Test+de+calizas

27 de enero de 2014.
=OBJETIVO: =

Aprender a diferenciar entre calizas y dolomías -o, en nuestro caso, dolomitas- utilizando un ácido (HCl); determinar la concentración de dicho ácido más adecuada para una clara distinción, pues una concentración demasiado baja no haría suficiente reacción y una concentración muy elevada produciría reacción en ambas rocas.

=INTRODUCCIÓN TEÓRICA: =

** CALIZA: **
Roca sedimentaria compuesta principalmente por __calcita__, y es __carbonato de calcio__. Puede contener en pequeñas cantidades otros minerales que hacen variar levemente propiedades como el color, el cual suele ser blanco. Tiene una baja dureza (de 3 en la escala de Mohs), y suele contener fósiles. Se origina en mares cálidos y poco profundos de las zonas tropicales terrestres, de dos formas: La roca caliza crea efervescencia al reaccionar con ácidos tanto débiles como fuertes, como el HCl -este dato servirá para la práctica que aquí se explica. El siguiente vídeo muestra lo que sucede al aplicar ácido clorhídrico a una roca caliza, que coincide con lo que ocurrirá en nuestro experimento, aunque en él no se diferencien distintas concentraciones del ácido ni se compare con la dolomía.
 * __Origen químico__. En aguas cargadas de CO 2, en zonas litorales o aguas subterráneas fundamentalmente, se produce su liberación formando calizas. Es el proceso por el que se crean cuevas con estalactitas y estalagmitas, en las que abundan estas rocas.
 * __Origen biológico__. El carbonato de calcio es uno de los minerales más abundantes en los esqueletos de animales, los cuales, al morir, dejan el carbonato de calcio que se va acumulando hasta formar sedimentos, que son el origen de la mayor parte de calizas. Este origen se daba más en épocas del pasado cuando el clima era más cálido, estando ahora muy limitado a zonas tropicales.

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** DOLOMÍA: ** Roca sedimentaria compuesta principalmente por __dolomita__, y es __carbonato de calcio y magnesio__. Es de color grisáceo, blanco o rosado, muy común y porosa. Se origina al sedimentarse caparazones de organismos de plancton marino, al precipitarse la dolomita, o por procesos metasomáticos sobre calizas después de su sedimentación. La dolomita es un mineral importante con una dureza de entre 3'5 y 4 en la escala de Mohs, de color rosa o blanco con la raya blanca, que se produce por la sustitución iónica del calcio por magnesio en la caliza.

** ÁCIDO CLORHÍDRICO (HCl): **
Disolución acuosa del gas __cloruro de hidrógeno__, un ácido fuerte muy corrosivo que se utiliza como reactivo químico. A temperatura ambiente se trata de un gas amarillento más pesado que el aire, no inflamable y de olor irritante; en estado líquido es transparente, y al exponerse al aire forma vapores corrosivos densos de color blanco. Se origina al quemarse plásticos, es expulsado en erupciones volcánicas, o se obtiene al absorber el cloruro de hidrógeno que se crea en la producción industrial de compuestos orgánicos. Uno de sus principales usos es para eliminar residuos de caliza, en donde el carbonato de calcio se transforma en cloruro de calcio -más soluble-, liberándose en la reacción agua y CO 2. Es irritante y corrosivo en todas sus formas y para cualquier tejido, por lo que hay que prestar sumo cuidado en su utilización en el laboratorio.

** DIFERENCIACIÓN DE CALIZAS Y DOLOMITAS: **
La dolomía debe contener al menos un 50% de dolomita -por debajo se considera una caliza dolomítica-, y un 90% para ser pura. Este porcentaje raramente se da en la naturaleza, pues la dolomita forma una serie de transición con la calcita, pudiéndose encontrar el magnesio (Mg) y el calcio (Ca) de su composición en cualquier relación. El mejor método para diferenciar unas de otras es emplear ácido clorhídrico (HCl) diluido al 5%, como hacen los geólogos. En su unión con calizas se producirá siempre efervescencia como antes he indicado. Sin embargo, con la dolomía es difícil que suceda esta reacción, pues el magnesio (Mg) en su estructura genera un enlace más intenso, por lo cual esta roca solo reacciona con el ácido si este está muy concentrado; es más, utilizando el mineral dolomita en lugar de la roca dolomía como se hará en este experimento, nunca reaccionará dicha dolomita con el ácido, pues cuesta mucho más dar positivo en este test. Resumiendo, las calizas deberían reaccionar a partir de una cierta cantidad de clorhídrico y las dolomitas no hacerlo con ninguna cantidad. La siguiente tabla explica alguna de las diferencias básicas para poder llevar a cabo la práctica:


 * ** ROCA ** || ** MINERAL ** || ** COMPUESTO QUÍMICO ** ||= ** FÓRMULA ** ||
 * = ** __ Caliza __ ** ||= calcita ||= carbonato de calcio ||= CaCO 3 ||
 * = Dolomía ||= ** __ dolomita __ ** ||= carbonato de calcio y magnesio ||= CaMg(CO 3 ) 2 ||

La reacción de la caliza con el HCl es: La reacción de la dolomía con el HCl es:

=MATERIAL: =

**1.** Caliza (2). **2.** Frasco lavador con agua. **3.** Ácido clorhídrico comercial (37%). **4.** Dolomita (2). **5.** Vaso de precipitados. **6.** Matraz aforado. **7.** Pipeta. **8.** Aspirador de pipeta. **9.** Agitador. **10.** Embudo. **11.** Frasco cuentagotas (6). **12.** Etiquetas para frasco cuentagotas (5). **13.** Papel de filtro.

=PROCEDIMIENTO: =

-- Lo primero de todo se debe coger todo el material necesario y asegurarse de que esté limpio y, a continuación, preparar cinco disoluciones de ácido clorhídrico a distintas concentraciones en agua (al 1%, 3%, 5%, 7% y 9%). Para ello hay que seguir unos pasos con cada dato, suponiendo que es % en masa y que la densidad de la disolución final es la del agua (1 g/cm 3 ), lo cual no debe suponer un error importante.

Se conoce que la densidad del ácido (d) es 1'19 g/cm 3 y que se usará en este caso un HCl comercial al 37%. Siguiendo la fórmula de la imagen se podrá saber qué cantidad (volumen) de ácido es necesario utilizar para preparar las disoluciones de 100 mL de HCl 1%, 3%, 5%, 7% y 9%. GRUPO 1 (1%):

GRUPO 2 (3%):

GRUPO 3 (5%):

GRUPO 4 (7%):

GRUPO 5 (9%): Cada grupo se encargará de preparar una disolución -en mi caso prepararemos HCl al 3%. Para ello, se echa en un vaso de precipitados, que pueda contener más de 100 mL, alrededor de 50 mL de agua, la cual debería ser destilada. Con una __pipeta__ y su respectivo aspirador se coge el ácido clorhídrico del que disponemos en el laboratorio hasta el volumen adecuado dependiendo de la concentración que se quiera obtener -aquí 6'81 mL- y se vierte sobre el agua del vaso de precipitados. A través de un __embudo__, se vuelca esta disolución en un __matraz aforado__ de 100 mL y se rellena dicho envase con agua a través de un cuentagotas hasta enrase, es decir, se completan los 100 mL de disolución con agua. Una vez preparadas las cinco disoluciones, se vierte una cantidad no muy grande de cada una en cinco __cuentagotas__, uno con cada disolución, etiquetados con sus correspondientes datos que irán pasando por todos los grupos en orden. Imágenes: así se pasa el ácido clorhídrico con agua del vaso de precipitados al matraz, que posteriormente hay que llenar hasta enrase.

====-- Se echan pequeñas cantidades de cada disolución sobre cada roca/mineral, y se observa lo que pasa. Estas observaciones y posibles reacciones se muestran en la siguiente tabla de **DATOS: **====

algo menos escasa ||= Ligera efervescencia ||= Efervescencia más abundante y prolongada || algo menos escasa ||= Efervescencia medianamente abundante ||= Efervescencia más abundante y prolongada ||
 * = ** MUESTRA ** ||= ** HCl 1% ** ||= ** HCl 3% ** ||= ** HCl 5% ** ||= ** HCl 7% ** ||= ** HCl 9% ** ||
 * = __DOLOMITA 1__ ||= No reacciona ||= No reacciona ||= No reacciona ||= No reacciona ||= No reacciona ||
 * = __DOLOMITA 2__ ||= No reacciona ||= No reacciona ||= No reacciona ||= No reacciona ||= No reacciona ||
 * = __ CALIZA 1 __ ||= No reacciona ||= Efervescencia escasa ||= Efervescencia
 * = __ CALIZA 2 __ ||= No reacciona ||= Efervescencia durante unos segundos ||= Efervescencia

=RESULTADOS: =

Como se puede observar en la tabla, en las dolomitas no se produce ningún tipo de reacción con el ácido clorhídrico, mientras que en las calizas esa reacción depende de la cantidad de ácido que se le aplique, siendo más abundante la efervescencia de dicha reactividad cuanto más elevada es la concentración de HCl; se produce un burbujeo blanco. También se muestra que la caliza 2 reacciona ligeramente más que la caliza 1 y es, por tanto, la roca sobre la que más se nota la presencia de un ácido.

=CÁLCULO DE ERRORES: =

Uno de los errores más fáciles de cometer es el error de paralaje al conseguir las disoluciones de ácido con agua, pues es muy complicado conseguir la cantidad exacta tanto en los 6'81 mL de HCl como en los 100 mL totales de la disolución; dicho problema se puede reducir observando la pipeta y el matraz aforado a la altura de los ojos. El uso de agua normal en lugar de agua destilada por falta de esta última al haberse roto el destilador del laboratorio para las disoluciones puede cambiar en sí también dichas mezclas. Además están los pequeños errores en la aproximación en los cálculos previos que pueden hacer variar el resultado muy levemente. En esta práctica en concreto se puede presentar otro error que quizás no es importante, pero es interesante comentar; y es que las rocas se pueden ir desgastando según avanza el experimento, ya que sobre las mismas cuatro se vierten por grupo cinco disoluciones, que en total son veinticinco veces las que se pone en contacto una cantidad de ácido con cada roca. Esto podría provocar alguna pequeña variación en los resultados entre el primero y el último grupo, pero no es así.

=CONTRASTE DE RESULTADOS: =

Según la práctica realizada en el laboratorio por mi grupo, ninguna cantidad de ácido hacía reaccionar las dolomitas, y las calizas empezaban a reaccionar con el ácido al 3%, aumentando a la vez que aumentaba la concentración de HCl. Esto puede significar que acorde a nuestro experimento el ácido clorhídrico diluido al __9%__ sería el más indicado para diferenciar unas en este caso __calizas__ y __dolomitas__, pues con esa cantidad en las primeras es donde más se aprecia la efervescencia y durante más tiempo, mientras que en las segundas no se produce jamás reacción alguna. Esto coincide con la teoría, como he comentado anteriormente, como se puede comprobar en Internet o como dicen especialistas: a la dolomita le cuesta mucho reaccionar con el ácido clorhídrico y dará un resultado negativo en este test (sería diferente si se tratara de la roca dolomía en lugar del mineral dolomita, pues ella sí que empieza a reaccionar con el clorhídrico al 7%).

=CONCLUSIÓN Y VALORACIÓN CRÍTICA: =

En nuestro caso y como acabo de comentar, la cantidad más indicada de ácido clorhídrico para diferenciar una caliza de una dolomita es la del 9%. Al fin y al cabo, se trata de una práctica medianamente sencilla, cuya mayor dificultad es preparar las disoluciones necesarias, algo que ya conocemos al haberlo utilizado en diversas ocasiones anteriores, y con la que hemos aprendido a distinguir estos carbonatos. Sin embargo, es imprescindible para máxima protección de los alumnos, el profesor y todas las personas que realicen experimentos utilizando distintos ácidos, el conocimiento y la llevada a cabo de medidas de seguridad tales como la bata básica para todos los días de laboratorio, guantes de látex de un solo uso, pelo recogido e, incluso, gafas protectoras.

=BIBLIOGRAFÍA: =


 * 1) ====http://es.wikipedia.org/wiki/Calcita====
 * 2) ====http://es.wikipedia.org/wiki/Caliza====
 * 3) ====http://www.pdvsa.com/lexico/museo/minerales/caliza.htm====
 * 4) ====Más información sobre las dolomías en: http://www.igme.es/internet/PanoramaMinero/Historico/1996/DOLOMIA.pdf====
 * 5) ====http://es.wikipedia.org/wiki/Dolom%C3%ADa====
 * 6) ====http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_clorh%C3%ADdrico====
 * 7) ====http://texperidis.wikispaces.com/Test+de+calizas====
 * 8) Notas tomadas por mí durante la realización de la práctica en el laboratorio.