw. Chorid zu Sulfat:

Fritz S. (2002) Re: Elemente im seewasser!!- Hä? [2]
Cl 19000 mg/l (entspricht 536 mmol/l)
S 901 mg/l (entspricht 28 mmol/l)

Prof. Dr. Arne Körtzinger (2001) Vorlesung "Meereschemische Analytik" WS 2001/2002 [3]
Cl 545,88 mmol/kg
SO4 28,23 mmol/kg

K. Bruland (1983) Trace Elements in Seawater. Chemical Oceanography [4]
Cl 546 mmol/kg
S 28,2 mmol/kg

Marlin Atkinson and Craig Bingman (1999) The Composition Of Several Synthetic Seawater Mixes [5]
Cl 550 mmol/kg
SO4 28 mmol/kg

Hans A. Baensch und Helmut Debelius Meerwasseratlas [6]
Cl 18880 mg/l (entspricht 532,5 mmol/l)
SO4 2712 mg/l (entspricht 28,2 mmol/l)

Quellen:

[1] http://www.chimicasoft.com/

[2] http://www.ifm.uni-kiel.de/

[3] Hans A. Baensch und Helmut Debelius (1. Auflage 1992) Meerwasseratlas S. 49

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