Reações do carbonato de cálcio

                         Universidade Tecnológica Federal do Paraná[pic 1]

Departamento de Química – DAQUI

Relatório do experimento

Reações do carbonato de cálcio

RESUMO

O presente experimento pretende demonstrar a produção do CaO a partir da decomposição térmica do CaCO3. Pretende, ainda, analisar sua solubilidade e o seu pH.

Durante o processo de decomposição, serão feitos testes de reatividade em compostos que apresentam carbonato de cálcio em sua composição, com o intuito de verificar qual deles apresentação maior concentração da substância.

Ao longo deste experimento, serão feitas observações e cálculos matemáticos referentes ao assunto em questão.

1. INTRODUÇÃO

Composto inorgânico de fórmula química CaCO3, o carbonato de cálcio é um sal praticamente insolúvel em água.

No seu estado puro, o carbonato de cálcio é um composto sólido, tem forma de pó fino cristalino, cor branca, inodoro, apresenta propriedades alcalinas, decomposto a uma temperatura de 470°C, com densidade de 2,65 g/cm³, estável, não inflamável, não corrosivo, não bioacumulativo e atóxico.

O carbonato de cálcio está presente em grandes quantidades na natureza, sendo o principal componente do calcário e do mármore, também pode ser encontrado na argonita, na calcita e na casca do ovo.

Pelo fato de não ser solúvel em água, é encontrado no mar como componente dos esqueletos das conchas e dos corais. No cotidiano, pode ser percebida a formação do carbonato de cálcio na pintura de paredes com cal extinta [Ca(OH)2], processo que recebe o nome de caiação. Após a caiação, a cal extinta reage com o gás carbônico da atmosfera, dando origem a uma película desse sal.

É uma das matérias primas para a fabricação do cimento, do aço e do vidro. Na vinicultura, é usado para diminuir a acidez do vinho, e na agricultura, para corrigir a acidez do solo (calagem). Encontrado também em cremes dentais, agindo como abrasivo, e em medicamentos usados no tratamento de doenças provocadas pela deficiência de cálcio, como a osteoporose. Pode, ainda, ser  utilizado como um dos principais insumos usados no Processo Solvay, um processo industrial criado pelo químico industrial belga Ernest Solvay em meados do século XIX destinado à obtenção do carbonato de sódio (Na2CO3).

O carbonato de cálcio decompõe-se em óxido de cálcio e dióxido de carbono a partir de aproximadamente 840 °C por meio de uma decomposição térmica, também chamada termólise, definida como uma reação química onde uma substância química se decompõe em pelo menos duas substâncias químicas quando aquecida.

A reação é usualmente endotérmica já que aquecimento é requerido para romper as ligações químicas do composto durante a decomposição. A temperatura de decomposição de uma substância é a temperatura na qual a substância decompõe-se em menores moléculas de outras substâncias ou em seus átomos constituintes. 

2. OBJETIVOS

Na prática em questão, pretende-se observar a decomposição do carbonato de cálcio em óxido de cálcio por meio de uma termólise.

Pretende-se, ainda, observar a solubilidade e o pH da solução formada.

Durante o tratamento térmico do material, far-se-á um teste de reatividade do carbonato de cálcio, do cimento e da casca de ovo gotejando cuidadosamente solução de ácido clorídrico sobre esses materiais, objetivando verificar qual a concentração de carbonato de cálcio no cimento e na casca do ovo.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 MATERIAIS UTILIZADOS

Tripé (01);

Tela de amianto (01);

Espátula (01);

Bastão de vidro (01);

Cápsula de cerâmica (01);

Pinça de madeira (01);

Bico de bunsen;

Pipeta de Pasteur (01);

Béquer de 50 mL (01);

Canudo de plástico (01).

3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

        Pesou-se 0,1g de carbonato de cálcio em uma cápsula de cerâmica que, após identificada, fora colocada no forno mufla com temperatura próxima a 300°C. Quando a temperatura alcançou 850°C, iniciou-se a contagem de 30 minutos, tempo necessário para calcinação do composto.

        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: