Cal

La cal es un depósito duro y calcáreo , compuesto principalmente de carbonato de calcio (CaCO₃ ₎ . Suele acumularse en el interior de hervidores , calderas y tuberías, especialmente las de agua caliente. También se encuentra frecuentemente como un depósito similar en las superficies internas de tuberías antiguas y otras superficies por donde ha circulado agua dura . La cal también se forma como travertino o toba en manantiales de agua dura.

El color varía desde el blanco roto hasta una gama de grises y marrones rosados ​​o rojizos, dependiendo de los demás minerales presentes. Los compuestos de hierro dan lugar a los tonos marrones rojizos.

Además de ser antiestética y difícil de limpiar, la cal puede dañar gravemente o afectar el funcionamiento de diversos componentes de fontanería y calefacción. ^{[ 1 ]} Los agentes descalcificadores se utilizan habitualmente para eliminar la cal. La prevención de la obstrucción causada por la acumulación de cal depende de las tecnologías de ablandamiento del agua u otros tratamientos de agua.

La cal también puede afectar a productos ópticos, como cristales y espejos . ^{[ 2 ]}

El tipo que se encuentra depositado en los elementos calefactores de los calentadores de agua consiste principalmente en carbonato de calcio (CaCO₃ ₎ . El agua dura contiene bicarbonato de calcio (y a menudo de magnesio ) o iones similares. Los iones de calcio, magnesio y carbonato se disuelven de las rocas a través de las cuales se filtra el agua de lluvia antes de su recolección. Las sales de calcio, como el carbonato de calcio y el bicarbonato de calcio (Ca(HCO₃ ₎ ₂ ₎ , son más solubles en agua caliente que en agua fría; por lo tanto, calentar el agua por sí solo no provoca la precipitación del carbonato de calcio. Sin embargo, existe un equilibrio entre el bicarbonato de calcio disuelto y el carbonato de calcio disuelto, como se representa en la ecuación química.

Ca ²⁺ + 2 HCO − 3 ⇌ Ca ²⁺ + CO 2− 3 + CO ₂ + H ₂ O

Nótese que _el CO₂ está disuelto en el agua. El dióxido de carbono disuelto en agua (aq) tiende a equilibrarse con el dióxido de carbono en estado gaseoso (g):

CO₂ ₍ aq) ⇌ CO₂ ₍ g)

El equilibrio del CO₂ _se desplaza hacia la derecha, hacia el CO₂ gaseoso _, cuando la temperatura del agua aumenta o la presión disminuye. Cuando se calienta agua que contiene carbonato de calcio disuelto, el CO₂ _se libera del agua en forma de gas, lo que reduce la cantidad involucrada en la reacción y provoca que el equilibrio entre bicarbonato y carbonato se reequilibre hacia la derecha, aumentando la concentración de carbonato disuelto. A medida que aumenta la concentración de carbonato, el carbonato de calcio precipita como sal .

Ca ²⁺ + CO 2− 3 → CaCO ₃

En las tuberías, como la cal, y en los depósitos superficiales de calcita, como el travertino o la toba, el principal factor que impulsa la formación de calcita es la exsolución de gas. Al calentar agua dura en una estufa, estas burbujas de gas se forman en la superficie de la olla antes de que hierva. La exsolución de gas también puede ocurrir cuando se libera la presión de confinamiento, como al quitar la tapa de una botella de cerveza o cuando se introduce agua subterránea en un tanque a presión atmosférica.

A medida que se añade y calienta agua fría con carbonato/bicarbonato de calcio disuelto, el proceso continúa: se elimina de nuevo el gas CO₂ _, aumenta la concentración de carbonato y precipita más carbonato de calcio.

La cascarilla suele estar coloreada debido a la presencia de compuestos que contienen hierro . Los tres principales compuestos de hierro son la _wüstita ( FeO), _la hematita ( Fe₂O₃ ) y _la magnetita ( Fe₃O₄ ₎ .

El acueducto romano de Eifel se completó alrededor del año 80 d. C. y fue destruido en gran parte por tribus germánicas en el año 260. En la Edad Media, las acumulaciones de caliza del interior del acueducto, similares a la piedra caliza , eran particularmente apreciadas como material de construcción, conocido como "mármol de Eifel", en una zona con escasa piedra natural. Durante el funcionamiento del acueducto, muchas secciones presentaban una capa de hasta 20 centímetros de espesor . El material tenía una consistencia similar al mármol marrón y se extraía fácilmente del acueducto. Al pulirlo, mostraba vetas, y también podía utilizarse como tablero de piedra al cortarlo en plano. Esta piedra artificial se empleó en toda la región del Rin y fue muy popular para columnas , marcos de ventanas e incluso altares . El uso del "mármol de Eifel" se puede observar tan al este como en Paderborn e Hildesheim , donde se utilizó en las catedrales . La catedral de Roskilde , en Dinamarca , es el lugar más septentrional donde se utilizó, y varias lápidas están hechas de este material. ^{[ 3 ]} 

El comercio con Occidente lo llevó a Inglaterra como un material de exportación de alto estatus en los siglos XI y XII, donde se utilizó para fabricar columnas para varias catedrales normandas inglesas. La impresionante piedra marrón pulida fue conocida durante muchos años como «mármol ónix». Su origen y naturaleza fueron un misterio para quienes estudiaban la cantería de la catedral de Canterbury , hasta que se identificó su fuente en 2011. ^{[ 4 ]} Allí se utiliza como columnas que sostienen el techo del claustro, alternando con columnas de mármol de Purbeck. Estos grandes claustros catedralicios necesitaban varios cientos de estas columnas alrededor de un cuadrilátero abierto, que debió haber sido suministrado por una operación de extracción y transporte bien organizada. Los depósitos de Eifel, ahora llamados sinter calcáreo o cal-sinter (ya que no es ni ónix ni mármol ), también se han identificado en Rochester ^{[ 5 ]} y en el claustro románico ahora perdido de Norwich ^{[ 6 ]} así como en los claustros de la enfermería, las ventanas de la sala capitular y la puerta del tesoro en Canterbury. ^{[ 7 ]}

La acumulación de residuos de jabón se produce cuando los cationes de calcio del agua dura se combinan con el jabón , que se disolvería en agua blanda. Estos residuos se depositan en una fina capa sobre las superficies interiores de bañeras, lavabos y tuberías de desagüe.

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  Varios trozos grandes de cal extraídos de una tetera eléctrica .
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  Micrografía electrónica de barrido de incrustaciones de cal (el campo de visión es de 64 × 90 μm).

• Abordaje
• agua dura
• Caliza
• Ablandamiento del agua