- Struktura
- Vodene otopine
- Hipotetička krutina
- Stabilnost: NaHCO
- Ca (HCO
- Fizička i kemijska svojstva
- Kemijska formula
- Molekularna težina
- Psihičko stanje
- Topnost u vodi
- Talište i vrelište
- Požarna točka
- rizici
- Prijave
- Reference
Kalcijev bikarbonat se anorganska sol s kemijske formule Ca (HCO 3) 2. Potječe iz prirode iz kalcijevog karbonata koji je prisutan u vapnenačkim kamenjem i mineralima poput kalcita.
Kalcijev bikarbonat je topljiviji u vodi nego kalcijev karbonat. Ova karakteristika omogućila je formiranje krških sustava u vapnenačkim stijenama i u strukturi špilja.
Izvor: Pixabay
Podzemna voda koja prolazi kroz pukotinu postaje zasićena svojim istiskivanjem ugljičnog dioksida (CO 2). Ove vode erodiraju vapnenačke stijene oslobađajući kalcijev karbonat (CaCO 3) koji će tvoriti kalcijev bikarbonat, prema sljedećoj reakciji:
CaCO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l) => Ca (HCO 3) 2 (aq)
Ta se reakcija događa u špiljama iz kojih potječu vrlo tvrde vode. Kalcijev bikarbonat ne nalazi se u čvrstom stanju, već u vodenoj otopini, zajedno s Ca 2+, bikarbonatom (HCO 3 -) i karbonatnim ionom (CO 3 2-).
Nakon toga, smanjenjem zasićenja ugljičnim dioksidom u vodi, dolazi do obrnute reakcije, odnosno transformacije kalcijevog bikarbonata u kalcijev karbonat:
Ca (HCO 3) 2 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + CaCO 3 (a)
Kalcijev karbonat slabo je topljiv u vodi, što uzrokuje precipitaciju u obliku krute tvari. Gornja reakcija vrlo je važna u stvaranju stalaktita, stalagmita i drugih speleothema u špiljama.
Ove stjenovite strukture nastaju od kapljica vode koje padaju sa stropa špilje (gornja slika). CaCO 3 prisutan u kapljicama vode kristalizira kako bi tvorio spomenute strukture.
Činjenica da se kalcijev bikarbonat ne nalazi u čvrstom stanju otežala je njegovu uporabu, a pronađeno je malo primjera. Isto tako, teško je pronaći podatke o njegovim toksičnim učincima. Postoji izvješće o nizu nuspojava od njegove uporabe kao liječenja za sprečavanje osteoporoze.
Struktura
Izvor: Autor Epop, iz Wikimedia Commons
Na gornjoj slici prikazana su dva aniona HCO 3 - i kation Ca 2+ koji elektrostatički djeluju. Prema slici, Ca 2+ bi trebao biti smješten u sredini, jer se na taj način HCO 3 - ne bi odbijao jedan od drugog zbog negativnih naboja.
Negativni naboj u HCO 3 - je delokaliziran između dva atoma kisika, rezonancom između karbonilne skupine C = O i veze C-O -; dok je u CO 3 2–, ona se lokalizira između tri atoma kisika, budući da je C - OH veza deprotona i zbog toga može dobiti rezonancu negativan naboj.
Geometrije ovih iona mogu se smatrati sferama kalcija okruženim ravnim trokutima karbonata s hidrogeniranim koncem. Po omjeru veličine, kalcij je znatno manji od HCO 3 - iona.
Vodene otopine
Ca (HCO 3) 2 ne može tvoriti kristalne krute tvari, a zapravo se sastoji od vodenih otopina ove soli. U njima ioni nisu sami, kao na slici, ali okružen H 2 O molekule.
Kako djeluju? Svaki je ion okružen hidracijskom sferom koja će ovisiti o metalu, polaritetu i strukturi otopljenih vrsta.
Ca 2+ koordinate s atomima kisika u vodi da nastane vodena kompleks, Ca (OH 2) n 2+, gdje je n općenito se smatra šest; to jest "vodeni oktaedar" oko kalcija.
Dok HCO 3 - anioni komuniciraju bilo s vodikovim vezama (O 2 CO - H-OH 2) ili s vodikovim atomima u smjeru negativnog naboja, se lokalizira (HOCO 2 - H - OH, dipolna interakcija - ion).
Ove interakcije između Ca 2+, HCO 3 - i vode toliko su učinkovite da čine kalcijev bikarbonat vrlo topljiv u tom otapalu; za razliku od CaCO 3, u kojem su elektrostatske privlačnosti između Ca 2+ i CO 3 2– vrlo jake, talože se iz vodene otopine.
Pored vode, postoje i molekule CO 2 koje polako reagiraju na opskrbu više HCO 3 - (ovisno o pH vrijednostima).
Hipotetička krutina
Do sada, veličine i naboji iona u Ca (HCO 3) 2, kao ni prisutnost vode, objašnjavaju zašto čvrsti spoj ne postoji; to jest čisti kristali koji se mogu okarakterizirati rendgenskom kristalografijom. Ca (HCO 3) 2 nije ništa drugo do ioni prisutni u vodi iz koje kavernozne formacije i dalje rastu.
Ako se Ca 2+ i HCO 3 - mogu izolirati iz vode, izbjegavajući slijedeće kemijske reakcije:
Ca (HCO 3) 2 (aq) → CaCO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l)
Tada to mogu biti grupirani u obliku bijele kristalne krutine stehiometrijskih odnosa 2: 1 (2HCO 3 / 1Ca). Ne postoje studije o njegovoj strukturi, ali to bi se moglo usporediti s onom NaHCO 3 (budući da magnezijev bikarbonat, Mg (HCO 3) 2, ne postoji kao kruta tvar) ili sa CaCO 3.
Stabilnost: NaHCO
NaHCO 3 kristalizira u monokliničkom sustavu, a CaCO 3 u trigonalnom (kalcitnom) i ortorhombičnom (aragonitnom) sustavu. Ako bi Na + zamijenili Ca2 +, kristalna rešetka bi se destabilizirala većom razlikom u veličinama; Drugim riječima, Na +, budući da je manji, tvori stabilniji kristal s HCO 3 - u usporedbi s Ca 2+.
Zapravo, Ca (HCO 3) 2 (aq) treba voda da ispari tako da se njeni ioni mogu grupirati u kristal; ali njegova kristalna rešetka nije dovoljno jaka da to postigne na sobnoj temperaturi. Zagrijavanjem vode dolazi do reakcije raspadanja (jednadžba iznad).
Sa ion Na + u otopini, on bi tvorio kristal s HCO 3 - prije njegove termičke razgradnje.
Razlog zašto Ca (HCO 3) 2 ne kristalizira (teoretski) je zbog razlike u ionskim polumjerima ili veličinama njegovih iona, koji prije raspada ne mogu tvoriti stabilan kristal.
Ca (HCO
Kad bi se, s druge strane, H + dodao kristalnim strukturama CaCO 3, njihova bi se fizička svojstva drastično promijenila. Možda im tališta znatno padnu, pa čak i morfologije kristala završe modificirane.
Da li bi bilo vrijedno pokušati sintezu krutog Ca (HCO 3) 2 ? Teškoće bi mogle premašiti očekivanja, a sol s niskom strukturnom stabilnošću možda neće pružiti značajne dodatne koristi ni u jednoj primjeni gdje se već koriste druge soli.
Fizička i kemijska svojstva
Kemijska formula
Ca (HCO 3) 2
Molekularna težina
162,11 g / mol
Psihičko stanje
Ne pojavljuje se u čvrstom stanju. Nalazi se u vodenoj otopini, a pokušaji pretvaranja vode u krutinu nisu bili uspješni jer postaje kalcijev karbonat.
Topnost u vodi
16,1 g / 100 ml na 0 ° C; 16,6 g / 100 ml na 20 ° C i 18,4 g / 100 ml na 100 ° C. Ove vrijednosti ukazuju na visoki afinitet molekula vode za Ca (HCO 3) 2 ione, kao što je objašnjeno u prethodnom odjeljku. U međuvremenu se samo 15 mg CaCO 3 otopi u litri vode, što odražava njegove snažne elektrostatičke interakcije.
Budući da Ca (HCO 3) 2 ne može formirati krutu tvar, njegova topljivost se ne može odrediti eksperimentalno. Međutim, s obzirom na uvjete stvorio CO 2 otopljen u vodi oko vapnenac, masa kalcija otopljenog pri temperaturi T može se izračunati; masa koja bi bila jednaka koncentraciji Ca (HCO 3) 2.
Pri različitim temperaturama, otopljena masa raste kako pokazuju vrijednosti na 0, 20 i 100 ° C. Tada se, prema tim eksperimentima, utvrđuje koliki je dio Ca (HCO 3) 2 otopljen u blizini CaCO 3 u vodenom mediju koji je plinificiran s CO 2. Jednom kad plinoviti CO 2 izađe, istaložit će se CaCO 3, ali ne i Ca (HCO 3) 2.
Talište i vrelište
Kristalna rešetka Ca (HCO 3) 2 mnogo je slabija od one CaCO 3. Ako se može dobiti u čvrstom stanju, a temperatura pri kojoj se topi mjeri se fuziometrom, vrijednost će se sigurno dobiti znatno ispod 899 ° C. Slično bi se očekivalo pri određivanju vrelišta.
Požarna točka
Nije zapaljiva.
rizici
Budući da ovaj spoj ne postoji u čvrstom obliku, malo je vjerojatno da predstavlja rizik obrade njegovih vodenih otopina, jer i ioni Ca 2+ i HCO 3 - nisu štetni u malim koncentracijama; i prema tome, veći rizik od gutanja ovih otopina mogao bi biti samo zbog opasne doze unesenog kalcija.
Ako bi spoj tvorio krutu tvar, iako se fizički može razlikovati od CaCO 3, njegovi toksični učinci ne mogu nadići jednostavnu nelagodu i sušenje nakon fizičkog kontakta ili udisanja.
Prijave
-Otopine bikarbonata kalcijuma odavno se koriste za pranje starih papira, posebno umjetničkih djela ili povijesno važnih dokumenata.
- Korištenje otopina bikarbonata je korisno, ne samo zato što neutraliziraju kiseline u papiru, već pružaju alkalnu rezervu kalcijevog karbonata. Potonji spoj osigurava zaštitu za buduće oštećenje papira.
-Kao i drugi bikarbonati, upotrebljava se u kemijskim kvascima i u šumećim formulacijama tableta ili praha. Pored toga, kalcijev bikarbonat koristi se kao dodatak hrani (vodene otopine ove soli).
-Bikarbonatne otopine korištene su u prevenciji osteoporoze. Međutim, u jednom su slučaju primijećene nuspojave poput hiperkalcemije, metaboličke alkaloze i zatajenja bubrega.
-Kalcijev bikarbonat povremeno se daje intravenski radi ispravljanja depresivnog učinka hipokalemije na rad srca.
-I na kraju, on pruža tijelu kalcij, koji je posrednik mišićne kontrakcije, istovremeno ispravlja acidozu koja se može javiti u hipokalemičnom stanju.
Reference
- Wikipedia. (2018.). Kalcijev bikarbonat. Preuzeto sa: en.wikipedia.org
- Sirah Dubois. (03.10.2017.). Što je kalcijev bikarbonat? Oporavilo sa: livestrong.com
- Hub za učenje znanosti (2018.). Karbonatna kemija. Oporavilo sa: sciencelearn.org.nz
- Pubchem. (2018.). Soda bikarbona. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Amy E. Gerbracht i Irene Brückle. (1997). Upotreba otopina kalcijevog bikarbonata i magnezijevog bikarbonata u malim konzervatorskim radionicama: rezultati ankete. Oporavilo sa: cool.conservation-us.org