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Cecilia GarraffoJuan Carlos GilGastón GiribetFrancis VillatoroBorja Tosarestalactitas actividad biológica planetariadióxido carbono ácido carbónico formacióncarbonato calcio bicarbonato solubilidadnomenclatura iupac hidroxinodocarbonato calcioatmósfera de cuevas presión dióxido carbonoestalactitas precipitación carbonato calciodesgasificación dióxido carbono cuevaequilibrio disociación bicarbonato estalactitascarbonato calcio disuelto en calizaprecipitación cristalina cuevasminerales impurezas carbonato calcioaragonito bajo condiciones básicascalcita estable a presiones decentescarbonato de calcio cristaliza en aragonitofloss ferry preciosas agujas radiantesflores de hierro asociado a minasaragonito molina de aragónbuscar información floss ferryrecristalización calcita aragonitoespeleotemas cuevas naturales antiguasgeólogos clasificación espeleotemasFloss FerryJuan Carlos GilAragonitoMolina de AragónH2CO3IUPACcarbono-14teorema Pinúmero de DamköhlerEspeleotemasHerbert Frankecarbono-12carbono-13número de ReynoldsGastón Giribet
Carbonato de calcio cristaliza en Aragonito
Ep530: Estalagmitas; Deepmind; Entrelazamiento y Gravedad; Gravitones; Halloween
30 de octubre de 20258 momentos
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Juan Carlos Gil explica la existencia de dos formas estables del carbonato de calcio: calcita y aragonito. Menciona las condiciones específicas bajo las cuales el carbonato de calcio puede cristalizar en aragonito.
…de bar, que viene a ser 25 o 250 veces más que en la atmósfera, a pesar de que ya estamos a 430 partes por millón y nos empeñamos fuerte en seguir subiéndola. Cuando el agua de lluvia cae sobre el suelo, se filtra y alcanza este dióxido de carbono biogénico. estoy diciendo que en planetas donde no haya vida no debería haber estalactitas. Es sorprendente cuando veo la estalactita colgando, bueno, pues puedes recordar que es como una especie de huella fósil pétrea del hecho de que tenemos actividad biológica. Entonces cuando el agua de lluvia se cuela y disuelve, perdón, y se lleva por delante este dióxido de carbono, forma ácido carbónico; es la primera reacción que ocurre, H2CO3, aumenta claro el pH, es un ácido débil, pero es suficiente para disolver la caliza del subsuelo. La caliza es carbonato de calcio. Se genera bicarbonato de calcio o hidroxinodocarbonato de calcio en nomenclatura IUPAC que sí es soluble; carbonato de calcio es muy poco soluble. Y es este bicarbonato el que se ve arrastrado por el agua y está por ahí disuelto, y este agua cargada de bicarbonato puede entrar en una Cueva, encuentra una atmósfera; las cuevas tienen atmósfera. Si estuviese en el vacío no habría stalagmitas tampoco; encuentra una atmósfera. La presión parcial del dióxido de carbono es mucho menor, típicamente entre una milésima y una centésima de bar, 10 veces inferior a la del suelo y entonces se produce una desgasificación; el dióxido de carbono se libera en la cueva, con lo cual el equilibrio de la disociación del bicarbonato se desplace hacia la izquierda y por tanto el carbonato de calcio precipita en forma sólida y esto es lo que forman las estalactitas. Decía que el subsuelo tiene caliza, la caliza es una roca, una roca sedimentaria, ¿recordáis? La roca era un conjunto de minerales, bueno, es fundamentalmente carbonato de calcio pero tiene otras impurezas. Sin embargo, al precipitar en el interior de las cuevas, lo hace tan despacito que da tiempo a que se precipite de forma cristalina y el carbonato de calcio cristalino ya no es caliza, es una roca, sino un mineral, de hecho dos. porque hay dos polimorfos estables del carbonato de calcio, la calcita y el aragonito La calcita es la normal, la que es estable a presiones decentes, pero a veces, bueno, si hay muchísimo magnesio o si el pH es especialmente básico o cuando la desgasificación esta que os contaba es muy rápida En algunas condiciones raras, este carbonato de calcio puede cristalizar en Aragonito, que da lugar a unas preciosísimas agujas finas, radiantes, así como un sol, que se llaman Floss Ferry Flores de hierro, que no tienen nada que ver con el hierro elemento, pero se llaman así porque se descubrieron asociadas a minas de hierro en el pasado. Recomiendo buscar Floss Ferry y sí, como todos podríais esperar, el Aragonito debe su nombre a Molina de Aragón, no a Aragón. En Molina de Aragón hay uno de los mayores depósitos de Aragonito de todo el planeta, y de allí salió el nombre. Bueno, el Aragonito no es por tanto estable y con el tiempo y dependiendo de las condiciones puede recristalizar de vuelta en calcita. Vamos, que en general en las cuevas naturales y también a veces en las excavadas por las humanas, en minas antiguas donde el tiempo es suficiente, pues pueden aparecer estos depósitos minerales, de nuevo digo, mayoritariamente de calcita o de otros minerales que pueda haber, sulfato de calcio, en fin, cuyo nombre genérico de estas formaciones pétreas es Espeleotemas, del griego Espíleo, que significa cavidad, y Zema, T-H, Zema, depósito, depósitos en una cavidad, refiriéndose a la cueva. Y hay diez tipos; los geólogos han clasificado, ya sabéis lo que nos gusta poner etiquetas y clasificar para poder hacer sentido de la naturaleza en nuestro cerebro, para eso sirve. Bueno, pues 10 tipos de espeleotemas: flores, agujas, rarrimos típicamente de yeso o de otros minerales. Hay unos que se llaman palomitas, que tienen forma así bulbosa, que se forman por salpicadura, cuando las gotas caen y salpican en otro sitio. La dinámica…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil explica la existencia de dos formas estables del carbonato de calcio: calcita y aragonito. Menciona las condiciones específicas bajo las cuales el carbonato de calcio puede cristalizar en aragonito.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1estalactitas actividad biológica planetariadióxido carbono ácido carbónico formacióncarbonato calcio bicarbonato solubilidadnomenclatura iupac hidroxinodocarbonato calcioatmósfera de cuevas presión dióxido carbonoestalactitas precipitación carbonato calciodesgasificación dióxido carbono cuevaequilibrio disociación bicarbonato estalactitascarbonato calcio disuelto en calizaprecipitación cristalina cuevasminerales impurezas carbonato calcioaragonito bajo condiciones básicascalcita estable a presiones decentescarbonato de calcio cristaliza en aragonitofloss ferry preciosas agujas radiantesflores de hierro asociado a minasaragonito molina de aragónbuscar información floss ferryrecristalización calcita aragonitoespeleotemas cuevas naturales antiguasgeólogos clasificación espeleotemas…de bar, que viene a ser 25 o 250 veces más que en la atmósfera, a pesar de que ya estamos a 430 partes por millón y nos empeñamos fuerte en seguir subiéndola. Cuando el agua de lluvia cae sobre el suelo, se filtra y alcanza este dióxido de carbono biogénico. estoy diciendo que en planetas donde no haya vida no debería haber estalactitas. Es sorprendente cuando veo la estalactita colgando, bueno, pues puedes recordar que es como una especie de huella fósil pétrea del hecho de que tenemos actividad biológica. Entonces cuando el agua de lluvia se cuela y disuelve, perdón, y se lleva por delante este dióxido de carbono, forma ácido carbónico; es la primera reacción que ocurre, H2CO3, aumenta claro el pH, es un ácido débil, pero es suficiente para disolver la caliza del subsuelo. La caliza es carbonato de calcio. Se genera bicarbonato de calcio o hidroxinodocarbonato de calcio en nomenclatura IUPAC que sí es soluble; carbonato de calcio es muy poco soluble. Y es este bicarbonato el que se ve arrastrado por el agua y está por ahí disuelto, y este agua cargada de bicarbonato puede entrar en una Cueva, encuentra una atmósfera; las cuevas tienen atmósfera. Si estuviese en el vacío no habría stalagmitas tampoco; encuentra una atmósfera. La presión parcial del dióxido de carbono es mucho menor, típicamente entre una milésima y una centésima de bar, 10 veces inferior a la del suelo y entonces se produce una desgasificación; el dióxido de carbono se libera en la cueva, con lo cual el equilibrio de la disociación del bicarbonato se desplace hacia la izquierda y por tanto el carbonato de calcio precipita en forma sólida y esto es lo que forman las estalactitas. Decía que el subsuelo tiene caliza, la caliza es una roca, una roca sedimentaria, ¿recordáis? La roca era un conjunto de minerales, bueno, es fundamentalmente carbonato de calcio pero tiene otras impurezas. Sin embargo, al precipitar en el interior de las cuevas, lo hace tan despacito que da tiempo a que se precipite de forma cristalina y el carbonato de calcio cristalino ya no es caliza, es una roca, sino un mineral, de hecho dos. porque hay dos polimorfos estables del carbonato de calcio, la calcita y el aragonito La calcita es la normal, la que es estable a presiones decentes, pero a veces, bueno, si hay muchísimo magnesio o si el pH es especialmente básico o cuando la desgasificación esta que os contaba es muy rápida En algunas condiciones raras, este carbonato de calcio puede cristalizar en Aragonito, que da lugar a unas preciosísimas agujas finas, radiantes, así como un sol, que se llaman Floss Ferry Flores de hierro, que no tienen nada que ver con el hierro elemento, pero se llaman así porque se descubrieron asociadas a minas de hierro en el pasado. Recomiendo buscar Floss Ferry y sí, como todos podríais esperar, el Aragonito debe su nombre a Molina de Aragón, no a Aragón. En Molina de Aragón hay uno de los mayores depósitos de Aragonito de todo el planeta, y de allí salió el nombre. Bueno, el Aragonito no es por tanto estable y con el tiempo y dependiendo de las condiciones puede recristalizar de vuelta en calcita. Vamos, que en general en las cuevas naturales y también a veces en las excavadas por las humanas, en minas antiguas donde el tiempo es suficiente, pues pueden aparecer estos depósitos minerales, de nuevo digo, mayoritariamente de calcita o de otros minerales que pueda haber, sulfato de calcio, en fin, cuyo nombre genérico de estas formaciones pétreas es Espeleotemas, del griego Espíleo, que significa cavidad, y Zema, T-H, Zema, depósito, depósitos en una cavidad, refiriéndose a la cueva. Y hay diez tipos; los geólogos han clasificado, ya sabéis lo que nos gusta poner etiquetas y clasificar para poder hacer sentido de la naturaleza en nuestro cerebro, para eso sirve. Bueno, pues 10 tipos de espeleotemas: flores, agujas, rarrimos típicamente de yeso o de otros minerales. Hay unos que se llaman palomitas, que tienen forma así bulbosa, que se forman por salpicadura, cuando las gotas caen y salpican en otro sitio. La dinámica…
Juan Carlos Gil discute sobre un número adimensional similar al número de Reynolds, explicando cómo describe el problema de formación de estalactitas o hielo, implicando un balance entre flujo de materia y disipación de energía.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #15número adimensional similar reynoldsflujo materia agua sobresaturada carbonatosdisipación energía precipitación químicapatrón autosemejante formación hielo…como del tiempo característico, o sea que es un problema más de forma, más geométrico, más que tenga que ver con scale independientemente. O sea, ¿hay alguna noción de universalidad en esto que estás contando? ¿Te has cargado un tercio de lo que voy a contar? Perdón, hay un número adimensional que va a describir el problema, semejante al número de Reynolds. Y sí, tal cual lo explicas, hay una especie de balance entre el flujo de materia, que aquí es agua sobresaturada en carbonatos en el hielo o esa agua helada que está a cero grados o sobre enfriada y de repente encuentra un núcleo, un punto de nucleación y cristaliza, o en la turbulencia, pues es una competencia entre el avance del flujo y la disipación de energía o de precipitación química y se forma, bueno, lo has explicado mejor tú que yo, una suerte de patrón autosemejante. En distintos medios, y el hielo en particular es equivalente completamente al de las estalactitas No en las estalagmitas, y es lo curioso de este artículo, pero las estalactitas siguen esa ley de los cuatro tercios posiblemente por una relación, llamala,…
Juan Carlos Gil continúa explicando los procesos químicos involucrados en la formación de estalactitas, mencionando un balance entre ácido carbónico y dióxido de carbono.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #6 · Palabras #11caída del agua dióxido de carbonoagua menos ácida carbonato calcioestalactitas etapa química limitanteestalactitas balance ácido carbónicoprecipitación carbonato de calcio estalactitasteorema pi escala estalactitas…y las estalagmitas, si las miráis, no tienen formas especulares, no es lo mismo, no ocurre lo mismo En estalactitas es fácil, cuatro tercios, está resuelto, pero en estalagmitas pasa otra cosa, la gota se desprende de una estalagmita y cae Y ahí sufre Un proceso durante el aire y la caída que marca un punto de transición, ya es distinto. Durante esta caída se pierde dióxido de carbono, el agua se vuelve menos ácida, está más saturada en carbonato de calcio y mientras que en las estalactitas la etapa química limitante de las que os hablaba antes muy rápidamente, salvo que seáis químicos supongo. ¿Que no lo habréis aprendido? Bueno, era en estalactitas el balance entre ácido carbónico y dióxido de carbono. En las estalactitas, la etapa relevante es la precipitación de carbonato de calcio y que, pensando en las mismas coordenadas que antes, con el teorema Pi, buscar las cosas de escala, ahora. Hay una nueva escala, que es o bien la energía con la que la gota cae al piso, que sería la inversa de la otra escala que podemos pensar, que es la altura desde donde cayó y eso también te cambia todo el análisis, porque al tener una nueva cosa con escalas.…
Juan Carlos Gil explica que las estalagmitas, a diferencia de las estalactitas, no habían sido resueltas analíticamente hasta 1965, cuando Herbert Franke propuso un modelo para describir su crecimiento.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #10modelo herbert franke estalagmitasiones calcio concentración desaturaciónpelícula agua sobresaturada carbonato calciogoteo alimentación estalagmita…un lío que desmorona completamente la posible naive simetría entre estalactitas y estalagmitas. Esto es un sistema acoplado, efectivamente, la estalactita es la madre de la estalagmita, pero su química física es diferente. Tan es así que el modelado teórico De las estalagmitas, las del suelo, no se había resuelto analíticamente, mientras que el de las estalactitas os había dicho que sí. En 1965 Herbert Franke propuso un modelo, un modelo para las estalagmitas que describe su crecimiento, suponiendo una tasa local de deposición que es proporcional al exceso de iones calcio, es decir, a la concentración local respecto de la desaturación; supone una fina película de agua uniforme, homogénea, sobresaturada en este carbonato de calcio que cubre la cabeza de la estalagmita y que está alimentada y mantenida por el goteo. La geometría de este modelo se describe en la figura 2 del artículo que voy a contar luego, ¿quién le quiere echar un vistazo? Está muy chulo. Y Franke postuló con este modelo que si las condiciones de la cueva permanecen constantes, tras un tiempo muy largo,…
Juan Carlos Gil explica cómo los autores del artículo definen un radio máximo para el crecimiento de las estalagmitas y presentan un parámetro de control adimensional basado en el número de Damköhler, una magnitud ya conocida en ingeniería química.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #18 · Palabras #6radio máximo estalagmita carbonato calcionúmero damköhler ingeniería químicaparámetro control adimensional gastónnúmero damköhler reactor químicoprecipitación carbonato calcio estalagmitaecuación 9 dancolacaudal volumétrico reacción sostenida…estalagmita ZDR a un tiempo dado menos la posición del ápice sea independiente del tiempo. Eso produce el efecto del crecimiento invariante y esta relación está escrita in line en el texto entre las ecuaciones 4 y 5. Eso da lugar a su vez a la ecuación 7, que define un radio donde la sobresaturación de carbonato de calcio desaparece y por tanto hay un radio máximo para la estalagmita. Más allá ya no hay suficiente carbonato de calcio y deja de crecer en radio. La segunda contribución importante que hacen los autores para resolver el modelo matemático es la identificación de un Gastón parámetro de control adimensional. El número de Damkola, un químico alemán que ya se conocía pero no estaba aplicado a este problema, es una magnitud clásica, yo lo estudié en su día de la ingeniería química Un número adimensional que relaciona la velocidad de Una reacción en el numerador con la velocidad del transporte de reactantes o de productos para poder mantener la reacción de forma sostenida en un reactor que no ocurra y acabe, sino en un reactor químico queremos mantenerla sostenida. En el caso que nos ocupa este parámetro DA, de Dancola, esta es la ecuación 9 y en el numerador tenemos K por R al cuadrado; K es la velocidad de precipitación de carbonato de calcio, el fenómeno químico del que estamos hablando y R al cuadrado da cuenta del área de la base de la estalagmita, el sitio efectivo donde podemos precipitar y el denominador es Q, el caudal volumétrico; por eso arriba es la reacción, precipitación de carbonato de calcio multiplicado por el área efectiva donde podemos precipitar dividido por el flujo, caudal volumétrico en. este caso. En la ecuación 9, si la miráis, parece que falta un factor pi, pi r cuadrado, la superficie de un círculo y no aparece, bueno me llevo un rato encontrarlo, está escondido en la definición de Q, que es un caudal volumétrico por unidad de ángulo,…
Juan Carlos Gil explica cómo, en las estalagmitas cónicas, el aporte abundante de agua impide que las gotas se equilibren en cuanto a su contenido de dióxido de carbono.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3 · Palabras #14dióxido carbono en estalagmitas cónicasaporte abundante agua estalagmitascinética no controlada carbonato calcio…de alcohóler menor que 1, representa estas lagmitas cónicas que también las hay. Los autores proponen, en este caso, que mientras las otras columnares y décima plana crecen en un régimen en el que la química está limitada por la precipitación de carbonato. De calcio, como os contaba antes, en las cónicas ocurre que el aporte de agua es tan alto que las gotas no tienen tiempo de equilibrar su contenido de dióxido de carbono durante la caída. Y por tanto la cinética ya no está producida, no está controlada por la deposición del carbonato, como ocurre en el resto de las estalagmitas que son más tranquilas, sino por la conversión, el otro paso que os comentaba al principio, la conversión de ácido carbónico en dióxido de carbono. ¿Y qué ocurría eso? ¿Dónde ocurría eso? Que os lo conté al principio, habéis hecho, habéis estado escuchando. En las estalactitas, así que estas sí, estas estalagmitas sí que podrían llamarse estalactitas invertidas de alguna forma. Aquí sí que tenemos esta…
Juan Carlos Gil explica cómo pequeñas diferencias en la masa del dióxido de carbono liberado del calcio afectan su deposición, mencionando el carbono-14 y su utilidad para datar espeleotemas.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #5estalactitas estalagmitas registro químicodefracción isotópica carbono superficie cuevaisótopos carbono 12 y 13carbono 14 datación espeleotemasmasa dióxido carbono calciocarbono 12 carbono 13 estalactitasfracción pequeña carbono 12 carbono 13comportamiento químico carbono…naturales del clima pasado a lo largo de miles y decenas de miles de años, semejante a los núcleos de hielo del subsuelo que se extraen ahí a grandes profundidades o de alguna forma los anillos de los árboles, aunque esto es claro a mucho menor escala. Las estalamitas y las estalamitas con el proceso que he contado en la cara del programa pues suponen un registro de la química que ocurre en la parte superior, en la superficie y en el subsuelo por encima de la cueva y en particular hay un efecto que se llama defraccionación isotópica del carbono que hace cambiar cómo se deposita las pequeñas diferencias en la forma en la que se depositan los distintos isótopos del carbono, el 12 y el 13. Porque tienen ligerísimas diferencias en cómo se precipita el carbonato De calcio y cómo se libera el dióxido de carbono. En función de su masa, pequeñísimas diferencias en la masa provocan esas diferencias que comentas. Exacto, y aparecen, luego lo comento. El carbono 14, que nos suena a todos, es radiactivo; bueno, esa es una de sus utilidades. Podría servir para datar las espeleotemas, pero solamente en las razonablemente recientes porque llega a unos 40.000 años y no recuerdo mal, era subida media. Pero vamos, que no sirve para ver dinámicas, que es la gracia que va a tener el carbono 12 y carbono 13 porque su fracción es muy pequeña del orden estrazas, del orden de 10 a la menos 12 y por tanto no es relevante para el comportamiento químico del carbono. O sea, el carbono 14 de alguna forma nos puede informar de cuándo se formó una estalagmita, mientras que el balance entre carbono 12 y carbono 13 nos podría informar de alguna forma de cómo se formó. Esto se ve en la figura 16, que compara el desplazamiento…
Juan Carlos Gil responde a una pregunta sobre la composición del agua que entra en las estalactitas y estalagmitas, explicando cómo el vuelo afecta su composición al perder dióxido de carbono y calcio disuelto.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #10 · Palabras #9desgasificación vuelo pérdida dióxido carbonoestalactitas estalagmitas descomposición ácido carbónicoprecipitación carbonato calcio estalagmitacambio ph agua estalactita vuelo…distinta; solo frente a unos niveles de energía de colores serían posibles. Muy bien, Gastón; una pregunta para Juan Carlos: Néstor Eduardo pregunta, ¿se ha comparado la composición del agua que entra a la estalactita con la que cae hacia la estalagmita? Si entiendo bien la pregunta, sí, y lo he contado en la descripción, a lo mejor de forma un poquito apresurada. En el vuelo se pierde más dióxido de carbono y también un poquito de calcio disuelto; se pierde, por tanto, cambia su pH y eso hace lo de que la estalactita estaba limitado por la descomposición en la estalagmita, en la etapa límite de la descomposición del ácido carbónico, mientras que la estalagmita era la precipitación de carbonato de calcio. O sea, sí, durante el vuelo se produce la desgasificación y se pierde el dióxido de carbono que a la postre resulta ser clave para la formación de la estalagmita con un mecanismo distinto a la estalagmita. Un poquito juego de palabras; es como un tabalengas. Sí, y Zebra te pregunta: ¿Habrán considerado en el escurrir del fluido algo como el camino de mínima acción? En este caso, ¿seguir el camino ya trazado por otra anterior? Es la pregunta, ¿eh?…