KALCIO KARBONATAS: STRUKTŪRA, SAVYBĖS, FORMAVIMAS, PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Kalcio karbonatas yra neorganinis junginys, kurio cheminė formulė yra CaCO ₃ . Daugiausia jo yra mineraluose, tokiuose kaip kalcitas ir aragonitas. Tai taip pat sudaro kalkakmenis - nuosėdines uolienas, kuriose yra mineralinis kalcitas.

Šis svarbus metalinis karbonatas gaunamas pramoniniu būdu išgaunant ir sumalant mineralus, kuriuose yra jo; marmuras daugiausia naudojamas šiam tikslui. Kitas procesas yra kalcio oksido, kuris yra paverčiamas kalcio hidroksidu, panaudojimas, iš jo nusodinant kalcio karbonatą, pridedant anglies dioksido. Tokiu būdu gaunami įvairiausių dydžių kristalai.

Sraigių lukštai daugiausia sudaryti iš kalcio karbonato. Šaltinis: „Pixabay“.

Moliuskų, kiaušinių ir austrių lukštai, kuriuose jie yra, taip pat gali būti naudojami pramoninei CaCO ₃ gamybai nedideliu mastu.

Kalkakmenyje esantis kalcio karbonatas ištirpinamas vandenyje esančiu anglies dioksidu, sukuriant kalcio bikarbonatą. Šis veiksmas gali sukelti urvus ir sukelti vandens šarminimą; įvykis, turintis didelę reikšmę išlaikant gyvybę jame.

Jis buvo naudojamas statant ir kuriant skulptūras; to pavyzdžiai yra Parthenonas Atėnuose, Krokuvos katedra ir Abraomo Linkolno skulptūra Vašingtone. Tačiau jo jautrumas rūgščiam lietui sumažino jo naudojimą statybose.

Kalcio karbonatas pramonėje ne kartą buvo naudojamas kaip plastiko ir popieriaus užpildo medžiaga. Medicinoje jis buvo naudojamas skrandžio rūgštingumui kontroliuoti; kaip maisto kalcio papildas; kontroliuoti fosfatemiją pacientams, sergantiems lėtiniu inkstų nepakankamumu ir kt.

Struktūra

CaCO3 kristalų struktūra pavaizduota naudojant erdvinį užpildymo modelį. Šaltinis: CCoil

Kalcio karbonato CaCO ₃ formulė rodo, kad Ca ^{2+ ir} CO ₃ ^2- jonų santykis yra 1: 1; tai yra, kiekvienam Ca ²⁺ yra ekvivalentas CO ₃ ^2, sąveikaujantis su juo elektrostatiškai. Taigi joninė jungtis šiuos jonus suorganizuoja taip, kad sudarytų struktūrinius modelius, apibrėžiančius kristalą.

Viršutinis paveikslėlis parodo CaCO ₃ struktūrą . Žalia sfera atitinka Ca ²⁺ katijonus , o raudona ir juoda sferos - CO ₃ ^2- anijonus . Atkreipkite dėmesį, kad struktūrą sudaro keli sluoksniai: vienas iš kalcio, o kitas iš karbonato; o tai reiškia, kad jis kristalizuojasi į kompaktišką šešiakampę struktūrą.

Ši šešiakampė fazė (β-CaCO ₃ ) atitinka polimorfą. Yra dar du: ortorombiniai (λ-CaCO ₃ ) ir dar tankesni šešiakampiai (μ-CaCO ₃ ). Žemiau pateiktas vaizdas padeda geriau įsivaizduoti laimingą šešiakampį:

Šešiakampė kalcito struktūra. Anglų kalbos Vikipedijos medžiagų žinovas

Tačiau priklausomai nuo temperatūros (ir šios druskos mažesniu laipsniu slėgio) jonai savo virpesiais prisitaiko prie kitų struktūrų; tai jau minėti polimorfai (β, λ ir μ).

Kaip skamba, jie nėra labai gerai žinomi, nebent jie bus paminėti jų mineraloginiais vardais būsimame skyriuje.

Baltymų kietumas

CaCO ₃ kristalai nėra vieni: juose gali būti priemaišų, pavyzdžiui, kitų metalų katijonų, kurie juos dažo; arba baltymai, turintys organinę matricą, kuri tam tikru būdu prisideda prie jos natūralaus kietumo.

Baltymai sumažina įtampą, kurią patiria kristalai, veikiami spaudimo ar smūgio. Kaip? Sumuštinis tarp stiklų, veikiantis tarsi „padas“ (panašus į plytų-cemento-plytų rinkinį).

Štai kodėl šis junginys ar mineralas yra biologiškai suderinami, ir nenuostabu, kad tai yra ežių nagų, jūros kriauklių, kriauklių ar kaulų dalis. Tai buvo įkvėpimo šaltinis tiems, kurie yra įsipareigoję kurti naujas medžiagas.

Savybės

Kiti vardai

-Aragonitas

-Kalcitas

-Volterito

-Kalcio pienas

- Balta lenta

-Marble

Molinė masė

100,086 g / mol.

Fizinis aprašymas

Bekvapiai balti milteliai.

Skonis

Kreida panaši, beskonė.

Lydymosi ir virimo taškai

Jis suyra, nes išskiria CO _2, dar prieš tai neišsilydęs ar užviręs.

Tirpumas

Praktiškai netirpsta vandenyje ir alkoholyje. Jis ištirpsta putojančioje acto ir druskos rūgštyse. Tačiau hidroksidai sumažina jo tirpumą. Tuo tarpu amonio druskos ir anglies dioksidas padidina kalcio karbonato tirpumą vandenyje.

Tankis

2,7 - 2,95 g / cm ³ .

Skilimas

Maždaug 825 ºC temperatūroje jis skyla į kalcio oksidą (kalkes) ir anglies dioksidą (CO ₂ ).

pH

8 - 9

Lūžio rodiklis

-1,7216, esant 300 nm, ir 1,6584, esant 589 nm (kalcitas).

-1,5145, esant 300 nm, ir 1,4864, esant 589 nm (aragonitas).

Nesuderinamumas

Su rūgštimis, alūno ir amonio druskomis.

Susiliejimo entalpija

36 kJ / mol esant 800 ° C (kalcitas).

Tirpumas Pastovus produktas

3,36 · ^10–9 esant 25 ° C.

Kietumas

-3,0 (kalcitas)

-3,5 - 4,0 (aragonitas) pagal Moho skalę.

Faziniai perėjimai

Aragonitas yra metastabilus ir negrįžtamai keičiasi į kalcitą, kai jis šildomas sausame ore 400 ° C temperatūroje.

Reaktyvumas

Kalcio karbonatas reaguoja su rūgštimis, išskirdamas anglies dioksidą, joninį kalcį ir vandenį.

Kalcio karbonatas susimaišo su vandeniu, prisotintu anglies dioksidu, lygiaverčiu anglies rūgščiai (H ₂ CO ₃ ), kad susidarytų kalcio bikarbonatas.

Mokymai

Kreida, marmuras ir kalkakmenis, pirmieji du mineralai, o trečiasis - uolėta medžiaga, turi kalcio karbonato ir yra nuosėdinės kilmės. Manoma, kad jie susidarė per milijonus metų nusėdant sraigėms.

PH gali būti svarbiausias veiksnys formuojant polimorfus 24ºC temperatūroje. Vateritas yra pagrindinis produktas, kurio pH yra nuo 8,5 iki 10; aragonito pH yra 11; ir kalcito, kai pH> 12.

Taip pat žinoma, kad daugelis gėlavandenių dumblių kaupia kalcito kristalus, kai auginami kalcio prisotintoje aplinkoje. Be to, mikrodumbliai gali sukelti kalcio karbonato nuosėdų susidarymą.

Kalcio karbonato formos

Žemiau pateiktuose vaizduose bus parodytos trys pagrindinės kalcio karbonato formos arba polimorfai:

Kalcito kristalas. Šaltinis: Tėvas Géry

Aragonito kristalas. Šaltinis: „Battistini Riccardo“

Vaterito kristalai. Šaltinis: Robas Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Iš viršaus į apačią yra polimorfiniai kalcitas, aragonitas ir vateritas. Iš pirmo žvilgsnio atkreipkite dėmesį į jo kristalų morfologijos skirtumą (spalva būdinga jos kilmei ir apylinkių ypatybėms).

Vateritas yra nepermatomas nei kalcitas, pastarasis netgi tampa visiškai skaidrus (islandiškas žvirblis), todėl buvo naudojamas juvelyrikoje ir optinėse reikmėse. Tuo tarpu aragonito kristalai primena mažus pailgus monolitus.

Jei šių trijų polimorfų pavyzdžiai būtų stebimi elektroniniu mikroskopu, jų kristalai (pilkšvais tonais dėl to, kad technika neleidžia atskirti spalvų), būtų tos pačios morfologijos kaip ir makroskopinėse skalėse; tai yra, plika akimi.

Tarp šių trijų polimorfų gausiausias ir stabiliausias yra kalcitas, po jo eina aragonitas ir paskutinis vateritas - rečiausių CaCO ₃ formų pavidalas.

Programos

Pramoninis

Kalcio karbonatas padidina sintetinio ir natūralaus kaučiuko atsparumą sukimui ir sukibimui, išlaikant jo lankstumą. Jis naudojamas statybose kaip cemento ingredientas ir kaip kalkių žaliava. Jo naudojimas sumažėjo, nes jį pažeidžia rūgštus lietus.

Kalcio karbonatas naudojamas geležies valymui. Kalkių pavidalu jis pašalina sieros dioksidą, esantį metale. Jis naudojamas valant cukrų iš runkelių. Kažkada jis buvo naudojamas kaip lentos kreida, tačiau šiam naudojimui jis buvo pakeistas tinku.

Kalcio karbonatas sumaišomas su glaistai, kurie naudojami montuojant stiklą. Žemė naudojama kaip užpildo medžiaga mikroporinėje plėvelėje, naudojama sauskelnėse. Jis taip pat naudojamas kaip užpildo medžiaga plastikuose, tokiuose kaip PVC. Be to, tai padidina plastiko stiprumą.

Kalcio karbonatas yra naudojamas dažų dengiamumui padidinti. Jis naudojamas kaip popieriaus užpildymo medžiaga, nes yra pigesnis už medžio pluoštą ir gali sudaryti daugiau kaip 10% popieriaus.

Gydytojai

Jis naudojamas kaip antacidinis preparatas kovai su skrandžio padidėjusiu rūgštingumu ir virškinimo sutrikimams malšinti. Jis naudojamas kaip maisto kalcio papildas ir osteoporozės gydymui bei profilaktikai. Jis vartojamas pacientams, sergantiems lėtiniu inkstų nepakankamumu, gydant hiperfosfatemiją.

Jis buvo naudojamas siekiant sumažinti nepageidaujamą proteazės inhibitorių, naudojamų gydant ŽIV, poveikį, pacientams stebint viduriavimą.

Tai sukelia kraujospūdžio sumažėjimą nėščioms moterims, sergančioms hipertenzija ir preeklampsija, nes abu šie reiškiniai gali būti susiję su padidėjusiu kalcio poreikiu dėl vaisiaus buvimo.

Kiti

Kalcio karbonatas naudojamas žemės ūkyje kaip trąša ir kovojant su dirvožemio rūgštingumu. Jis naudojamas kaip konservantas, spalvos išlaikiklis ir stangrinamas maistas.

Be to, jis yra dantų pastos ingredientas ir naudojamas kaip miltelinis abrazyvas valymo ir plovimo metu.

Nuorodos

1. Šiveris ir Atkinsas. (2008). Neorganinė chemija. (Ketvirtasis leidimas). Mc Graw Hill.
2. Vikipedija. (2019 m.). Kalcio karbonatas. Atkurta iš: en.wikipedia.org
3. Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras. (2019 m.). Kalcio karbonatas. „PubChem“ duomenų bazė., CID = 10112. Atkurta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Kai-Yin Chong, Chin-Hua Chia ir Sarani Zakaria. (2014). Polimorfiniai kalcio karbonatai reaguojant temperatūroje. AIP konferencijos leidiniai 1614, 52; doi.org/10.1063/1.4895169
5. Gregas Watry. (2016 m. Lapkričio 1 d.). Sužinokite, kaip stiprėja kalcio karbonato kristalai. Privalumas verslo rinkodarai. Atkurta iš: rdmag.com
6. Amerikos elementai. (2019 m.). Kalcio karbonatas. Atkurta iš: americanelements.com
7. ElSevier. (2019 m.). Kalcio karbonatas. „ScienceDirect“. Atkurta iš: sciencedirect.com
8. Chemijos knyga. (2017). Kalcio karbonatas. Atkurta iš: chemicalbook.com