Carbonato di calcio
Caratteristiche e proprietà del carbonato di calcio
Il carbonato di calcio è un sale ternario con fomula chimica CaCO3.
Allo stato puro si presenta come un solido di colore bianco, poco solubile in acqua.
Lo si trova in natura come minerale (calcite, aragonite) e come roccia (calcare, marmo); è uno dei composti più diffusi del regno minerale ed entra nella composizione di molte altre rocce [come le dolomie, formate dal carbonato doppio di calcio e magnesio CaMg(CO3)2, detto dolomite]; costituisce inoltre gran parte del sedimento di parecchi laghi e mari.
Il carbonato di calcio è un composto ionico formato dal catione Ca2+ e dall'anione poliatomico CO32−.
In soluzione acquosa si dissocia pertanto nel seguente modo:
CaCO3(s) ⇄ Ca2+(aq) + CO32−(aq)
CaCO3 viene facilmente decomposto dagli acidi. Dalla reazione si sviluppa acido carbonico H2CO3 che immediatamente si decompone in acqua ed anidride carbonica:
CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
Lo sviluppo di effervescenza dovuto alla formazione di anidride carbonica in seguito alla reazione del CaCO3 con un acido, viene impiegato come saggio analitico qualitativo per individuare la presenza del carbonato di calcio (analisi calcimetrica).
Ad alte temperature (> 840°C) il cabonato di calcio si decompone in ossido di calcio e anidride carbonica (calcinazione del carbonato di calcio) secondo la reazione:
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)
Le soluzioni acquose di carbonato di calcio presentano reazione nettamente basica a causa del fenomeno dell'idrolisi. Infatti, lo ione carbonato (CO32−) formatosi in seguito alla dissociazione del sale in acqua:
CaCO3(s) ⇄ Ca2+(aq) + CO32−(aq)
si comporta da base di Lewis strappando un protone all'acqua
CO32−(aq) + H2O(l) → HCO3− + OH−
e portando alla formazione di ioni OH− che rendono l'ambiente acquoso basico.
Il carbonato di calcio reagisce con acqua satura di anidride carbonica portando alla formazione del bicarbonato di calcio, sale solubile:
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca (HCO3)2
Questa reazione è importante perché è la responsabile dell'erosione delle rocce carbonatiche che talvolta porta alla formazione di caverne.
Il carbonato di calcio è il maggior componente del calcare e quindi il maggior responsabile della durezza dell'acqua.
Preparazione del carbonato di calcio
Il carbonato di calcio lo si trova in natura e viene estratto da miniere o cave.
In laboratorio è possibile ottenere il carbonato di calcio facendo reagire l'ossido di calcio con l'acqua:
CaO + H2O → Ca(OH)2
Attraverso la soluzione di Ca(OH)2 viene fatta passare successivamente una corrente di anidride carbonica necessaria per precipitare il carbonato di calcio secondo la reazione:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
Determinazione del grado di purezza del carbonato di calcio
Il grado di purezza del carbonato di calcio si determina trattando 2 g di prodotto con 50 cm3 d'acqua e 50 cm3 di soluzione 1 N di acido cloridrico.
L'eccesso di acido viene titolato con soluzione 1 N di idrossido di sodio, usando come indicatore di pH il blu di bromofenolo.
Si ha che: 1 cm3 di soluzione 1 N di HCl = 0,05005 g CaCO3.
Usi del carbonato di calcio
Il carbonato di calcio naturale viene usato in notevoli quantità per la preparazione della calce e di numerosi altri composti.
Viene comunemente utilizzato anche in medicina come antiacido e come supplemente di calcio; il consumo eccessivo però può essere dannoso per la salute.
La cipria di carbonato di calcio viene ottenuta macinando direttamente il calcare e passando il materiale polverulento ai vibrovagli per separare la polvere finissima da quella più grossolana, che ritorna al mulino.
Il carbonato di calcio trova impiego infine come sbiancante ed opacizzante della carta, come colorante alimentare, come eccipiente dei dentifrici e come pigmento.
Per determinati usi industriali, in farmacia e come eccipiente dei dentifrici si richiede un carbonato di calcio in forma di polvere impalpabile, che si ottiene solo per via chimica ad umido.
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