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Universidad Nacional de Piura
Facultad de Ing. MinasEscuela Prof. De Ing. Minas
LOS CARBONATOS
Curso: Procesamiento de minerales
Docente: Ing. Guillermo Ramírez
Alumno: Juan Francisco Sandoval García
Piura –Perú
2013
LOS CARBONATOS
Los carbonatos son las sales del ácido carbónico o ésteres con el grupo R-O-C(=O)-O-R'. Las sales tienen en común el anión CO3
2- y se derivan del ácido carbónico H2CO3. Según el pH (la acidez de la disolución) están en equilibrio con el bicarbonato y el dióxido de carbono.
La estructura de este grupo consiste en la distribución de los oxígenos en los vértices de un triángulo, mientras que el carbono se dispone en el centro de dicho triángulo. Todos ellos se disponen en un plano.
La estabilidad de este grupo es muy fuerte, aunque es menos estable que el propio dióxido de carbono. Por ello, en presencia del ión hidrógeno, el radical carbonato se vuelve inestable y se descompone según la siguiente reacción.
En esta característica química radica la efervescencia de los carbonatos al reaccionar con ácidos. Esta reacción se utiliza para reconocer los carbonatos.
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.
Sustituyendo una parte del calcio por magnesio se obtiene la dolomita CaMg(CO3)2, que recibe su nombre por el geólogo francés Déodat Gratet de Dolomieu.
Muchos carbonatos son inestables a altas temperaturas y pierden dióxido de carbono mientras se transforman en óxidos.
Aplicaciones
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.
Las cenizas de madera también se componen en gran medida de carbonatos. Estos han dado incluso el nombre a un elemento, el potasio (K) del inglés "pot ash = ceniza debajo de la caldera" ya que se obtenía habitualmente de esta fuente.
Debido a su carácter como sales de un ácido débil los carbonatos se utilizan también como bases baratos. 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:
El carbonato cálcico forma parte de la formulación de las pastas dentales.
Los carbonatos orgánicosLos carbonatos orgánicos son ésteres del ácido carbónico. Se pueden formar a partir de fosgeno (Cl2C=O) y el alcohol correspondiente.Especialmente los policarbonatos basados en dialcoholes como el 2,2-bis(4-hidroxifenil)-propano (HOC6H4-C(CH3)2-C6H4OH) han adquirido importancia como materiales altamente transparentes en la fabricación de los CD o como sustituto del vidrio.
MineralesLos minerales más importantes del grupo de los carbonatos son la calcita y el aragonito (CaCO3), la smithsonita (ZnCO3), la rodocrosita (MnCO3) y la magnesita (MgCO3).Los carbonatos suelen tener una dureza media con valores de típicos de 3 - 5 en la escala de Mohs.
CALCITA (CO3Ca)Todos los miembros del grupo de la calcita son minerales importantes. Entre ellos, destacan:
Calcita (CaCO3)Magnesita (MgCO3)Rodocrosita (MnCO3)Siderita (FeCO3)Smithsonita (ZnCO3)
La mayor parte de los minerales de este grupo se utilizan como menas de los metales que contienen, además de otros muchos usos.El mineral que da nombre al grupo, la calcita, es el mineral más sorprendente y al mismo tiempo más corriente en la superficie terrestre. Constituye cerca de un 4 % del peso de la corteza terrestre y se forma en ambientes geológicos muy diferentes. Es el principal componente de las calizas, un tipo de roca sedimentaria. El metamorfismo de estas rocas da lugar al mármol, formado exclusivamente por calcita. También existe un tipo de roca ígnea formada exclusivamente por calcita, la carbonatita. Las estalactitas y estalagmitas de las cuevas están formadas por calcita. Precisamente por la gran cantidad de ambientes en los que puede formarse, es posible encontrar una gran variedad de formas, de las que se han identificado más de 300.
Una de las más conocidas es el "escalenoedro", con forma de doble pirámide, semejante a un colmillo de perro.
El ónice mejicano es una variedad de calcita que se utiliza con fines ornamentales, para realizar pequeñas tallas y figuras. No hay que confundirlo con el ónice de cuarzo (pero eso es fácil con el ensayo del ácido clorhídrico).
Otra variedad interesante es el espato de islandia, consistente en cristales de calcita completamente transparentes e incoloros, que se utiliza para la fabricación de material óptico. Este espato de islandia se utiliza para mostrar una propiedad única de la calcita: la doble refracción. Cuando la luz atraviesa el cristal, el rayo se divide en dos: uno lento y otro rápido. Cuando estos rayos salen del cristal, se doblan en dos ángulos diferentes, ya que viajaban a diferente velocidad por el cristal. Este fenómeno se puede observar colocando el cristal de espato sobre una línea rectadoble refracción.
Cuando la luz atraviesa el cristal, el rayo se divide en dos: uno lento y otro rápido. Cuando estos rayos salen del cristal, se doblan en dos ángulos diferentes, ya que viajaban a diferente velocidad por el cristal.
Este fenómeno se puede observar colocando el cristal de espato sobre una linea recta
El uso más corriente (y mayoritario) de la calcita es para la fabricación de cementos, entre los que destaca el famoso "cemento Pórtland", compuesto en un 75 % de calcita. También se utiliza para la fabricación de cal, ya que al calcinar la calcita, pierde CO2 y se forma CaO (cal viva).
La calcita tiene un color muy variable, pero generalmente es blanca o incolora, con ligeras tonalidades de amarillo, naranja, azul, rosa, rojo, marrón, verde y gris. Tiene brillo vítreo a resinoso, y los cristales son transparentes a translúcidos.
Los cristales se reconocen por su forma y su dureza. En esto se diferencian del cuarzo. Además, los cristales de calcita presentan dos familias de estrías (exfoliación), que forman romboedros. Y se puede rayar con la uña, lo que no es posible en el cuarzo. Además, se identifica rápidamente porque se disuelve en ácido clorhídrico diluido, produciendo efervescencia debido a la liberación de dióxido de carbono (gas).
Aragonito(COCa3)La calcita no es el único carbonato de calcio. Existe otro carbonato de calcio muy importante: el aragonito. Este, a pesar de tener la misma comp osición química tiene otra estructura diferente. Esta estructura da lugar, además, al grupo del aragonito, formado por todos aquellos carbonatos con la misma estructura que este mineral, pero con cationes diferentes. Así, las especies minerales principales de este grupo son:
Aragonito (CaCO3) Cerussita(PbCO3) Stroncianita(SrCO3) Witherita (BaCO3)
El aragonito es un mineral muy común, aunque menos que la calcita. Su estructura es muy inestable a temperatura ambiente, por lo que con el tiempo se transforma en calcita. El cristal de aragonito más conocido es aquél que presenta forma de dos prismas pseudohexagonales interpenetrados (maclados). Los ejemplares más famosos procedían inicialmente de Aragón (en España), región en la que se descubrió por primera vez el aragonito y que dio nombre a dicho mineral.
El aragonito es el componente de muchas estructuras esqueléticas de animales marinos, como la mayor parte de los bivalvos y los corales. El aspecto perlado del interior de las conchas de bivalvos se debe a la acumulación de finísimas capas de aragonito segregadas por el organismos.
No podemos hablar de usos del aragonito, ya que es un mineral poco corriente, precisamente porque se transforma en calcita.
¿Cómo se reconoce un mineral de aragonito?El aragonito se reconoce fácilmente por su macla pseudohexagonal característica, así como por que no posee la exfoliación de la calcita.
Cristal de AragonitoMacla de Aragonito
DOLOMITA [(CO3)CaMg]
En el grupo de las rocas carbonatadas destaca la dolomita, de la que existen grandes estratos en la superficie terrestre. Esta roca está compuesta por un carbonato de calcio y magnesio llamado dolomita. Las diversas sustituciones de los cationes por otros da lugar a las diferentes especies minerales de este grupo, de entre las que destacan:
Ankerita Ca(Fe, Mg, Mn)(CO3)2 Dolomite CaMg(CO3)2
La dolomita plantea un problema importante a los estudiosos, ya que este mineral, a pesar de ser sedimentario, no se está formando actualmente en la superficie terrestre. ¿De dónde procede entonces? Parece ser que las rocas formadas por calcita y aragonito sufren una serie de transformaciones posteriores al enterramiento que dan lugar a la dolomita. También forma parte del mármol metamórfico.La dolomita no se utiliza para la fabricación de cementos, sino para la fabricación de magnesia. Este producto se utiliza para preparar revestimientos refractarios de los recipientes utilizados en la siderurgia. ¿Cómo se reconoce un mineral de dolomita?La dolomita es muy difícil de distinguir de la calcita, excepto porque presenta cristales con forma curva y color rosado. Además, la calcita es mucho más efervescente con ácido clorhídrico diluido que la dolomita. De hecho, la dolomita sólo presenta una débil efervescencia cuando está triturada.
La forma típica de la dolomita son romboedros, pero la formación de maclas entre estos romboedros son los que dan lugar a cristales de aspecto curvo. El brillo de la dolomita es único, ya que presenta brillo perlado (anacarado). Puede presentar diversos colores, pero los cristales incoloros son los más frecuentes. Sin embargo, es muy conocida por su precioso
color rosa de brillo perlado.
Cristal de Dolomita Macla de Dolomita
MALAQUITA [CO3Cu2(OH)2] Y AZURITA [(CO3)2Cu3(OH)2] Estos dos minerales rara vez se presentan formando cristales, sino masas globulares. La malaquita se reconoce fácilmente por su color verde brillante y sus formas. Además, al ser un carbonato, produce efervescencia con los ácidos, lo que permite distinguirlo de otros minerales verdes.
Algunas variedades de malaquita se utilizan para la fabricación de piezas ornamentales, pero su papel fundamental es como mena de cobre. La azurita también se reconoce por su color azul marino y la efervescencia. También es una mena de cobre, pero menos importante que la malaquita.
