Figura 4.4: Diagrama de fases Calcita – Aragonita, relacionando pressão (em kilobars) e temperatura (em graus celcius)
Todas as distâncias entre os átomos Ca e O (do íon CO3) na aragonita são substancialmente maiores do que as distâncias Ca-O na calcita.
A partir de dados termodinâmicos quantitativos, calculou-se que calcita deve converter-se em aragonita a 25°C sob uma pressão de mais de 2900 atmosferas (= 2,94 kilobars), e que a uma atmosfera, a aragonita pode se tornar estável a temperaturas muito baixas, perto do zero absoluto1,2 . Mais tarde, os resultados foram confirmados por meio de cálculos termodinâmicos realizados com base em novos dados1,3 , com a verificação experimental do estado da aragonita como fase de alta pressão.
Quando o limite de fase estende-se como uma linha reta, a baixa temperatura acaba perto do zero absoluto: isso significa que nesse ponto as energias cristalinas da calcita e aragonita devem ser quase idênticas e que a diferença de energia em temperaturas mais elevadas deve ser devido principalmente por diferentes mecanismos de vibração térmica. O teor energético mais elevado da calcita pode ser explicado pela maior liberdade (vibracional) dos grupos CO3, em contraste com a aragonita, onde os grupos são CO3 são mais coesos e mais restritos (devido ao empacotamento, como citado anteriormente).
A partir do diagrama de fases é evidente que a formação estável de aragonita nas temperaturas de crosta da Terra só é possível sob pressões consideráveis, de milhares de bares.
De acordo com o diagrama de fases aragonita-calcita, e julgando as propriedades termodinâmicas destas fases, a calcita é a modificação estável de carbonato de cálcio sob condições da superfície da terra. Toda aragonita formada em condições sedimentares e nos organismos deve ser considerada como termodinamicamente metaestável em relação à calcita, a que deve eventualmente se converter.
