CARBONATO DE CÁLCIO: ESTRUTURA, PROPRIEDADES, FORMAÇÃO, USOS - QUÍMICA - 2025

O carbonato de cálcio é um composto inorgânico cuja fórmula química é CaCO ₃. É encontrada principalmente em minerais como calcita e aragonita. Também constitui o calcário, rocha sedimentar na qual está presente o mineral calcita.

Este importante carbonato metálico é obtido industrialmente por meio da extração e moagem dos minerais que o contêm; o mármore é usado principalmente para esse fim. Outro processo consiste no uso de óxido de cálcio, que é convertido em hidróxido de cálcio, precipitando carbonato de cálcio a partir da adição de dióxido de carbono. Desta forma, são obtidos cristais de uma ampla variedade de tamanhos.

A concha dos caracóis é composta principalmente por carbonato de cálcio. Fonte: Pixabay.

As cascas de amêijoas, cascas de ovo e cascas de ostra nas quais está presente também podem ser utilizadas para a produção industrial de CaCO ₃ em pequena escala.

O carbonato de cálcio presente no calcário é dissolvido pelo dióxido de carbono da água, gerando bicarbonato de cálcio. Esta ação pode causar cavernas e é causa de alcalinização da água; evento de grande importância na manutenção da vida nele.

Tem sido utilizado na construção e elaboração de esculturas; exemplos disso são o Partenon em Atenas, a Catedral de Cracóvia e a escultura de Abraham Lincoln em Washington. No entanto, sua suscetibilidade à chuva ácida diminuiu seu uso na construção.

O carbonato de cálcio teve múltiplas aplicações na indústria como material de enchimento de plástico e papel. Na medicina, tem sido usado para controlar a acidez gástrica; como suplemento dietético de cálcio; para controlar a fosfatemia em pacientes com insuficiência renal crônica, etc.

Estrutura

Estrutura cristalina de CaCO3 representada com um modelo de preenchimento espacial. Fonte: CCoil

A fórmula para carbonato de cálcio, CaCO ₃, indica que a proporção de íons Ca ^{2+ para} CO ₃ ^2- é de 1: 1; ou seja, para cada Ca ²⁺ há uma contraparte CO ₃ ^2- interagindo eletrostaticamente com ele. Assim, a ligação iônica acaba organizando esses íons para formar padrões estruturais que definem um cristal.

A imagem superior mostra a estrutura do CaCO ₃. As esferas verdes correspondem aos cátions Ca ²⁺, e as esferas vermelhas e pretas aos ânions CO ₃ ^2-. Observe que a estrutura parece ser composta de várias camadas: uma de cálcio e outra de carbonato; o que significa que ele se cristaliza em uma estrutura hexagonal compacta.

Esta fase hexagonal (β-CaCO ₃) corresponde a um polimorfo. Existem dois outros: ortorrômbico (λ-CaCO ₃) e um hexagonal ainda mais denso (μ-CaCO ₃). A imagem abaixo ajuda a visualizar melhor o hexágono feliz:

Estrutura hexagonal da calcita. Materialscientist at English Wikipedia

Porém, dependendo da temperatura (e para este sal em menor grau a pressão) os íons em suas vibrações se reajustam a outras estruturas; esses são os polimorfos já mencionados (β, λ e μ).

Como parecem, não são muito conhecidos, a menos que sejam mencionados com seus nomes mineralógicos em uma seção futura.

Dureza da proteína

Os cristais de CaCO ₃ não estão sozinhos: eles podem hospedar impurezas como outros cátions metálicos que os colorem; ou proteínas, incorporando uma matriz orgânica que de alguma forma contribui para sua dureza natural.

As proteínas reduzem a tensão que os cristais experimentam uns contra os outros sob pressão ou impacto. Quão? Quando prensado entre os painéis, age como se fosse uma "almofada" (semelhante ao conjunto tijolo-cimento-tijolo).

É por isso que esse composto ou mineral é biocompatível, e não é surpreendente que faça parte das unhas, conchas, conchas ou ossos de ouriços. Tem sido fonte de inspiração para quem se dedica ao desenvolvimento de novos materiais.

Propriedades

Outros nomes

-Aragonite

-Calcite

-Volterito

-Leite de cálcio

-Whiteboard

-Mármore

Massa molar

100,086 g / mol.

Descrição física

Pó branco sem cheiro.

Gosto

Como giz, sem gosto.

Pontos de fusão e ebulição

Ele se decompõe porque libera CO ₂ antes mesmo de derreter ou ferver.

Solubilidade

Praticamente insolúvel em água e álcool. Dissolve-se efervescentemente em ácidos acético e clorídrico diluídos. Os hidróxidos, entretanto, reduzem sua solubilidade. Enquanto isso, os sais de amônio e o dióxido de carbono aumentam a solubilidade do carbonato de cálcio na água.

Densidade

2,7 a 2,95 g / cm ³.

Decomposição

Por volta de 825 ºC se decompõe em óxido de cálcio (cal) e dióxido de carbono (CO ₂).

pH

8 a 9

Índice de refração

-1,7216 a 300 nm e 1,6584 a 589 nm (calcita).

-1,5145 a 300 nm e 1,4864 a 589 nm (aragonita).

Incompatibilidades

Com ácidos, alúmen e sais de amônio.

Entalpia de fusão

36 kJ / mol a 800 ° C (calcita).

Constante de produto de solubilidade

3,36 · 10 ^-9 a 25 ° C

Dureza

-3,0 (calcita)

-3,5 - 4,0 (aragonita) na escala de Mohs.

Transições de fase

A aragonita é metaestável e muda irreversivelmente para calcita quando aquecida em ar seco a 400ºC.

Reatividade

O carbonato de cálcio reage com os ácidos, liberando dióxido de carbono, cálcio iônico e água.

O carbonato de cálcio combina-se com a água saturada com dióxido de carbono, equivalente ao ácido carbônico (H ₂ CO ₃), para formar o bicarbonato de cálcio.

Treinamento

Giz, mármore e calcário, os dois primeiros minerais e um material rochoso, o terceiro, contêm carbonato de cálcio e são de origem sedimentar. Pensa-se que foram formados pela sedimentação de caracóis ao longo de milhões de anos.

O pH pode ser o fator mais importante na formação de polimorfos a uma temperatura de 24ºC. A Vaterite é o principal produto na faixa de pH entre 8,5 e 10; a aragonita está em pH 11; e calcita em pH> 12.

Além disso, muitas algas de água doce são conhecidas por construir cristais de calcita quando cultivadas em um ambiente saturado de cálcio. Além disso, as microalgas são capazes de causar a precipitação de carbonato de cálcio.

Formas de carbonato de cálcio

As imagens abaixo mostrarão as três principais formas ou polimorfos do carbonato de cálcio:

Cristal de calcita. Fonte: Parent Géry

Cristal de aragonita. Fonte: Battistini Riccardo

Cristais de Vaterite. Fonte: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

De cima para baixo estão os polimorfos calcita, aragonita e vaterita. Observe à primeira vista a diferença entre a morfologia de seus cristais (a cor é típica de suas origens e características de seu entorno).

A vaterita é mais opaca que a calcita, esta até mesmo se tornando completamente transparente (longarina islandesa) e, portanto, tem sido usada em joias e aplicações ópticas. Enquanto isso, os cristais de aragonita se assemelham a pequenos monólitos alongados.

Se amostras desses três polimorfos forem observadas ao microscópio eletrônico, seus cristais (com tons acinzentados devido ao fato de a técnica não permitir resolução de cores), seriam encontradas as mesmas morfologias que nas escalas macroscópicas; isto é, a olho nu.

Dentre esses três polimorfos, a calcita é a mais abundante e estável, seguida da aragonita e, por último, a vaterita, a mais rara das formas de CaCO ₃

Formulários

Industrial

O carbonato de cálcio aumenta a resistência à torção e tração da borracha sintética e natural, mantendo sua flexibilidade. É utilizado na construção civil como ingrediente de cimento e matéria-prima para cal. Seu uso foi diminuído porque é danificado pela chuva ácida.

O carbonato de cálcio é usado na purificação do ferro. Na forma de cal, remove o dióxido de enxofre presente no metal. É utilizado na purificação do açúcar da beterraba. Ele já foi usado como giz de quadro, mas foi substituído por gesso para esta aplicação.

O carbonato de cálcio é misturado com a massa que é usada na instalação do vidro. O terreno é usado como um material de enchimento no filme microporoso usado em fraldas. Também é usado como material de preenchimento em plásticos como o PVC. Além disso, aumenta a resistência do plástico.

O carbonato de cálcio é utilizado para aumentar a capacidade de cobertura das tintas. É utilizado como material de enchimento de papel porque é mais barato do que a fibra de madeira e pode representar mais de 10% do papel.

Doutores

É usado como antiácido para combater a hiperacidez gástrica e aliviar a indigestão. É utilizado como suplemento dietético de cálcio e no tratamento e prevenção da osteoporose. É usado no tratamento da hiperfosfatemia em pacientes com insuficiência renal crônica.

Tem sido utilizado para reduzir os efeitos indesejáveis ​​dos inibidores da protease utilizados no tratamento do VIH, com redução da diarreia nos doentes.

Produz diminuição da pressão arterial em gestantes com hipertensão e pré-eclâmpsia, uma vez que ambas podem estar associadas a um aumento da demanda de cálcio devido à presença fetal.

Outras

O carbonato de cálcio é usado na agricultura como fertilizante e para combater a acidez do solo. É utilizado como conservante, retentor de cor e endurecedor de alimentos.

Além disso, é um ingrediente de pasta de dente e serve como abrasivo em pó para limpeza e lavagem.

Referências

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Carbonato de cálcio. Recuperado de: en.wikipedia.org
3. Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2019). Carbonato de cálcio. Banco de dados PubChem., CID = 10112. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
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