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Home Chimica

Decomposizione del carbonato di calcio. Termodinamica

di Chimicamo
24 Marzo 2022
in Chimica, Chimica Fisica, Termodinamica
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Decomposizione del carbonato di calcio. Termodinamica- chimicamo

Decomposizione del carbonato di calcio. Termodinamica- chimicamo

La decomposizione del carbonato di calcio porta alla formazione di ossido di calcio e biossido di carbonio:

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)

è una reazione altamente endotermica con un ΔH° = + 179 kJ/mol

La decomposizione del carbonato di calcio deve essere quindi condotta ad alta temperatura e si può ricorrere alle leggi della termodinamica per conoscere la temperatura più idonea.

Il monossido di calcio  è uno dei prodotti più importanti dell’industria chimica  ed è noto con il nome di calce viva.

Dalla calce viva si ottiene, dopo la reazione di spegnimento, la calce idrata o calce spenta che è impiegata come materiale da costruzione, nella preparazione di malte aeree e di alcune malte idrauliche; il monossido di calcio è usato inoltre nell’industria chimica, per la preparazione del cloruro di calcio, della soda, della potassa caustica e in agricoltura come correttivo dei terreni acidi; inoltre è usato come reattivo nella potabilizzazione delle acque, nella depurazione delle acque di rifiuto, nel trattamento dei fanghi. Il monossido di calcio viene ottenuto a partire dal calcare, roccia sedimentaria ricca di carbonato di calcio.

Variazione di entropia

La variazione di entropia standard di  una reazione è data da:

ΔS°sis  = Σ ΔS°prodotti – Σ ΔS°reagenti

e, nel caso della reazione in oggetto:

ΔS°sis  = S°CaO + S°CO2 – S°CaCO3

Dai valori tabulati si ha:

ΔS°sis  = 40.0 + 214.0 – 92.9 = + 161.0 J/mol K

La variazione di entropia totale è data dalla somma tra la variazione di entropia del sistema e la variazione di entropia dell’ambiente:

  Tetraidrofurano

la variazione di entropia dell’ambiente vale:

ΔS°amb = – ΔH°/T = – 179000 /T

La variazione di entropia totale è quindi data da:

ΔS°tot = ΔS°sis  + ΔS°amb  = 161 – 179000/T

Affinché la reazione sia spontanea è necessario che   ΔS°tot > 0. Pertanto alla temperatura di 25°C ovvero 298 K poiché

ΔS°tot = ΔS°sis  + ΔS°amb  = 161 – 179000/298 = – 439.7 J/mol K

La reazione non è spontanea in quanto ΔS°tot è minore di zero.

Per calcolare a quale temperatura la reazione avviene spontaneamente bisogna risolvere la disequazione:

161 – 179000/T > 0

161 > 179000/T

Poiché T è una grandezza positive:

161 T > 179000

Da cui T > 1112 K corrispondenti a  839 °C

Ciò implica che la temperatura di 839 °C è la temperatura minima alla quale la decomposizione avviene. Bisogna tuttavia tenere presente che il carbonato di calcio si trova in equilibrio con il monossido di calcio e il biossido di carbonio ad ogni temperatura: ad ogni temperatura  corrisponde una pressione parziale di biossido di carbonio che è in equilibrio con il carbonato di calcio.
A temperatura ambiente l’equilibrio della reazione è spostato a sinistra e la pressione di equilibrio del biossido di carbonio costituisce solo una piccola frazione rispetta alla pressione parziale del biossido di carbonio contenuto nell’aria. Solo a temperature al di sopra di 550 °C la pressione di CO2 inizia a essere maggiore rispetto alla pressione di CO2 nell’aria e quindi solo a temperature maggiori di 550 °C il carbonato di calcio inizia a decomporsi.

Tags: biossido di carbonioentropiareazioni endotermichespontaneità di una reazione

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Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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