Descripción de la tarea

¿Has visitado alguna vez la Cueva de Nerja, en Málaga? O, quizás, hayas visitado la Gruta de las Maravillas (en Huelva) o el sistema de Ojo Guareña (en Burgos). Todas estas formaciones tienen en algo en común.

El agua de lluvia o las corrientes subterráneas pueden disolver las rocas calizas, provocando la formación de grandes grutas, en cuyo interior pueden encontrarse estructuras singulares. Unas formaciones rocosas que se generan muy lentamente debido a la precipitación del carbonato de calcio que hay disuelto en el agua y que se filtra por las rocas.  Las estalactitas se forman a partir de puntos donde el agua gotea desde el techo de la caverna y las estalagmitas, donde esa gota cae.

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En esta tarea vas a estudiar, desde un punto de vista químico, estas "maravillas de la Naturaleza".

Las rocas calizas son rocas sedimentarias formadas por carbonatos, principalmente por carbonato de calcio.

1.- Teniendo en cuenta que la constante de solubilidad, K_s, a 25 ºC, del carbonato de calcio es 3,4·10^-9, calcula la solubilidad de dicha sustancia en agua pura. Expresa el resultado en g/L.

2.- En la siguiente tabla se muestran las constantes de solubilidad, tanto del carbonato de calcio, como de otras sales de calcio, a 25 ºC.

	Ks (25 ºC)
Carbonato de calcio	3,4·10-9
Bicarbonato de calcio	4
Nitrato de calcio	17·102
Sulfato de calcio	4,9·10-5

Ordena dichas sustancias en función de su solubilidad, justificando dicha ordenación. Utiliza las fórmulas químicas de dichas sustancias en vez de sus nombres.

Nos vamos a fijar ahora en una de las sales de la tabla: el nitrato de calcio. La solubilidad (s) del nitrato de calcio en agua varía con la temperatura según la siguiente tabla:

T (ºC)	5	10	20	30	50
s (mol/L)	6.1	6.6	7.2	8.2	12.5

3.- Representa gráficamente la variación de solubilidad frente a la temperatura.

4.- ¿Estará saturada a 40 ºC una disolución de nitrato de calcio de 1400 g/L de concentración?

5.- Volvamos ahora al carbonato de calcio. Como habrás podido deducir en la actividad 2, en realidad esta sustancia es prácticamente insoluble en agua. Sin embargo, hemos comentado en la introducción que las estalactitas y las estalagmitas se forman porque las rocas calizas se disuelven en el agua que se filtra entre ellas. ¿No se contradice este hecho? ¿Cómo puede justificarse?

6.- Justifica cómo se modificará la solubilidad del carbonato de calcio si a una disolución saturada de esta sal se le adicionan las siguientes sustancias (nómbralas por, al menos, una nomenclatura):

• Na₂CO₃ (Debes considerar que una disolución de Na₂CO₃ se encuentra completamente disociada en medio acuoso).
• CaCO₃
• CaCl₂

Imagina que te encuentras en el laboratorio realizando una simulación para comprobar si precipita o no el carbonato de calcio, tal y como ocurre en la naturaleza. Para realizar esta simulación, mezclas 10 mL de disolución 10^-3 M de Ca²⁺ con 10 mL de disolución 2·10^-3 M de disolución de carbonato sódico.

7.- Justifica si se forma o no precipitado.

8.- En caso de que se forme precipitado, calcula la cantidad de carbonato de calcio formado.

 

En esta tarea vas a trabajar cuestiones que pueden volver a aparecer en la tarea global.