O carbonato de cálcio é facilmente encontrado em todo o mundo. Existe na natureza como calcário, giz, mármore e cristais puros. O novo carbonato de cálcio é formado diariamente por animais, desde criaturas marinhas microscópicas até avestruzes, na forma das conchas que produzem. As pessoas usam esse composto de inúmeras maneiras, desde produtos fabricados e de construção até medicamentos e suplementos dietéticos que tornam nossas vidas melhores. Neste artigo, descobriremos a massa molar do carbonato de cálcio, examinaremos mais de perto sua estrutura atômica e aprenderemos como esse composto químico é coletado e utilizado.
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Os Seven Sisters Chalk Cliffs, na Inglaterra, são compostos de carbonato de cálcio comprimido.
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Massa Molar do Carbonato de Cálcio
O carbonato de cálcio, como composto químico, é definido como uma substância pura. As substâncias puras incluem todos os compostos químicos definidos e cada elemento da tabela periódica. Uma substância pura tem a mesma composição química, desde a menor partícula até a maior quantidade. As menores partículas dos elementos são átomos, enquanto a menor partícula de um composto é uma molécula. Cada substância pura tem uma massa molar especificamente definida que influencia as propriedades físicas e químicas da substância. A massa molar do carbonato de cálcio é 100,09 gramas por mol.
Qual é exatamente a massa molar de uma substância? A massa molar é definida como a massa de um mol de uma substância pura expressa em gramas. Na química, um número muito específico de partículas, são átomos ou moléculas, constitui uma unidade chamada mol. Esse número, conhecido como número de Avogadro ou constante de Avogadro, equivale a aproximadamente 6.022 × 10 23 unidades. Esta constante, batizada em homenagem ao cientista italiano Amadeo Avogadro, é a mesma em todas as situações para todas as substâncias puras e é essencial para a compreensão da química e de como o mundo funciona.
Massa molar vs. massa atômica
A massa atômica de um elemento ou determina sua massa molar. Você pode encontrar a massa atômica de cada elemento listado na tabela periódica, geralmente logo abaixo do símbolo químico. A massa atômica de um elemento é medida cientificamente, levando em consideração todos os isótopos conhecidos do elemento. A média desses isótopos, ponderada pela sua proporção encontrada na natureza, é igual à massa atômica desse elemento.
Cada isótopo de um elemento especificado possui um número fixo de prótons. O número de prótons é igual ao número atômico do elemento. O número de nêutrons em cada isótopo do elemento varia. Cada próton ou nêutron individual tem o valor de uma unidade de massa atômica. Mas a massa de qualquer número de elétrons é tão pequena que pode ser desconsiderada. A massa atômica, portanto, de qualquer isótopo é igual ao número de prótons que possui mais o número de nêutrons.
Para entender melhor como a massa atômica dos isótopos é medida, vejamos o carbono como exemplo. O carbono tem apenas três isótopos diferentes: carbono-12, carbono-13 e carbono-14. O isótopo carbono-12 tem seis prótons e seis nêutrons. Portanto, sua massa atômica é igual a 12. O carbono-13 tem seis prótons e sete nêutrons, o que resulta em uma massa atômica de 13. Enquanto isso, o carbono-14, um isótopo de carbono radioativo usado na datação de materiais orgânicos , tem seis prótons e oito nêutrons. Isso lhe dá uma massa atômica de 14. No entanto, a massa atômica calculada do carbono não é igual a 13, a média direta desses três números. Isso ocorre porque os isótopos de carbono-12 superam em muito o número de carbono-13 e carbono-14 na natureza. Assim, a massa atômica deve inclinar-se a favor do carbono-12, tendo em conta a sua representação superior. A massa atômica do carbono, então, é 12.011 unidades de massa atômica.
Calculando a Massa Molar do Carbonato de Cálcio
Você pode determinar facilmente a massa molar de um elemento depois de conhecer sua massa atômica. Você simplesmente expressa a massa atômica do elemento em gramas. A massa de um mol de átomos de um elemento é igual à massa atômica em gramas.
Este mesmo conceito se aplica aos compostos. Os compostos contêm dois ou mais átomos de elementos iguais ou diferentes em cada molécula. Para encontrar a massa atômica de um composto, basta somar as massas atômicas de todos os átomos da molécula. O total é igual à massa atômica do composto.
O carbonato de cálcio, CaCO 3 , possui cinco átomos em cada molécula. Possui um átomo de cálcio, um átomo de carbono e três átomos de oxigênio. Portanto, um mol de moléculas de carbonato de cálcio teria um mol de átomos de cálcio, um mol de átomos de carbono e três mols de átomos de oxigênio. Para encontrar uma massa de um mol de cálcio, basta converter uma massa atômica de cálcio em gramas. Um mol de cálcio tem massa de 40,08 gramas. Um mol de carbono tem massa de 12,01 gramas. E cada mol de oxigênio tem massa de 16,00 gramas. Adicionar a massa dos cinco átomos deste composto dá um total de 100,09 gramas como massa molar do carbonato de cálcio.
Estrutura Atômica do Carbonato de Cálcio
O carbonato de cálcio, CaCO 3 , é um sal inorgânico, muito parecido com o cloreto de sódio , NaCl ou cloreto de cálcio , CaCl 2 . Existem muitos tipos diferentes de sais. Esses compostos possuem um ou mais cátions, ou íons com carga positiva, ligados ionicamente a um ou mais ânions, ou íons com carga negativa. A carga líquida de um sal é igual a zero. Os sais geralmente resultam em íons carregados positivamente do Grupo 1 da tabela periódica, os metais alcalinos, ou Grupo 2, os metais alcalinos-terrosos, com não-metais carregados de qualidades, como os halogenetos do Grupo 17 ou íons poliatômicos, como o CO 3 2 – íon carbonato.
Tanto o cloreto de sódio quanto o carbonato de cálcio são sais compostos de dois íons. O cloreto de sódio contém o íon sódio com carga positiva, Na + , e o íon cloro com carga negativa, Cl – . Você deve estar se perguntando como os dois compostos podem ser sais inorgânicos quando o carbonato de cálcio contém tantos átomos. Bem, o carbonato de cálcio também tem apenas dois íons: um íon de cálcio com carga positiva, Ca 2+ , e um íon de carbonato poliatômico com carga negativa, CO 3 2- .
Os íons poliatômicos são feitos de dois ou mais átomos que funcionam juntos como uma unidade. Eles funcionam como outros íons de átomo único. O íon carbonato tem quatro átomos, todos trabalhando juntos, com uma carga líquida de -2.
Colagem para formar compostos
Quando os íons são um para formar compostos, cada um procure preencher seus orbitais com elétrons suficientes para atingir uma configuração estável. Esta configuração estável geralmente dá a cada átomo do composto uma configuração igual ao gás nobre mais próximo, ou elemento do Grupo 18.
A ligação iônica, o tipo usado na formação de sais como o carbonato de cálcio, envolve a doação e a recepção de elétrons. Isto é diferente do compartilhamento de elétrons vistos na ligação covalente, como visto em moléculas como o dióxido de carbono . Muitos compostos utilizam ligação covalente e conjunta de elétrons para atingir a configuração desejada de gás nobre, mas o carbonato de cálcio e outros sais utilizam ligação iônica para atingir essa configuração estável.
O cálcio, um metal do grupo dos metais alcalinos-terrosos do Grupo 2, possui dois elétrons em sua camada externa. A maneira mais fácil para um íon cálcio, Ca 2+ , atingir a configuração estável do gás nobre mais próximo, o argônio, é doar seus dois elétrons extras. O carbonato, um íon poliatômico com carga -2, precisa de dois elétrons extras para terminar de preencher suas camadas externas. Pode atingir a configuração desejada aceitando dois elétrons.
Ligações de carbonato de cálcio
Quando um íon cálcio cede os dois elétrons de sua camada externa para um íon carbonato poliatômico, uma ligação iônica se forma resultando em carbonato de cálcio. Cada íon cálcio, com carga +2, pode se ligar a um íon carbonato, com carga -2, para formar uma molécula com carga neutra. A química química a seguir mostra essa ocorrência.
Ca 2+ + CO 3 2- → CaCO 3
Curiosamente, o carbonato de cálcio contém ligações iônicas e covalentes. A ligação entre o íon cálcio e o íon carbonato é iônica. No entanto, as ligações entre os átomos de carbono e oxigênio específicos do íon carbonato poliatômico são, na verdade, covalentes, o que significa que eles substituem elétrons em vez de trocá-los.
Carbonato de Cálcio na Natureza
O carbonato de cálcio representa cerca de 4% da crosta terrestre. Ele existe em muitas formas. A maior parte do carbonato de cálcio é encontrada em depósitos que se formaram há muito tempo, quando criaturas do mar morreram ou perderam suas conchas. Animais como pássaros e mariscos processam cálcio com oxigênio e carbono para formar cascas de ovos, conchas do mar, conchas de caracóis e recifes de coral a partir do carbonato de cálcio.
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O recife de coral é composto de carbonato de cálcio.
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Essas importantes fontes de carbonato de cálcio afundaram há muito tempo e formaram sedimentos, que sob pressão formaram rochas como calcário, giz e mármore. O carbonato de cálcio pode formar cristais puros em pelo menos três estruturas diferentes: calcita, aragonita e vaterita. Se você já visitou uma caverna de calcário, viu carbonato de cálcio na natureza. As estalactites e estalagmites nessas cavernas se desenvolvem quando a água passa pelo calcário e deposita carbonato de cálcio em belas formações.
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As estruturas de uma caverna calcária são feitas de carbonato de cálcio.
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As empresas obtêm carbonato de cálcio de várias maneiras. Eles podem cavar ou extrair carbonato de cálcio sólido do solo. Ou podem esmagar fontes naturais, como conchas de ostras. Eles podem até precipitar carbonato de cálcio convertendo calcário em óxido de cálcio e dióxido de carbono e, em seguida, reagindo esses componentes sob condições controladas para produzir um sal de maior pureza do que o encontrado na natureza.
Usos comuns de carbonato de cálcio
O carbonato de cálcio tem muitos usos importantes e fascinantes. Listados abaixo estão alguns dos usos mais comuns deste composto.
Construção
Você provavelmente já conhece o uso do carbonato de cálcio como material de construção em forma de bancadas de mármore de alta qualidade ou pisos de travertino. No entanto, este é composto por uma grande quantidade de outros usos na indústria da construção. O calor derivado do carbonato de cálcio desempenha um papel importante na fabricação de vidro e aço. O carbonato de cálcio também é usado em concreto, cimento e argamassa. Muitas empresas de construção também utilizam carbonato de cálcio para ajudar a neutralizar o ácido na água e não apenas e reduzir o impacto ambiental de seus projetos.
![homem estucador trabalhador da construção civil usa arma de calafetagem no canteiro de obras de renovação de casa com ferramentas e materiais de construção no chão homem estucador trabalhador da construção civil usa arma de calafetagem no canteiro de obras de renovação de casa com ferramentas e materiais de construção no chão](https://i1.wp.com/qualqueranimal.top/imgiv4-gpj.386x4201-0990422921-segamIytteG/80/3202/aidem/moc.slamina-vvv.jpg)
Tintas, calafetagem e outros materiais de construção contêm detalhes significativos de carbonato de cálcio.
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Bens Manufaturados
Os fabricantes de papel usam carbonato de cálcio como enchimento, revestimento e um ingrediente importante em muitos produtos diferentes. O carbonato de cálcio tem uma cor branca brilhante e nítida que é útil para pigmentos em tintas, papel e muito mais. Pegue um livro moderno e observe as páginas paralelas. O revestimento que se torna tão fino, branco e facilmente impresso pode muito bem ser o carbonato de cálcio. Sim, seus livros são muito pesados porque as páginas são revestidas por um filme final feito de pedra!
Quando usado em tintas, este composto versátil adiciona brilho e pode representar até 30% das formulações foscas. Ele também encontra uso em selantes, como calafetagem e outros adesivos. O carbonato de cálcio é responsável por uma quantidade significativa de carga em uma variedade de plásticos. Ele também empresta sua cor branca nítida como um pigmento útil nesses produtos. É ainda usado na fabricação de filmes respiráveis encontrados em produtos como fraldas, produtos médicos e até mesmo materiais para telhados.
Suplementos Dietéticos
O carbonato de cálcio pode ser usado como suplemento dietético para fornecer aos usuários um mineral importante, o cálcio. Algumas pessoas, devido a condições médicas, não absorvem cálcio suficiente apenas através da dieta. Os suplementos de carbonato de cálcio fornecem cálcio extra em uma forma absorvível que a maioria das pessoas consegue tolerar bem. O composto também fornece o cálcio tão necessário para galinhas e outras aves na forma de suplementos dietéticos e aditivos para suas rações.
Usos médicos
Um dos usos mais importantes do carbonato de cálcio é na área médica. Precisamos de cálcio para que nosso corpo funcione. Muitas pessoas obtêm cálcio suficiente dos alimentos que comem, principalmente laticínios e folhas verdes. No entanto, as pessoas muitas vezes precisam de cálcio extra para o desenvolvimento e crescimento ósseo saudável. Uma pesquisa mostrou que o carbonato de cálcio, administrado antes da puberdade, pode afetar positivamente o crescimento dos adolescentes . O carbonato de cálcio também pode ser prescrito para tratar osteoporose, insuficiência renal e, claro, pode ser usado sem receita para tratar indigestão ácida.
Perigos do carbonato de cálcio
Você pode ter uma overdose de carbonato de cálcio e os efeitos podem ser graves. Em nossas casas, a fonte mais provável de overdose de carbonato de cálcio seria encontrada no armário de remédios. Muitos antiácidos e suplementos vitamínicos ou minerais contêm carbonato de cálcio. Tomar muito deste medicamento pode resultar em overdose de cálcio, o que pode prejudicar a função renal, aumentar perigosamente o pH do sangue, causar náuseas e vômitos e, em alguns casos, até lesões cardíacas irregulares. Uma overdose deste tipo também pode causar alterações temporárias no estado mental, incluindo confusão, depressão e irritabilidade. O uso excessivo deste medicamento por um longo prazo tem maior probabilidade de causar problemas do que o envenenamento agudo, mas se você suspeitar de uma overdose, ligue imediatamente para o controle de intoxicações.
Outros compostos de cálcio
Vejamos vários outros sais de cálcio. Todos os compostos abaixo incluem um ou mais cátions de cálcio carregados positivamente e um ou mais ânions carregados qualidades. Quanto maior a massa do íon carregado, maior será a massa molar do composto.
Nome do Composto | Fórmula química | Massa molar | Usos primários |
---|---|---|---|
Carbonato de cálcio | CaCO3 _ | 100,01g/mol | Construção, alimentos, médicos, cosméticos |
Cloreto de cálcio | CaCl2 _ | 110,98g/mol | Descongelamento, alimentos, laboratório, médico |
Sulfato de Cálcio | CaSO4 _ | 136,14g/mol | Construção, alimentação, odontologia |
Fosfato de cálcio | Ca 3 (PO 4 ) 2 | 310,18g/mol | Aditivo alimentar, suplemento nutricional |
Citrato de cálcio | Ca 3 (C 6 H 5 O 7 ) 2 | 498,43g/mol | Suplemento nutricional especializado |
Conclusão
Como você aprendeu, o carbonato de cálcio é um composto químico importante que ocorre naturalmente em nosso mundo. Este sal tem uma estrutura mais complexa do que os sais diatômicos, mas ainda é composto por uma única cáção com carga positiva e um ânion poliatômico com carga negativa. O carbonato de cálcio tem muitos usos, desde a construção e fabricação até suplementos dietéticos e medicamentos. Este composto altamente versátil é facilmente encontrado na natureza e também pode ser produzido em laboratório. Nosso mundo realmente não seria o mesmo sem ele.
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