En muchas regiones del planeta, especialmente en zonas donde predominan rocas sedimentarias como la caliza (formada mayoritariamente por ), se desarrollan complejos sistemas de cuevas naturales. La caliza no debe confundirse con la cal apagada o hidróxido de calcio, que se obtiene al mezclar la cal viva () con agua. La cal apagada se utiliza en Andalucía para encalar las fachadas de las casas, dándoles ese aspecto blanco.El mecanismo geológico esencial para la aparición de cuevas es la reacción entre el y el ácido carbónico (ácido débil que se forma cuando el procedente del aire se disuelve en el agua), dando lugar a la formación de agua cargada con iones . Con el tiempo, a medida que circula por las fisuras de la roca y aumenta la temperatura, se puede liberar parte del disuelto, favoreciendo la reacción inversa, es decir, la precipitación del :
Esta reacción explica la formación de las estalactitas y estalagmitas. Para que este proceso ocurra es necesario que la temperatura esté en torno a .
a) En el proceso de precipitación del la entropía tiene un valor de , ¿es espontánea la reacción en estas condiciones? Justifique la respuesta.b) Determine la energía total liberada durante el proceso de formación de una estalactita que contiene de .c) Si la solubilidad del es en , determine la solubilidad molar y su .d) Nombre o formule según corresponda:– El ácido débil que se forma a partir del Ácido carbónico – El producto gaseoso de la reacción de precipitación del Dióxido de carbono – El componente principal de la roca caliza.Carbonato de calcio – La sustancia empleada para encalar las fachadas de las casas en Andalucía.Hidróxido de calcio Datos: Masas atómicas relativas: ; ;
Dado que es negativa (), la reacción es espontánea en estas condiciones. El factor entálpico () es negativo, favoreciendo la espontaneidad. El factor entrópico (representado por ) también es negativo, favoreciendo la espontaneidad. Ambos factores contribuyen a que la reacción sea espontánea.
b) La energía liberada durante el proceso de formación de una estalactita se determina a partir de la entalpía de reacción y la cantidad de formado. La entalpía de la reacción de precipitación es por cada mol de producido.Primero, se calcula la masa molar del :
Luego, se calcula la cantidad de moles de en :
Finalmente, la energía total liberada es:
La energía total liberada es .
c) La solubilidad del es en . Para determinar la solubilidad molar, se convierte la solubilidad a g/L y luego a mol/L. La masa molar del es .La solubilidad molar () es:
El equilibrio de disolución del es:
La expresión del producto de solubilidad () es:
Dado que en el equilibrio y :
– El ácido débil que se forma a partir del : Ácido carbónico ()– El producto gaseoso de la reacción de precipitación del : Dióxido de carbono ()– El componente principal de la roca caliza: Carbonato de calcio ()– La sustancia empleada para encalar las fachadas de las casas en Andalucía: Hidróxido de calcio ()





