La carnalita (también llamada carnalita ) es un mineral evaporítico , un cloruro de potasio y magnesio hidratado con la fórmula KCl.MgCl2 · 6(H2O ) . Su color varía de amarillo a blanco, rojizo y, a veces, incoloro o azul. Suele ser masivo a fibroso, con raros cristales ortorrómbicos pseudohexagonales. El mineral es delicuescente (absorbe la humedad del aire circundante) y las muestras deben almacenarse en un recipiente hermético.
La carnalita se presenta con una secuencia de minerales de evaporita de potasio y magnesio: silvita , kainita , picromerita , polihalita y kieserita . La carnalita es un mineral de cloruro doble poco común que solo se forma bajo condiciones ambientales específicas en un mar en evaporación o una cuenca sedimentaria . Se extrae tanto de potasio como de magnesio y se presenta en los depósitos de evaporita de Carlsbad, Nuevo México ; la cuenca Paradox en Colorado y Utah ; Stassfurt , Alemania ; la cuenca de Perm, Rusia ; y la cuenca de Williston en Saskatchewan, Canadá . Estos depósitos datan del Devónico al Pérmico . Por el contrario, tanto Israel como Jordania producen potasa del Mar Muerto utilizando tanques de evaporación para concentrar aún más la salmuera hasta que la carnalita precipita, dragando la carnalita de los tanques y procesándola para eliminar el cloruro de magnesio del cloruro de potasio . [5]
La carnalita fue descrita por primera vez en 1856 a partir de su ubicación típica, el yacimiento de Stassfurt, Sajonia-Anhalt , Alemania . Recibió su nombre en honor al ingeniero de minas prusiano Rudolf von Carnall (1804-1874). [5]
Los haluros son compuestos binarios . Están compuestos de un halógeno y un ion metálico. La química cristalina de los haluros se caracteriza por la electronegatividad de los iones halógenos. [6] Esto significa que los iones grandes dominantes son Cl − , Br − , F − o I − . Estos se polarizan fácilmente. [6] [7] Los iones se combinan con cationes de tamaño similar pero de baja valencia y débilmente polarizados. Los cationes son en su mayoría del grupo de los metales alcalinos . La silvita es un compuesto binario con la fórmula KCl. La silvita precipita primero a partir de soluciones mixtas de K + , Mg 2+ y Cl − , dejando una salmuera enriquecida en magnesio de la que luego precipita el haluro mixto carnalita. [6]
La fórmula química de la carnalita es K Mg Cl 3 ·6( H 2 O ). Se pueden producir muestras de cristales sintéticos de carnalita a partir de 1,5 por ciento en moles de KCl y 98,5 por ciento en moles de MgCl 2 ·6H 2 O mediante cristalización lenta a 25 °C. [8] Su densidad es de 1,602 g/cm 3 . [8] La carnalita también se puede producir moliendo la combinación de cloruro de magnesio hidratado y cloruro de potasio. [9]
La estructura de la carnalita muestra caras y vértices compartidos. Hay una red de octaedros de KCl 6 , con dos tercios de ellos compartiendo caras. [8] Los octaedros de Mg(H 2 O) 6 ocupan los espacios abiertos dentro de los octaedros de KCl. La distancia interatómica entre Mg y H 2 O varía de 0,204 a 0,209 nm, [8] con un promedio de 0,2045 nm. [8] La distancia interatómica entre K y Cl varía de 0,317 a 0,331 nm., [8] con un promedio de 0,324 nm. [8] La estructura resultante tiene una densidad calculada de 1,587 g/cm 3 , en buen acuerdo con el valor medido de 1,602 g/cm 3 . [8]
La compartición de caras crea más posibilidades de inestabilidad, según la tercera de las reglas de Pauling . [7] En la carnalita, las moléculas de agua encierran los iones de magnesio. Esto evita que el magnesio y el cloruro interactúen directamente; en cambio, las moléculas de agua actúan como transmisores de carga. [8] Los cinco aniones de cloruro están coordinados cada uno con dos cationes de potasio, así como con cuatro moléculas de agua. [8] Esto significa que cada anión de cloruro recibe 1/6 de una carga +1 de cada uno de los dos iones de potasio. El cloruro también obtiene 1/6 de una carga +1 de cada una de las cuatro moléculas de agua. Por lo tanto, las cargas suman seis cargas positivas 1/6, que equilibran la carga negativa del cloruro. Estos dos aspectos hacen que la rara compartición de caras descrita por la segunda y la tercera de las reglas de Pauling sea aceptable en la estructura de la carnalita. [7] [8]
El índice de refracción de la carnalita varía de 1,467 a 1,494. [7] [10] La carnalita puede ser roja como resultado de inclusiones de hematita (Fe 2 O 3 ). [10] Los fragmentos de óxido de hierro producen tintes rojos en las láminas delgadas de hematita. [10] La carnalita también es delicuescente en alta humedad. Esto implica que también es extremadamente soluble en agua. [10] Los cristales individuales son pseudohexagonales y tabulares, pero se ven muy raramente. [11] Los indicadores de campo de la carnalita son el entorno de formación, la ausencia de clivaje y fractura. Otros indicadores pueden ser la densidad, el sabor, las asociaciones con minerales locales y si es capaz de luminiscencia . La carnalita tiene un sabor amargo. [ 11] La carnalita no solo puede ser fluorescente , sino que también puede ser fosforescente . [11] El potasio que contiene la carnalita se fusiona fácilmente dentro de una llama, creando un color violeta. [11]
Las asociaciones minerales basadas en algunas propiedades físicas incluyen, entre otras, halita , anhidrita , dolomita , yeso , kainita, kieserita, polihalita y silvita. [7] [12] [13]
Los minerales de carnalita son sedimentos minerales conocidos como evaporitas . Las evaporitas se concentran por evaporación del agua de mar. La entrada de agua debe estar por debajo de los niveles de evaporación o uso. Esto crea un período de evaporación prolongado. En experimentos en ambientes controlados, los haluros se forman cuando queda entre el 10 % y el 20 % de la muestra original de agua. [14] Cerca del 10 % de silvita, seguida de la forma carnalita. [14]
La carnalita se encuentra principalmente en depósitos marinos salinos, [11] aunque existen yacimientos en la cuenca endorreica de Qaidam de la provincia china de Qinghai, cerca de Dabusun Nor . [15]
La carnalita se utiliza principalmente en fertilizantes. Es una fuente importante de potasa . [13] Solo la silvita supera la importancia de la carnalita en la producción de potasa. [13] Ambas son poco comunes porque son algunas de las últimas evaporitas en formarse. [13] Las sales de potasio solubles son las principales fuentes de fertilizantes. Esto se debe a que el potasio es difícil de separar del feldespato potásico insoluble . [13] La carnalita es una fuente menor de magnesio en todo el mundo; sin embargo, es la principal fuente de Rusia. [13]