Hidrogenocarbonato de cálcio

O que é o hidrogenocarbonato de cálcio?

O hidrogenocarbonato de cálcio é um produto da meteorização que se forma quando o carbonato de cálcio se dissolve na água, libertando gás CO2. Ao dissolver-se parcialmente na água, o dióxido de carbono forma ácido carbónico (ou, em termos mais simples, H2CO3). O ácido carbónico dissocia-se ainda em carbonato de hidrogénio (HCO4-), produzindo protões livres.

O hidrogenocarbonato de cálcio é um composto que se forma quando os iões de cálcio são dissolvidos em água. Tem a fórmula molecular Ca(HCO3)2 e uma massa molar teórica de 162,11 g-mol-1.

O hidrogenocarbonato de cálcio não é uma substância pura, existindo apenas como uma solução impura. Isto significa que não pode ser produzido como uma substância pura em condições normais e não tem propriedades como o ponto de fusão ou o ponto de ebulição. A sua solubilidade a 20 °C e 1 atm é de 1,66 g por 100 g de H2O e é, portanto, consideravelmente superior à do carbonato de cálcio (1,4 mg por 100 g de H2O a 20 °C).

O carbonato de cálcio é um mineral que se forma quando o cálcio e o dióxido de carbono se dissolvem na água. É o principal componente do calcário, também conhecido como calcite. O carbonato de cálcio encontra-se à superfície da Terra sob muitas formas diferentes, por exemplo, em arenito e giz, mas também em conchas e recifes de coral.

O bicarbonato de cálcio é formado durante a meteorização do calcário através da ação da água e do dióxido de carbono. O dióxido de carbono dissolve-se parcialmente com a água para formar ácido carbónico, que se dissocia para formar carbonato de hidrogénio com a formação de protões. Ao mesmo tempo, pequenas quantidades de carbonato de cálcio dissolvem-se na água, libertando iões de carbonato. Na dissolução do calcário em ácido carbónico, uma parte equivalente dos iões de carbonato de hidrogénio provém, portanto, do ácido carbónico e a outra da pedra.

Para manter o hidrogenocarbonato de cálcio em solução, é necessária uma certa concentração do chamado "ácido carbónico associado". Este é quimicamente idêntico a qualquer outro tipo de ácido carbónico; é apenas uma questão de quantidade.

Em equilíbrio de dissociação com os iões de hidrogenocarbonato presentes, este ácido carbónico associado fixa o valor do pH da água a um nível suficientemente baixo para que a proporção de iões de carbonato, que por sua vez depende deste valor de pH, juntamente com a concentração de cálcio presente, não exceda ainda o produto de solubilidade do carbonato de cálcio.

Se estiver presente na solução mais do que a quantidade correspondente de ácido carbónico livre, esta quantidade de ácido carbónico é referida como "excesso" e pode reagir com mais calcário e dissolvê-lo. A quantidade que dissolve mais calcário e se transforma em hidrogenocarbonato de cálcio adicional é referida como "ácido carbónico agressivo ao cálcio". O restante aumenta o ácido carbónico associado para um nível novo e mais elevado.

Quando a água se evapora ou é aquecida, o dióxido de carbono escapa da solução; também pode ser reduzido pela fotossíntese. Isto desloca o equilíbrio de dissociação do ácido carbónico na direção dos iões carbonato, ou seja, para o lado esquerdo da equação de reação acima referida. Como resultado, o produto de solubilidade do carbonato de cálcio é novamente excedido e forma-se novamente calcário insolúvel. Este processo está na base da formação de sinter calcário, travertino ou tufo calcário, mas também da formação de sedimentos calcários (giz lacustre) em lagos e oceanos. O conglomerado de Nagelfluh, que se encontra no sopé norte dos Alpes (depósitos de melaço ou detritos glaciares), também pode ser formado desta forma, uma vez que o cascalho ou a pedra britada são cobertos pelo agente aglutinante cal para formar um betão natural.

Pode não se aperceber, mas a sua água da torneira é, na verdade, um pouco ácida.

É verdade! A fábrica de água adiciona ácido carbónico à sua água potável para regular o valor do pH, de modo a que se forme uma fina camada de calcário nos tubos de ferro para evitar a ferrugem. Para não reduzir demasiado a secção transversal dos tubos, o teor de dióxido de carbono deve ser constantemente ajustado. A velocidade a que este equilíbrio é atingido depende dos iões presentes: O carbonato de cálcio puro demora um tempo excecionalmente longo, ao passo que na presença de iões estranhos (por exemplo, Mg2+ ou SO42-) o equilíbrio se estabelece muito rapidamente; a dolomite é, por isso, utilizada para ligar o excesso de ácido carbónico.

O teor de hidrogenocarbonato de cálcio da água da torneira é o principal contribuinte para a dureza da água da torneira, a que chamamos "dureza carbonatada".