Propiedades físicas
El carbonato de calcio es un polvo cristalino blanco fino, insípido e inodoro. Existe tanto en forma amorfa como cristalina. Las formas cristalinas incluyen sistemas ortorrómbicos y hexagonales (el carbonato de calcio anhidro aparece como cristales ortorrómbicos incoloros, mientras que el carbonato de calcio hexahidratado aparece como cristales monoclínicos incoloros [3]); los cristales son de forma columnar o romboédrica, con una densidad de 2,93 g/cm³. Su punto de fusión es de 1339 grados (la descomposición ocurre entre 825 grados y 896,6 grados), y el punto de fusión es de 1289 grados a una presión de 10,7 MPa. Es prácticamente insoluble en agua-aunque se disuelve en agua que contiene sales de amonio u óxido férrico-y es insoluble en alcohol.
Estructura molecular
Su estructura cristalina pertenece al sistema ortorrómbico. Cada unidad de carbonato de calcio consta de un átomo de carbono y tres átomos de oxígeno, cada uno de los cuales está unido a un ion calcio.
El carbonato de calcio está compuesto de iones de calcio e iones de carbonato unidos por enlaces iónicos, mientras que la estructura interna del ion carbonato presenta enlaces de carbono-oxígeno covalentes. El ion carbonato implica hibridación sp²; el átomo de carbono central utiliza tres orbitales híbridos y un orbital p-. Según el modelo VSEPR, se clasifica como una molécula de tipo AY3-con una geometría plana trigonal ideal, con tres enlaces C-O dispuestos en una configuración plana trigonal. Además, posee un sistema de enlaces p-p pi-deslocalizado que involucra cuatro orbitales y seis electrones [5]. Dentro del cristal, las unidades de carbonato de calcio están dispuestas en una estructura en capas paralela a los ejes a-y c-. Estas capas están interconectadas mediante átomos de oxígeno coplanares, formando una estructura de red tridimensional. Esta disposición estructural imparte alta estabilidad y dureza al carbonato de calcio.
Propiedades químicas
1. El carbonato de calcio se descompone en óxido de calcio y dióxido de carbono a 825-896,6 grados. (Producción industrial de CO₂):
2. El carbonato de calcio reacciona con ácidos diluidos (como ácido acético diluido, ácido clorhídrico diluido, ácido nítrico diluido, etc.) para hacer efervescencia y disolverse. La reacción libera dióxido de carbono, lo que la convierte en una reacción exotérmica. Por ejemplo, reacciona con ácido clorhídrico diluido para producir cloruro de calcio, agua y dióxido de carbono (producción de CO₂ en laboratorio):
3. Pasar el exceso de dióxido de carbono al agua mezclada con CaCO₃ producirá una solución de bicarbonato de calcio. El carbonato de calcio reacciona con una solución de ácido carbónico (agua de lluvia) para producir bicarbonato de calcio. Pasar CO₂ a agua de cal turbia hará que el precipitado desaparezca. El principio detrás de estos fenómenos es:
4. El carbonato de calcio anhidro (una sustancia en polvo blanca, inodoro y no-tóxica, carbonato de calcio ligero) calentado a 1000 K se transforma en calcita (sistema cristalino trigonal, carbonato de calcio pesado).