Descubra la masa molar del carbonato de calcio (CaCO3) + ejemplos clave de este compuesto

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El carbonato de calcio se encuentra fácilmente en todo el mundo. Existe en la naturaleza en forma de piedra caliza, tiza, mármol y cristales puros. Los animales, desde criaturas marinas microscópicas hasta avestruces, forman diariamente nuevo carbonato de calcio en forma de conchas que producen. La gente usa este compuesto de innumerables maneras, desde productos manufacturados y de construcción hasta medicamentos y suplementos dietéticos que mejoran nuestras vidas. En este artículo, descubriremos la masa molar del carbonato de calcio, veremos más de cerca su estructura atómica y aprenderemos cómo se recolecta y utiliza este compuesto químico.

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El carbonato de calcio, como compuesto químico, se define como una sustancia pura. Las sustancias puras incluyen todos los compuestos químicos definidos y cada elemento de la tabla periódica. Una sustancia pura tiene la misma composición química en todas partes, desde la partícula más pequeña hasta la mayor cantidad. Las partículas más pequeñas de los elementos son los átomos, mientras que la partícula más pequeña de un compuesto es una molécula. Cada sustancia pura tiene una masa molar específicamente definida que influye en las propiedades físicas y químicas de la sustancia. La masa molar del carbonato de calcio es 100,09 gramos por mol.

¿Cuál es exactamente la masa molar de una sustancia? La masa molar se define como la masa de un mol de una sustancia pura expresada en gramos. En química, un número muy específico de partículas, ya sean átomos o moléculas, constituye una unidad llamada mol. Ese número, conocido como número de Avogadro o constante de Avogadro, equivale aproximadamente a 6,022 × 1023 unidades. Esta constante, llamada así en honor al científico italiano Amadeo Avogadro, es la misma en todas las circunstancias para cada sustancia pura, y es esencial para comprender la química y cómo funciona el mundo.

La masa atómica de un elemento o compuesto determina su masa molar. Puede encontrar la masa atómica de cada elemento que figura en la tabla periódica, generalmente justo debajo del símbolo químico. La masa atómica de un elemento se mide científicamente teniendo en cuenta todos los isótopos conocidos del elemento. El promedio de estos isótopos, ponderado por su proporción tal como se encuentran en la naturaleza, es igual a la masa atómica de ese elemento.

Cada isótopo de un elemento específico tiene un número fijo de protones. El número de protones es igual al número atómico del elemento. El número de neutrones en cada isótopo del elemento varía. Cada protón o neutrón individual tiene un valor de una unidad de masa atómica. Pero la masa de cualquier número de electrones es tan pequeña que puede ignorarse. La masa atómica, por tanto, de cualquier isótopo es igual al número de protones que tiene más el número de neutrones.

Para comprender mejor cómo se mide la masa atómica de los isótopos, veamos el carbono como ejemplo. El carbono sólo tiene tres isótopos diferentes: carbono-12, carbono-13 y carbono-14. El isótopo carbono-12 tiene seis protones y seis neutrones. Por lo tanto, su masa atómica es igual a 12. El carbono-13 tiene seis protones y siete neutrones, lo que da como resultado una masa atómica de 13. Mientras tanto, el carbono-14, un isótopo de carbono radiactivo utilizado para datar materiales orgánicos, tiene seis protones y ocho neutrones. Eso le da una masa atómica de 14. Sin embargo, la masa atómica calculada del carbono no es igual a 13, el promedio directo de estos tres números. Esto se debe a que los isótopos de carbono 12 superan con creces al carbono 13 y al carbono 14 en la naturaleza. Por tanto, la masa atómica debe inclinarse a favor del carbono-12, teniendo en cuenta su mayor representación. La masa atómica del carbono, entonces, es 12,011 unidades de masa atómica.

Puedes determinar fácilmente la masa molar de un elemento una vez que conoces su masa atómica. Simplemente expresas la masa atómica del elemento en gramos. La masa de un mol de átomos de un elemento es igual a la masa atómica en gramos.

Este mismo concepto se aplica a los compuestos. Los compuestos contienen dos o más átomos de elementos iguales o diferentes en cada molécula. Para encontrar la masa atómica de un compuesto, simplemente suma las masas atómicas de todos los átomos de la molécula. El total es igual a la masa atómica del compuesto.

El carbonato de calcio, CaCO3, tiene cinco átomos en cada molécula. Tiene un átomo de calcio, un átomo de carbono y tres átomos de oxígeno. Por lo tanto, un mol de moléculas de carbonato de calcio tendría un mol de átomos de calcio, un mol de átomos de carbono y tres moles de átomos de oxígeno. Para encontrar la masa de un mol de calcio, simplemente convierta la masa atómica del calcio a gramos. Un mol de calcio tiene una masa de 40,08 gramos. Un mol de carbono tiene una masa de 12,01 gramos. Y cada mol de oxígeno tiene una masa de 16,00 gramos. Sumar la masa de los cinco átomos de este compuesto da un total de 100,09 gramos como masa molar de carbonato de calcio.

El carbonato de calcio, CaCO3, es una sal inorgánica, muy parecida al cloruro de sodio, NaCl o al cloruro de calcio, CaCl2. Existen muchos tipos diferentes de sales. Estos compuestos tienen uno o más cationes, o iones con carga positiva, unidos iónicamente a uno o más aniones, o iones con carga negativa. La carga neta de una sal es igual a cero. Las sales a menudo combinan iones cargados positivamente del Grupo 1 de la tabla periódica, los metales alcalinos, o del Grupo 2, los metales alcalinotérreos, con no metales cargados negativamente, como los haluros del Grupo 17 o iones poliatómicos, como el carbonato de CO32. ion.

Tanto el cloruro de sodio como el carbonato de calcio son sales que están compuestas por dos iones. El cloruro de sodio contiene el ion sodio con carga positiva, Na+, y el ion cloro con carga negativa, Cl–. Quizás se pregunte cómo los dos compuestos pueden ser sales inorgánicas cuando el carbonato de calcio contiene tantos átomos. Bueno, el carbonato de calcio también tiene solo dos iones: un ion de calcio cargado positivamente, Ca2+, y un ion de carbonato poliatómico cargado negativamente, CO32-.

Los iones poliatómicos están formados por dos o más átomos que trabajan juntos como una unidad. Funcionan igual que otros iones de un solo átomo. El ion carbonato tiene cuatro átomos, todos trabajando juntos con una carga neta de -2.

Cuando los iones se unen para formar compuestos, cada uno busca llenar sus orbitales con suficientes electrones para alcanzar una configuración estable. Esta configuración estable suele dar a cada átomo del compuesto una configuración igual a la del gas noble más cercano, o elemento del Grupo 18.

El enlace iónico, el tipo utilizado en la formación de sales como el carbonato de calcio, implica la toma y la transferencia de electrones. Esto es diferente al intercambio de electrones como se ve en los enlaces covalentes, como se ve en moléculas como el dióxido de carbono. Muchos compuestos utilizan enlaces covalentes y comparten electrones para alcanzar la configuración deseada de gas noble, pero el carbonato de calcio y otras sales utilizan enlaces iónicos para alcanzar esa configuración estable.

El calcio, un metal del grupo de metales alcalinotérreos del grupo 2, tiene dos electrones en su capa exterior. La forma más fácil para que un ion calcio, Ca2+, alcance la configuración estable del gas noble más cercano, el argón, es ceder sus dos electrones adicionales. El carbonato, un ion poliatómico con carga -2, necesita dos electrones adicionales para terminar de llenar sus capas externas. Puede alcanzar la configuración deseada aceptando dos electrones.

Cuando un ion calcio cede los dos electrones de su capa exterior a un ion carbonato poliatómico, se forma un enlace iónico que da como resultado carbonato de calcio. Cada ion calcio, con su carga +2, puede unirse con un ion carbonato, con carga -2, para formar una molécula con carga neutra. La siguiente ecuación química muestra esta reacción.

Ca2+ + CO32- → CaCO3

Curiosamente, el carbonato de calcio contiene enlaces tanto iónicos como covalentes. El enlace entre el ion calcio y el ion carbonato es iónico. Pero los enlaces entre los átomos de carbono y oxígeno que forman el ion carbonato poliatómico son en realidad covalentes, lo que significa que comparten electrones en lugar de intercambiarlos.

El carbonato de calcio constituye aproximadamente el 4 por ciento de la corteza terrestre. Existe en muchas formas. La mayor parte del carbonato de calcio se encuentra en depósitos que se formaron hace mucho tiempo, cuando las criaturas del mar murieron o mudaron sus caparazones. Los animales como las aves y los mariscos procesan el calcio con oxígeno y carbono para formar cáscaras de huevos, conchas marinas, caracoles y arrecifes de coral a partir de carbonato de calcio.

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Estas importantes fuentes de carbonato de calcio se hundieron hace mucho tiempo y formaron sedimentos que, bajo presión, formaron rocas como piedra caliza, tiza y mármol. El carbonato de calcio puede formar cristales puros en al menos tres estructuras diferentes: calcita, aragonita y vaterita. Si alguna vez has visitado una cueva de piedra caliza, habrás visto carbonato de calcio en la naturaleza. Las estalactitas y estalagmitas en estas cuevas se desarrollan cuando el agua se filtra a través de la piedra caliza y deposita carbonato de calcio en hermosas formaciones.

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Las empresas obtienen carbonato de calcio de múltiples formas. Pueden excavar o extraer carbonato de calcio sólido del suelo. O pueden triturar fuentes naturales como las conchas de ostras. Incluso pueden precipitar carbonato de calcio convirtiendo la piedra caliza en óxido de calcio y dióxido de carbono, y luego haciendo reaccionar esos componentes en condiciones controladas para producir una sal de mayor pureza que la que se encuentra en la naturaleza.

El carbonato de calcio tiene muchos usos importantes y fascinantes. A continuación se enumeran algunos de los usos más comunes de este compuesto.

Probablemente ya conozca el uso del carbonato de calcio como material de construcción en forma de encimeras de mármol de alta gama o pisos de travertino. Pero este compuesto tiene muchos otros usos en la industria de la construcción. La cal, derivada del carbonato de calcio, desempeña un papel en la fabricación tanto de vidrio como de acero. El carbonato de calcio también se utiliza en hormigón, cemento y mortero. Muchas empresas constructoras también utilizan carbonato de calcio para ayudar a neutralizar el ácido en el agua y el suelo y reducir el impacto ambiental de sus proyectos.

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Los fabricantes de papel utilizan carbonato de calcio como relleno, recubrimiento y ingrediente importante en muchos productos diferentes. El carbonato de calcio tiene un color blanco brillante, nítido que resulta útil para pigmentos en pinturas, papel y más. Tome un libro de texto moderno y mire las páginas brillantes. La capa que los hace tan brillantes, blancos y fáciles de imprimir bien puede ser carbonato de calcio. Sí, tus libros de texto son muy pesados ​​porque las páginas están recubiertas por una fina película hecha de roca.

Cuando se usa en pintura, este compuesto versátil agrega brillo y puede representar hasta el 30 por ciento de las formulaciones mate. También encuentra usos en selladores como masilla y otros adhesivos. El carbonato de calcio representa una cantidad significativa de relleno en una variedad de plásticos. También aporta su intenso color blanco como pigmento útil en estos productos. Incluso se utiliza para fabricar películas transpirables que se encuentran en productos como pañales, productos médicos e incluso materiales para techos.

El carbonato de calcio se puede utilizar como suplemento dietético para proporcionar a los usuarios el importante mineral calcio. Algunas personas, debido a condiciones médicas, no pueden absorber suficiente calcio solo con la dieta. Los suplementos de carbonato de calcio proporcionan calcio adicional en una forma absorbible que la mayoría de las personas pueden tolerar bien. El compuesto también proporciona el calcio que tanto necesitan los pollos y otras aves de corral en forma de suplementos dietéticos y aditivos para sus piensos.

Uno de los usos más importantes del carbonato de calcio es en el campo médico. Necesitamos calcio para que nuestro cuerpo funcione correctamente. Muchas personas obtienen suficiente calcio de los alimentos que consumen, en particular los lácteos y las verduras de hojas verdes. Pero las personas a menudo necesitan calcio adicional para un desarrollo y crecimiento óseo saludable. Las investigaciones han demostrado que el carbonato de calcio, administrado antes de la pubertad, puede afectar positivamente el crecimiento de los adolescentes. El carbonato de calcio también se puede recetar para tratar la osteoporosis, la insuficiencia renal y, por supuesto, se puede usar sin receta para tratar la indigestión ácida.

Puede sufrir una sobredosis de carbonato de calcio y los efectos pueden ser graves. En nuestros hogares, la fuente más probable de una sobredosis de carbonato de calcio se encontraría en el botiquín. Muchos antiácidos y suplementos vitamínicos o minerales contienen carbonato de calcio. Tomar demasiado de este medicamento puede provocar una sobredosis de calcio, que puede afectar la función renal, aumentar peligrosamente el pH de la sangre, provocar náuseas y vómitos y, en algunos casos, incluso latidos cardíacos irregulares. Una sobredosis de este tipo también puede provocar cambios temporales en el estado mental, como confusión, depresión e irritabilidad. Es más probable que el uso excesivo a largo plazo de este medicamento cause problemas que una intoxicación aguda, pero si sospecha una sobredosis, llame al centro de intoxicaciones de inmediato.

Echemos un vistazo a otras sales de calcio. Todos los compuestos siguientes incluyen uno o más cationes de calcio cargados positivamente y uno o más aniones cargados negativamente. Cuanto mayor sea la masa del ion cargado negativamente, mayor será la masa molar del compuesto.

Como habrás aprendido, el carbonato de calcio es un compuesto químico importante que se produce naturalmente en nuestro mundo. Esta sal tiene una estructura más compleja que las sales diatómicas, pero todavía está compuesta de un único catión cargado positivamente y un anión poliatómico cargado negativamente. El carbonato de calcio tiene muchos usos, desde la construcción y la fabricación hasta suplementos dietéticos y medicinas. Este compuesto altamente versátil se encuentra fácilmente en la naturaleza y también se puede producir en el laboratorio. Nuestro mundo realmente no sería el mismo sin él.

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