Equilibrio de carbonatos

Sustituciones isomorfas
Mg reemplaza al Ca en la calcita
Sr reemplaza al Ca en el aragonito
Sr no reemplaza al Ca en la calcita
Mg no reemplaza al Ca en el aragonito
EQUILIBRIO DE LOS CARBONATOS
MINERALES
CARBONATADOS
Mineral
Fórmula
Estructura
-log K
Calcita
CaCO3
Trigonal
8.48
Magnesita
MgCO3
Trigonal
8.24
Siderita
FeCO3
Trigonal
10.89
Rodocrosita
MnCO3
Trigonal
11.13
Dolomita
CaMg(CO3)
2
Trigonal
17.09
CaCO3
Rómbico
Procesos de recristalización
Sedimentos marinos jóvenes
Aragonito y Mg-Calcita ------> Mg-Calcita y Dolomita
H2O
CO 2 ( g) ←
→ CO 2 ( dis )
CO 2 ( dis ) + H 2 O ⇔ H 2 CO 3
Aragonito
8.34
H 2 CO 3 ⇔ HCO 3− + H +
EQUILIBRIOS DE DISOLUCION
HCO 3− ⇔ CO 23 − + H +
CaCO 3 ⇔ Ca 2 + + CO 23 −
Estroncianit
a
SrCO3
Rómbico
9.27
Cerusita
PbCO3
Rómbico
13.1
CaCO 3 + H + ⇔ HCO 3− + Ca 2 +
K'c =
H+
Factores que influyen en la solubilidad de la calcita
PROCESOS DE DISOLUCION DE LA CALCITA
CaCO 3 ⇔ Ca 2+ + CO 23 −
HCO 3− Ca 2 +
Presión parcial de CO2
Fuerza iónica
Pp CO2 (atm)
Temperatura
Pp CO2 (atm)
1
1
Solubilidad de la calcita en
Ca
2+
= CO
2+
3
Kcalcita = Ca 2 +
2
-1
10
= 10 − 8.3
Ca 2 + = 10 − 4.15 = 0. 06 mmol / l ≈ 3mg / l
-2
10
-1
10
parciales
-2
10
-3
10
agua a 25 ºC en presencia de
CO2 a diferentes presiones
parciales
-3
10
-4
10
-5
10
En condiciones reales [Ca2+]=1 -5 mmoles/l
El agua pura a saturación de CO2 puede llegar a disolver 50 - 70 mg/l de calcita.
A causa de la fuerza iónica, si tiene otras sales, puede llegar hasta 100-125 mg/l
Solubilidad de la magnesita en
agua a 25 ºC en presencia de
CO2 a diferentes presiones
-4
10
1
10
100
-5
10
1000
10
Log solubilidad en ppm de Ca
100
1000
10000
Log solubilidad en ppm de Mg
(1)
(2)
2.0
1.5
gr CaCO3 /
1000 gr agua 1.0
.B
..
C
C'
.A
25ºC P CO=0.97 b
2
125ºC P CO= 12.2 b
2
0.5
250ºC P CO= 12.2 b
2
0.0
0
10
20
30
40
50
60
70
gr NaCl / 100 gr agua
(1) Na/Cl en el agua de mar
(2) Concentración correspondiente a la
fuerza iónica total del agua de mar
1
INDICES DE SATURACION
IS = log
Conc
CA
CB
t1
t
2
tiempo
IS = índice de saturación
PI = Producto de actividades iónicas
Kps = Producto de solubilidad
IS = 0
IS > 0
IS < 0
EFECTOS DE LA MEZCLA DE AGUAS
PI
K ps
Fuerza iónica
SOBRESATURACIÓN
E
F
D
Coef. de
actividad
.
..
Equilibrio de la reacción
Disolución sobresaturada
Disolución subsaturada
.
.
.
Salinidad
1
A
C
B
A C
C'
B
SUBSATURACIÓN
0
t=t
1
[CA] < [C ]
B
t = t2
[CA] > [C ]
B
Incremento de la concentración de electrolito
(Salinidad) →
pH de saturación o pH de equilibrio
Es el valor del pH al cual un agua está exactamente saturada con un
mineral específico
SOBRESATURACION
Alteración
de la PCO2
B
15
2+
mCa 10
5
Dolomitización
Aumento de la relación
Mg/Ca (>1) --> Cloruros > 1000 mg/l
Subsaturación en calcita
Sobresaturación en dolomita
Tiempo necesario
10
Para la calcita
Para la dolomita
pHs = pH - IScalcita
pHs = pH - ISdolomita / 2
Fuerza iónica (m)
Modificación del pH
Cambios de temperatura
Porcentajes de mezcla
20
A
5
SUBSATURACION
0
0
10
20
pCO 10
30
5
2
2