Reações do carbonato de cálcio

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Durante o tratamento térmico do carbonato, foram feitos testes de reatividade do carbonato de cálcio, do cimento e da casca de ovo. Para tanto, após colocar cada um dos materiais em um béquer distinto, gotejou-se sobre eles, utilizando a capela, solução de ácido clorídrico.

Transcorridos os 30 minutos, retirou-se a cápsula de porcelana da mufla e aguardou-se seu resfriamento. Fora adicionada cerca de 3 ml de água destilada no produto da calcinação.

Por ser de difícil solução em água, utilizou-se o Bico de bunsen para aquecer e solubilizar o pó branco resultante da calcinação do carbonato de cálcio.

Por meio da utilização do papel tornassol vermelho, verificou-se que o meio tornara-se básico (coloração azul do indicador). Em seguida, adicionou-se alaranjado de metila e soprou-se ar, com uso de um canudo, na solução.

Após a mudança de cor, fora medido, novamente o pH da solução, constatando-se sua acidez.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Por meio do experimento, pudemos verificar a reação de decomposição térmica do carbonato de cálcio:

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)[pic 2][pic 3]

Tal decomposição, como verificado acima, produziu óxido de cálcio e dióxido de carbono gasoso. A temperatura para obtenção desta decomposição, a saber 850°C, é bastante elevada, pois, devido às altas cargas dos íons, temos uma entalpia de rede alta, exigindo a elevação da temperatura.

A temperatura exigida para decomposição do CaCO3 em CaO pode ser obtida matematicamente, utilizando-se, para tanto, os valores das variações da Energia Livre de Gibbs, Entalpia e Entropia da reação, conforme observa-se abaixo:

∆G = 0 (Equilíbrio químico)

∆H = 178,3 kJ/mol

∆S = 160,6 x 10-³J/Kmol

Se, ∆G = ∆H – T. ∆S, então:

0 = 178,3 – T (160,6 x 10-³)

T = 178,3/160,6 x 10-³

T = 1110,2 K = 837°C

Esta entalpia de rede alta é, também, a causadora da insolubilidade do Carbonato de cálcio.

Quando a água foi adicionada ao meio, para que fosse completamente dissolvido o óxido de cálcio, foi necessário o aquecimento da solução. Obteve-se a formação da base Ca(OH)2, conforme equação a seguir:

CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(aq)[pic 4]

Com o papel tornassol vermelho, que se tornou azul em contato com a solução, comprovou-se a formação da base.

Foram, então, adicionadas duas gotas de alaranjado de metila sobre a solução, que ficou amarela, indicando a alcalinidade do meio, por meio do sopro, houve a inserção de dióxido de carbono na solução de Ca(OH)2, realizando duas reações químicas. Na primeira, o meio foi acidificado, na reação do dióxido de carbono com a água:

CO2 (g) + H2O(l) H2CO3 (aq)[pic 5]

Na segunda, o ácido carbônico reage com o hidróxido de cálcio, formando o carbonato de cálcio e água.

H2CO3(aq) + Ca(OH)2(aq) CaCO3(s) + H2O(l)[pic 6]

Nesta etapa, ficou clara a etapa da mudança de pH do meio para ácido, pois o alaranjado de metila gotejado na solução tornou-se vermelho turvo.

No tocante ao teste de reatividade, percebeu-se que o mais reativo dos elementos foi o carbonato de cálcio puro, seguido pela casca de ovo e pelo cimento. Isso ocorre devido à quantidade de carbonato de cálcio na casca de ovo ser de 94%, enquanto o cimento é composto por hidróxido de cálcio, que, por sua vez, é bem menos reativo.

5. CONCLUSÕES

Conforme fora pretendido, o experimento demonstrou que, devido a sua alta entalpia de rede, o carbonato de cálcio tem de ser submetido a altas temperaturas para se decompor em óxido de cálcio e gás carbônico.

Constatou-se, ainda que, esta entalpia de rede elevada torna o sal insolúvel em água, no entanto, o óxido é solúvel.

No que tange o pH das soluções, observou-se que, quando diluído em água, o óxido reage formando uma base, o Ca(OH)2. Esta base, colocada em contato com o ácido carbônico, formado a partir do sopro de CO2 na solução, formará o sal carbonato de cálcio.

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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

FOGAÇA, J.R.V. Carbonato de Cálcio. Artigo disponível em Acesso dia 01 de abril de 2016.

AOKI, J. Calcário para cimento. Artigo disponível em Acesso dia 01 de abril de 2016.

ALCÂNTARA, A.S. Carbonato de cálcio de casca de ovo é mais estável que composto industrial. Artigo