La carnalita (también carnalita ) es un mineral de evaporita , un cloruro de potasio y magnesio hidratado con fórmula KCl.MgCl 2 ·6(H 2 O). Tiene un color variable de amarillo a blanco, rojizo y, a veces, incoloro o azul. Suele ser de 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 evaporíticos de potasio y magnesio: silvita , kainita , picromerita , polihalita y kieserita . La carnalita es un mineral de doble cloruro poco común que sólo se forma en condiciones ambientales específicas en un mar en evaporación o en una cuenca sedimentaria . Se extrae tanto para potasio como para magnesio y se encuentra 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 Williston en Saskatchewan, Canadá . Estos depósitos datan del Devónico al Pérmico . Por el contrario, tanto Israel como Jordania producen potasa del Mar Muerto mediante el uso de recipientes de evaporación para concentrar aún más la salmuera hasta que la carnalita precipite, dragando la carnalita de los recipientes y procesándola para eliminar el cloruro de magnesio del cloruro de potasio . [5]
La carnalita se describió por primera vez en 1856 en su ubicación tipo del depósito Stassfurt, Sajonia-Anhalt , Alemania . Lleva el nombre del ingeniero de minas prusiano Rudolf von Carnall (1804-1874). [5]
Los haluros son compuestos binarios . Están compuestos por 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 igualmente grandes pero de baja valencia y débilmente polarizados. Los cationes pertenecen en su mayoría al 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 a partir de la cual luego precipita la carnalita de haluro mixto. [6]
La fórmula química de la carnalita es K Mg Cl 3 ·6 ( H 2 O ). Se pueden producir muestras de cristales de carnalita sintética 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 1,602 g/cm 3 . [8] La carnalita también se puede producir triturando la combinación de cloruro de magnesio hidratado y cloruro de potasio. [9]
La estructura de carnalita comparte esquinas y caras. Hay una red de octaedros KCl 6 , y dos tercios de ellos comparten 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 oscila entre 0,317 y 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 buena concordancia con el valor medido de 1,602 g/cm 3 . [8]
Compartir la cara 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] Cada uno de los cinco aniones cloruro está coordinado con dos cationes de potasio y con cuatro moléculas de agua. [8] Esto significa que cada anión 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. Así, las cargas suman seis 1/6 de cargas positivas, que equilibran la carga negativa del cloruro. Estos dos aspectos hacen que el raro compartir rostro descrito por la segunda y tercera de las reglas de Pauling sea aceptable en la estructura carnalita. [7] [8]
El índice de refracción de la carnalita oscila entre 1,467 y 1,494. [7] [10] La carnalita puede ser roja como resultado de inclusiones de hematita (Fe 2 O 3 ). [10] Los fragmentos fragmentados de óxido de hierro producen tintes rojos en las finas láminas de hematita. [10] La carnalita también es delicuescente en condiciones de 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 escisión y la fractura. Otros indicadores pueden ser la densidad, el sabor, las asociaciones con minerales locales y si es capaz de emitir luminiscencia . La carnalita tiene un sabor amargo. [11] La carnalita puede no solo 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 carnalitas son sedimentos minerales conocidos como evaporitas . Las evaporitas se concentran por evaporación del agua de mar. El aporte de agua debe estar por debajo de los niveles de evaporación o uso. Esto crea un período de evaporación prolongado. En experimentos en ambiente controlado, los haluros se forman cuando queda entre el 10% y el 20% de la muestra original de agua. [14] Más cerca del 10 por ciento de silvita seguida de la forma carnalita. [14]
La carnalita se encuentra principalmente en depósitos marinos salinos, [11] aunque existen lechos 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] Sólo la silvita supera la importancia de la carnalita en la producción de potasa. [13] Ambos son poco comunes porque son algunas de las últimas evaporitas en formarse. [13] Las sales de potasio solubles son la principal fuente 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]