Carbonato de calcio : El carbonato de calcio (CaCO3) está compuesto por iones de carbonato (CO32-) e iones de calcio (Ca2 +). Esta sustancia blanca tiene una masa molar de 100,1 g / mol.
El carbonato de calcio es el principal compuesto de calizas como la tiza, pero también del mármol. También es el componente principal de conchas aanimales marina, coral y caracolesAsí como conchas ahuevos amniotas, con la excepción, por supuesto, de los mamíferos Therian (*) cuyos huevos internos no tienen cáscara.
(*) Therians: subclase mamíferos evolucionados que llevan a sus crías en para el desarrollo, no ponga huevos, como los koalas.
El carbonato de calcio cristaliza naturalmente con dos formas cristalinas principales: aragonito y calcita. Las otras dos formas cristalinas son más raras: vaterita y un hexahidrato, una forma intermedia inestable que evoluciona hacia la calcita. En los procesos de cristalización, puede presentarse como un coloide que contiene cristales finos en formas más estables.
El ion bicarbonato HCO3–, también llamado hidrogenocarbonato, es la base para la formación de carbonato cálcico CaCO3, que es poco soluble en agua y es el componente principal de caliza (piedra caliza mineral en un en polvo no es soluble, la piedra caliza en estado pulverulento (de 2 a 20 μm) es poco soluble):
- Ca2 + + 2 HCO3– → CaCO3 + H2CO3.
En un ambiente ácido, por otro lado, el carbonato de calcio se convierte en bicarbonato de calcio Ca (HCO3) 2, muy soluble en agua. Esta transformación tiene lugar en un entorno natural desde el gas carbónico CO2 más o menos disuelto en elagua H2O, dependiendo de la presión parcial de CO2 y la temperatura, que forma ácido carbónico H2CO3. En estas condiciones, los carbonatos están expuestos al doble equilibrio reversible:
- CO2 (gas) + H2O ⇋ H2CO3 (soluble)
- CaCO3 (insoluble) + H2CO3 (soluble) ⇋ Ca (HCO3) 2 (soluble)
Una presencia de dióxido de carbono en agua, por lo tanto, conduce a una disolución de carbonatos; pero la cantidad de carbonato disuelto depende de la disolución del dióxido de carbono y, por tanto, de su equilibrio con la atmósfera. Por el contrario, una restitución de dióxido de carbono (inducida por cambios de temperatura o presión, o por la presencia de microalgas) invierte la reacción y precipita carbonatos.
Por tanto, es formalmente una sal, con una base débil (Ca (OH) 2, pKa = 12,6) y un ácido débil (H2CO3, pKa = 6,35), capaz de reaccionar con ácidos fuertes para dar sales de calcio, agua y dióxido de carbono, Cuál es el presión atmosférica una et temperatura ambiente, gaseoso et volátil :
CaCO3 + 2 HCl → CO2 + H2O + CaCl2;
CaCO3 + 2 RCOOH → CO2 + H2O + Ca (RCOO) 2.
A partir de 800 ° C se produce una reacción de descomposición fuertemente endotérmica:
CaCO3 → CaO + CO2.
CaO es la cal viva, que es objeto de una industria muy grande, la segunda después del refino de petróleo en términos de cantidades y toneladas de CO2 producidas, es decir, 800 kg de gases de efecto invernadero (GEI) por tonelada de cemento, lo que representa el 5% de las emisiones de GEI. Mundial. Además, es por esta reacción que el carbonato de calcio lleva, en ciertas industrias, el nombre de carbonato de cal, que era el nombre antiguo antes de que se aislara el calcio.
Química del estado natural: El carbonato de calcio es muy poco soluble en agua pura (del orden de 15 a 20 mg L-1 a 25 ° C), pero soluble en agua cargada con dióxido de carbono. Sin embargo, la solubilidad de los gases en agua aumenta con la presión y, a diferencia de la mayoría de los sólidos, disminuye cuando la temperatura aumenta. Esto explica ciertos fenómenos naturales.
Por ejemplo, el carbonato de calcio se deposita como sarro en calderas, lavadoras, máquinas de café, Et sur le fondo de cafeterías, de hervidores, ...
También se deposita en la salida de los grifos, donde la presión desciende bruscamente.
Ciertas fuentes, llamadas petrificantes, con aguas muy ricas en dióxido de carbono, contienen una gran cantidad de carbonato de calcio. Cuando llegan al aire libre, pierden su dióxido de carbono y depositan parcialmente el carbonato disuelto. Los objetos expuestos a la acción de estas aguas durante unos días quedan incrustados en una capa de calcita.
Un fenómeno similar explica las concreciones de cuevas. El agua, cargada de anhídrido carbónico, disuelve la caliza de las rocas que atraviesa y, al entrar en contacto con el aire, que es más cálido, en las cavidades deposita la calcita transportada. Este se acumula en estalactitas en lugares donde el agua se desprende del techo o en estalagmitas en lugares donde caen gotas de agua al suelo.
La bioquímica de la secreción de la concha por los moluscos y la formación del esqueleto en los animales aún no se comprende completamente. Pero es probable que el contenido de los gases disueltos juegue un papel primordial.
¿Y en Marte? : El carbonato de calcio es, en el planeta Tierra, un fuerte marcador de la presencia pasada y actual de la vida. En Marte, los dispositivos automáticos, en órbita o en la superficie, han estado tratando de detectar su presencia durante varias décadas. Sin éxito hasta la sonda estadounidense Phoenix Mars Lander, que según un comunicado de prensa de la NASA que data del 29 de septiembre de 2008, gracias a sus instrumentos TEGA y MECA, descubrieron en el sótano, la presencia de carbonato cálcico. Queda a la espera de los resultados de las muestras que tomará el rover estadounidense Perseverance que aterrizó en suelo marciano el 18 de febrero de 2021.
Otra nomenclatura: En Bélgica, en las farmacias, el carbonato de calcio se llama carbonato de calcio.