Compuestos del calcio
El compuesto de calcio más abundante es el carbonato de calcio. Este se encuentra formando parte de diferentes minerales, como la calcita por ejemplo, o el famoso mármol, que es una roca con contenido en carbonato de calcio, al igual que sucede con la roca caliza, siendo esta última la materia prima para la preparación de la cal viva. Para la obtención de la cal viva, la piedra caliza se calcina, dando el carbonato cálcico que contiene y transformándose en CaO, con desprendimiento de CO2.
La cal, también conocida como óxido de calcio, se forma cuando el carbonato de calcio anteriormente mencionado, se quema en contacto con el aire. Cuando hablamos a gran escala, se provoca al calentar la caliza en hornos grandes conocidos bajo el nombre de caleras, donde se produce la reacción:
CaCO3 ↔ CaO + CO2
Dicha reacción es de tipo reversible, como se ve en la anterior ecuación química. Se consigue el equilibrio cuando existe una concentración concreta de CO2 en contacto con la caliza y la cal. La presión de este equilibrio se llama presión de descomposición. Cuando la presión parcial de CO2 es menor que la presión del equilibrio, sea cual sea la temperatura, se producirá la descomposición de la caliza con la finalidad de incrementar la presión de dicho equilibrio. Pero sin embargo, cuando la presión parcial es mayor a la del equilibrio, la cal se combina con el dióxido de carbono para dar lugar a la formación de carbonato, haciendo descender el valor de equilibrio.
La fabricación de cal, cuando la presión parcial del CO2 es más baja que la del equilibrio se inyecta a través del horno una corriente de aire que arrastrará al CO2, manteniendo una atmósfera empobrecida de gas. Se intenta no elevar la temperatura demasiado en el horno para no hacer que la arena de la caliza se pueda combinar con la cal produciendo la conocida escoria. La cal que se obtiene a una temperatura muy alta se conoce como cal muerta o quemada, y se va a pagando lentamente.
La cal suele usarse en la fabricación de cementos, polvos de gas, para depilar animales, para la depuración de aguas, o para la neutralización de los suelos en la agricultura cuando los suelos son muy ácidos.
La cal apagada produce una reacción con el agua que desprende una gran cantidad de calor. Esta reacción produce hidróxido cálcico, que es a lo que se llama, cal apagada.
CaO + H2O → Ca(OH)2 + 15540 cal
Se conoce como cal grasa, a la cal viva que se obtiene de la caliza pura, la cual se apaga con facilidad. En cambio, la cal que procede de caliza mezclada con arcilla o con carbonato de magnesio se conoce como cal magra, la cual se apaga muy lentamente. Cuando la cal se expone al aire se absorbe de manera lenta el CO2 y el agua, dándosele el nombre de cal aérea.
El hidróxido de calcio no es muy soluble en el agua, y aminora su solubilidad aún más según va aumentando la temperatura. Cuando se diluye se conoce como agua de cal.
El cemento, uno de los más conocidos materiales de construcción, se fabrica a nivel industrial en gran medida, el cual se obtiene calcinando arcillas y carbonato calcio en sus justas proporciones. A veces se encuentra en la naturaleza dicha mezcla de manera natural, pero para fabricarlo se hacen polvo ambos materiales, mezclándose con agua y formando una pasta. Dicha pasta pasa posteriormente a un horno, donde tiene lugar la calcinación con carbón piedra, petróleo, etc., donde se llega a una temperatura de hasta 1500ºC. De este proceso, del horno, sale el producto conocido como “clinker” del cemento que se encuentra formado por pedazos de piedrecitas. Cuando esta pasta se enfría, se muele hasta conseguir convertirlo en polvo, dando lugar finalmente al cemento. La composición química del cemento es bastante compleja, encontrándose en él entre otras sustancias, silicato tricálcico y aluminato.
