ESTUDO DA DECOMPOSIÇÃO TÉRMICA DE CALCITA

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Química Inorgânica

Autores

Silva, P.H.S. (IF SUDESTE MG) ; Dias, F.A.C. (IF SUDESTE MG) ; Vieira, B.L.M. (IF SUDESTE MG) ; Salles, P.H.L. (IF SUDESTE MG) ; Nascimento, J.C. (IF SUDESTE MG) ; Toledo, T.A. (IF SUDESTE MG) ; Barbosa, D.B.A. (IF SUDESTE MG)

Resumo

O CaCO3 cristaliza-se em três polimorfos diferentes, dos quais, a calcita é termodinamicamente a fase mais estável. A calcinação desse mineral resulta na formação de cal (CaO) e a libertação de CO2. Com o intuito de estudar a decomposição térmica da calcita, fez-se um estudo comparativo entre suas calcinações em diferentes temperaturas. As caracterizações foram realizadas por DRX e SERS, nas quais se observam os picos referentes à fase de calcita e à fase de óxido de cálcio, além dos espectros vibracionais característicos das ligações da molécula de calcita.

Palavras chaves

calcita; decomposição térmica; carbonato de cálcio

Introdução

O carbonato de cálcio (CaCO3) é um dos minerais mais comuns e disseminados do planeta e suas utilizações nas áreas da geoquímica, geofísica, mineralogia e agricultura foram, e ainda são, amplamente estudadas. O CaCO3 cristaliza-se em três polimorfos diferentes, dos quais, a calcita é termodinamicamente a fase mais estável (KONTOYANNIS E VAGENAS, 2000). A calcinação desse mineral resulta na formação de cal (CaO) e a libertação de CO2. A cal tem sua utilização tradicional para fins de construção e hoje é utilizada também na agricultura, no processamento de alimentos, na desinfecção e controle de doenças, no tratamento de água, na produção de aço, plásticos e na fabricação de vidro e açúcar refinado (RODRIGUES - NAVARRO et al., 2009). A decomposição térmica de calcita desempenha papel importante numa série de processos geológicos, tais como metamorfismo de alto grau e meteoritos impactados, além de ter implicações tecnológicas importantes (RODRIGUEZ- NAVARRO et al., 2009). Com o intuito de estudar a decomposição térmica da calcita, fez-se um estudo comparativo entre suas calcinações em diferentes temperaturas.

Material e métodos

Os cristais de calcita, sintetizados segundo metodologia proposta por Batista (2010), foram calcinados em forno acoplado ao difratômetro de raios X, com suporte de platina, na faixa de temperatura de 20º a 900ºC. As caracterizações foram realizadas por difração de raios X, com o difratômetro Bruker, modelo D8 Advance, equipado com monocromador de grafite e tubo de cobre (CuKɑ, λ= 1,546Å), variação do ângulo de espalhamento, 2θ, entre 10° e 80° com passo angular de 0,02°. A caracterização por espectroscopia vibracional foi realizada pela técnica espectroscópica Raman amplificada por superfície (SERS) no espectrômetro Bruker Senterra.

Resultado e discussão

Pela análise dos dados obtidos pela difração de raios X (figura 1), pode-se inferir que à medida que a temperatura aumenta, a decomposição térmica da calcita (CaCO3) promove a liberação de gás carbônico (CO2) e o mineral transformar-se em óxido de cálcio (CaO), consoante a reação: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) (RODRIGUES - NAVARRO et al., 2009). Na Figura 1 pode-se observar a 700º, os picos característicos da calcita, com destaque para o de maior intensidade, 29,39° em 2θ, e os picos de baixa intensidade dos produtos formados, CaO. Conforme ocorre o aumento da temperatura, o pico característico da calcita diminui, desaparecendo em 850°C, com observação do aumento dos picos padrões de CaO, característico em 45,85º em 2θ. A partir de 850ºC nota-se o aparecimento de um pico em 67,13º (*), que demonstra uma fase de platina, relacionada ao suporte do forno. Na análise do espectro SERS apresentado na figura 2, pode-se verificar a presença das bandas características da calcita em 155,5 cm-1, correspondente a vibrações no modo treliça, em 282 cm-1 característico da deformação angular C – O, em 712,5 cm-1 característico da deformação angular no plano CO3-2 e em 1086 cm-1 correspondente ao estiramento simétrico C – O (DANDEU et al., 2006).

DRX da decomposicao termica da Calcita


SERS da Calcita

Conclusões

A decomposição térmica da calcita (CaCO3) resulta na formação de cal (CaO) e liberação de CO2, que ocorre a partir dos 700ºC, com transformação das fases em 850ºC. A análise do SERS mostra os espectros vibracionais característicos da molécula de carbonato de cálcio, cristalizado na forma de calcita, o polimorfo termodinamicamente mais estável.

Agradecimentos

Ao IF Sudeste MG – campus Juiz de Fora, ao CNPq, a FAPEMIG e ao Núcleo de Espectroscopia e Estrutura Molecular da UFJF.

Referências

1. BATISTA, T.S.A. Tese (Doutorado em Física) – Departamento de Física, Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão. 2010.
2. DANDEU, et al. Chem. Eng. Technol, 29, n 2, 2006.
3. KOYTOYANNIS e VAGENAS. Analyst, 125, 2000.
4. RODRIGUES – NAVARRO, et al. American Mineralogist, vol 94, 2009.