BIOELEMENTO QUIMICO: CARBONATOS

1.  Carbonatos

1.1       Estado Natural

 La mayoría de los carbonatos, aparte de los carbonatos de los metales alcalinos, son poco solubles en agua. Debido a esta característica son importantes en geoquímica y forman parte de muchos minerales y rocas.

El carbonato más abundante es el carbonato cálcico (CaCO3), que se halla en diferentes formas minerales (calcita, aragonito), formando rocas sedimentarias (calizas, margas) o metamórficas (mármol) y es a menudo el cemento natural de algunas areniscas.

1.2       Obtención En El Laboratorio

Los carbonatos se constituyen básicamente de calcita (caliza), aragonito y dolomita (dolomía), subordinadamente pueden participar cuarzo, feldespato alcalino y minerales arcillosos. Los carbonatos de siderita son más escasos, incluso económicamente interesantes.

Los procesos de la formación de carbonatos son del tipo marino inorgánico, del tipo bioquímico y del tipo terrestre.

Las condiciones de precipitación y la disolución de CaCO3.

La base química de la sedimentación de carbonatos es la abundancia relativamente alta de los iones de calcio Ca2+ y del bicarbonato (H2CO3) o de los iones de bicarbonato (HCO3-) respectivamente en el agua, en el agua del mar por ejemplo. Un ion de calcio y un ion de HCO3- se unen formando la calcita y un ion de hidrógeno:

Ca2+ + HCO3- → CaCO3 + H+.

En el equilibrio los iones de calcio y de HCO3- son disueltos. La precipitación inicia cuando hay cantidades mayores del ion de calcio o del ion de bicarbonato o cuando hay cantidades iguales de estos dos iones y su producto sobrepasa el valor determinante para la saturación.

La disolución de un sedimento calcáreo o de una caliza en un agua con un cierto contenido en CO2 se puede describir por las reacciones siguientes:

H2O + CO2 → H2CO3 y CaCO3 + H2CO3 → Ca2+ + 2HCO3-.

Estas reacciones describen la meteorización química de los carbonatos y la disolución de sedimentitas calcáreas formando una caverna o una cueva. MUELLER, G. ( 2006)

1.3        PROPIEDADES

1.3.1  PROPIEDADES FISICAS

La mayoría de los carbonatos son incoloros o blancos, salvo los de metales de transición (iones cromóforos), como Fe+2, Cu+2, Co+2 o los que aparecen impurificados o teñidos. Por ejemplo, los colores grises a negros en calcitas son debidos a la presencia de materia orgánica, los colores verdes se deben a cloritas o a actinolita, los colores rojizos se deben a óxidos férricos y los colores amarillentos están causados por limonitas o por arcillas.

Muchos carbonatos muestran brillo vítreo, pero algunos como la cerusita o la siderita se pueden presentar con brillo adamantino. El brillo vítreo está muy extendido entre las oxisales.

Entre los carbonatos alcalino-térreos muchos individuos presentan fluorescencia UV.

Los carbonatos anhidros nunca poseen dureza elevada, oscilando entre 3 y 5, en la Escala de Mohs. En principio, se puede decir que para un mismo tipo de estructura, a mayor densidad mayor dureza.

Los carbonatos y los bicarbonatos de metales alcalinos son solubles en agua, los demás se disuelven en ácidos desprendiendo CO2, con mayor o menor dificultad

.

La estructura planar mencionada anteriormente provoca la anisotropía en varias propiedades físicas. Así por ejemplo, suelen poseer una elevada birrefringencia y presencia de pleocroismo. Además, la dureza presenta variaciones en función de la dirección en que se mida. PETTIJOHN, F. (1957)

1.3.2        PROPIEDADES QUIMICAS

Como cualquier elemento los carbonatos se diferencian po sus propiedades mostradas en el siguiente cuadro

CUADRO N° 13

Propiedades Químicas De Los Carbonatos

Punto de fusión [°C] :851 °C

Punto de ebullición [°C] : Descomposición.

Presión de vapor, 20°C :N. A.

Densidad relativa al agua 2,54 g/cm3

Solubilidad en agua [% en peso] : 71 g/l a 0 °C / 471 g/l a 32 °C

Limites de explosión - Inferior [%] : N.A.

Limites de explosión - Superior [%] : N.A.

Peso molecular : 105.99 g/mol

En el cuadro N° 13 nos hace referencia a las propiedades químicas de los carbonatos tales como el punto de fusión , el punto de ebullición , presión de vapor , densidad, solubilidad , límites de explosión y peso molecular

1.4         REACCIONES QUIMICAS

Debido a su carácter como sales de un ácido débil los carbonatos se utilizan también como bases baratas. En esta aplicación se libera dióxido de carbono y en disolución se queda la sal formada por el metal que estaba unido al carbonato y el resto del ácido neutralizado:

MCO3 + 2HX → H2O + CO2 + MX2

Donde M es un metal, como el calcio o magnesio y X el anión de un ácido. De esta manera el carbonato cálcico en agua liberaría anhídrido carbónico e hidróxido cálcico dando lugar a soluciones básicas según los siguientes equilibrios químicos:

(1) CaCO3 + H2O → HCO3- + Ca(OH)+

(2) HCO3- + H2O+ Ca(OH)+ → H2CO3 + Ca(OH)2

y el ácido carbónico en agua se descompone liberando dióxido de carbono según:

(3) H2CO3 → H2O + CO2

Esta reacción es la empleada en la detección de carbonatos debido a su efervescencia característica en la que se libera agua y anhídrido carbónico.4 Existen diversos métodos de cuantificación de los carbonatos presentes en una muestra, mediante la cuantificación del CO2 desprendido. Algunos incluyen el paso del CO2 desprendido por una solución acuosa de hidróxido de bario, y la cuantificación del carbonato de bario precipitado, mientras que otros como la calcimetría "de Bernard"5 consisten en la detección volumétrica del dióxido de carbono. SIEVER, R. (2003)

Agregado de maclas pseudohexagonales de aragonito de unos 4 cm. El aragonito es un mineral de carbonato cálcico con estructura cristalina ortorrómbica. MUELLER, G. ( 2006)

El carbonato cálcico forma parte de la formulación de las pastas dentales SIEVER, R. (2003)

1.5         IMPORTANCIA

1.5.1          SALUD

En relación con la salud, tanto la calcita coma la magnesita y los carbonatos de zinc hidratado y anhídrido de emplean en la preparación de productos farmacéuticos

1.5.1.1  EL CARBONATO DE CALCIO

El carbonato de calcio es un compuesto utilizado para procesos orgánicos. El principal propósito de este compuesto es tratar las deficiencias de calcio, pero también es utilizado como antiácido para tratar la acidez y la molestia estomacal. Por ejemplo, las marcas populares, Tums y Rolaids, utilizan el carbonato de calcio como componente principal de su remedio para la acidez estomacal. SIEVER, R. (2003)

1.5.2       INDUSTRIA

Estos carbonatos se aplican en áreas mineras donde los residuos minerales que contien pirita origina agua acida por oxidación atmosférica de este sulfuro , también se han utilizado estos minerales en procesos de desulfuración en metalurgia y en la descontaminación de suelos y sedimentos

Los carbonatos se aplican en multitud de campos. A menudo su utilización va ligada al compuesto concreto como la obtención de cal viva (CaO) del carbonato cálcico.

Uno de los carbonatos más importantes industrialmente es el carbonato sódico. En la naturaleza se encuentra en algunas lagunas salinas, por ejemplo, en Egipto, aunque la gran mayoría se obtiene a partir de la cal en el proceso de Solvay. Es un intermedio en la obtención de productos tan dispares como el jabón, el percarbonato sódico utilizado como blanqueante, el vidrio, la sosa (NaOH) etc. López Gundin A.(2010)