KALCIJEV KARBONAT: STRUKTURA, SVOJSTVA, TVORBA, NAMJENE - KEMIJA - 2026

Kalcijev karbonat je anorganski spoj čija je kemijska formula je CaCO ₃. Uglavnom se nalazi u mineralima poput kalcita i aragonita. U sastavu je i vapnenac, sedimentna stijena u kojoj je mineralni kalcit.

Ovaj važan metalni karbonat dobiva se industrijski pomoću ekstrakcije i mljevenja minerala koji ga sadrže; mramor se uglavnom koristi u tu svrhu. Drugi postupak se sastoji u upotrebi kalcijevog oksida, koji se pretvara u kalcijev hidroksid, taloženje kalcijevog karbonata iz njega dodavanjem ugljičnog dioksida. Na taj se način dobivaju kristali širokog raspona veličina.

Školjka puževa sastoji se uglavnom od kalcijevog karbonata. Izvor: Pixabay.

Školjke školjki, školjke i školjke u kojoj se nalazi mogu se koristiti i za industrijsku proizvodnju CaCO ₃ u manjem obimu.

Kalcijev karbonat prisutan u vapnencu rastvara se ugljični dioksid u vodi, stvarajući kalcijev bikarbonat. Ova akcija može prouzrokovati kaverne i uzrokuje alkalizaciju vode; događaj od velikog značaja za održavanje života u njemu.

Korišten je u izgradnji i obradi skulptura; primjeri za to su Partenon u Ateni, katedrala u Krakovu i skulptura Abrahama Lincolna u Washingtonu. Međutim, njegova osjetljivost na kisele kiše smanjila je njegovu uporabu u građevinarstvu.

Kalcijev karbonat imao je višestruku primjenu u industriji kao materijal za punjenje plastike i papira. U medicini se koristi za kontrolu želučane kiselosti; kao dodatak prehrani s kalcijem; za kontrolu fosfatemije u bolesnika s kroničnim zatajenjem bubrega itd.

Struktura

CaCO3 kristalna struktura predstavljena prostornim modelom punjenja. Izvor: CCoil

Formula za kalcijev karbonat, CaCO ₃, ukazuje na to da je omjer Ca ^{2+ za} CO ₃ ^2- iona je 1: 1; Odnosno, za svaki Ca2 ⁺ postoji jedan elektrostatički interakcijski uređaj CO ₃ ². Tako ionska veza završava raspoređivanjem ovih iona kako bi tvorili strukturne uzorke koji definiraju kristal.

Gornja slika prikazuje strukturu CaCO ₃. Zelene sfere odgovaraju ka2ionima Ca2 ⁺, a crvene i crne kugle CO ₃ ^2- anionima. Imajte na umu da se čini da se struktura sastoji od više slojeva: jedan od kalcija, a drugi od karbonata; što znači da se kristalizira u kompaktnu šesterokutnu strukturu.

Ova šesterokutna faza (β-CaCO ₃) odgovara polimorfu. Postoje još dva: ortorombic (λ-CaCO ₃) i još gušći šesterokut (μ-CaCO ₃). Slika ispod pomaže boljoj vizualizaciji sretnog šesterokutnika:

Šesterokutna struktura kalcita. Materijalist na engleskoj Wikipediji

Međutim, ovisno o temperaturi (a toj soli u manjoj mjeri i tlaku), ioni se u njihovim vibracijama prilagođavaju drugim strukturama; to su već spomenuti polimorfi (β, λ i μ).

Kao što zvuče, nisu baš dobro poznate, osim ako se u budućem odjeljku ne spominju njihova mineraloška imena.

Tvrdoća proteina

Kristali CaCO ₃ nisu sami: mogu ugostiti nečistoće kao što su drugi metalni kationi koji ih oboje; ili proteina koji uključuju organsku matricu koja na neki način doprinosi njegovoj prirodnoj tvrdoći.

Proteini smanjuju napetost koju kristali doživljavaju jedni protiv drugih pod pritiskom ili udarom. Kako? Kad se zaklopi između ploča, ponašajući se kao da je to "jastučić" (slično kao set cigle od cementa).

Zbog toga je ovaj spoj ili mineral biokompatibilan i ne čudi što je dio noktiju, školjki, školjki ili kostiju ježeva. Bio je to izvor inspiracije za one koji su posvećeni razvoju novih materijala.

Svojstva

Druga imena

-Aragonite

-Calcite

-Volterito

-Kalcij mlijeko

-Bijela ploča

-Mramor

Molekulska masa

100.086 g / mol.

Fizički opis

Bijeli prah bez mirisa.

Ukus

Kreda, bez okusa.

Talište i vrelište

Razgrađuje se jer oslobađa CO ₂ prije nego što se još topi ili proključa.

Topljivost

Praktično netopljiv u vodi i alkoholu. Eterično se otapa u razrijeđenoj octenoj i solnoj kiselini. Međutim, hidroksidi smanjuju njegovu topljivost. U međuvremenu, amonijeve soli i ugljični dioksid povećavaju topljivost kalcijevog karbonata u vodi.

Gustoća

2,7 do 2,95 g / cm ³.

Raspad

Oko 825 ° C razgrađuje se u kalcijev oksid (vapno) i ugljični dioksid (CO ₂).

pH

8 do 9

Indeks loma

-1.7216 na 300 nm i 1.6584 na 589 nm (kalcit).

-1.5145 na 300 nm i 1.4864 na 589 nm (aragonit).

nekompatibilnosti

S kiselinama, alumom i amonijevim solima.

Entalpija fuzije

36 kJ / mol na 800 ° C (kalcit).

Proizvod topljivosti konstantan

3,36 · 10 ^-9 na 25 ° C.

Tvrdoća

-3,0 (kalcit)

-3,5 - 4,0 (aragonit) na Mohsovoj skali.

Fazni prijelazi

Aragonit je metastabilan i nepovratno se mijenja u kalcit pri zagrijavanju na suhom zraku na 400 ° C.

Reaktivnost

Kalcijev karbonat reagira s kiselinama, oslobađajući ugljični dioksid, ionski kalcij i vodu.

Kalcijev karbonat kombinira se sa vodom zasićenom ugljičnim dioksidom, ekvivalentnom ugljičnoj kiselini (H ₂ CO ₃), čime nastaje kalcijev bikarbonat.

Trening

Kreda, mramor i vapnenac, prva dva minerala i kameni materijal treći, sadrže kalcijev karbonat i sedimentnog su porijekla, a smatra se da su nastali taloženjem puževa tijekom milijuna godina.

PH bi mogao biti najvažniji faktor u stvaranju polimorfa pri temperaturi od 24 ° C. Vaterit je glavni proizvod u rasponu pH između 8,5 i 10; aragonit je pH 11; i kalcit pri pH> 12.

Također, poznato je da mnoge slatkovodne alge grade kristale kalcita kada se uzgajaju u okruženju zasićenom kalcijem. Nadalje, mikroalge mogu izazvati taloženje kalcijevog karbonata.

Oblici kalcijevog karbonata

Slike dolje prikazuju tri glavna oblika ili polimorfe kalcijevog karbonata:

Kalcitni kristal. Izvor: Roditelj Géry

Aragonitni kristal. Izvor: Battistini Riccardo

Kristali vaterita. Izvor: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Odozgo su polimorfni kalcit, aragonit i vaterit. Primjetite na prvi pogled razliku između morfologije njegovih kristala (boja je tipična za podrijetlo i karakteristike njegove okoline).

Vaterit je neprozirniji od kalcita, potonji čak postaje potpuno proziran (islandska lopatica) i zbog toga se koristi u nakitu i optičkim aplikacijama. U međuvremenu, kristali aragonita nalikuju malim izduženim monolitima.

Ako se uzorci ova tri polimorfa promatraju pod elektronskim mikroskopom, njihovi kristali (sa sivkastim tonovima zbog činjenice da tehnika ne dopušta razlučivost boja), našli bi se iste morfologije kao u makroskopskim mjerilima; to jest golim okom.

Među ta tri polimorfa, kalcit je najzastupljeniji i najstabilniji, slijedi aragonit i, na kraju, vaterit, najrjeđi oblik CaCO ₃

Prijave

industrijski

Kalcijev karbonat povećava otpornost na torziju i vuču sintetskog i prirodnog kaučuka, održavajući njegovu fleksibilnost. Koristi se u građevinarstvu kao sastojak cementa i kao sirovina za vapno. Njegova je upotreba smanjena jer je oštećena kiselom kišom.

Kalcij karbonat koristi se u pročišćavanju željeza. U obliku vapna uklanja sumporni dioksid prisutan u metalu. Koristi se u pročišćavanju šećera od repe. Nekada je korištena kao kreda na ploči, ali zamijenjena je žbukom za ovu primjenu.

Kalcijev karbonat pomiješan je s kitom koji se koristi za ugradnju stakla. Zemlja se koristi kao materijal za punjenje u mikroporoznom filmu koji se koristi u pelenama. Također se koristi kao materijal za punjenje u plastici kao što je PVC. Osim toga, povećava čvrstoću plastike.

Kalcijev karbonat koristi se za povećanje pokrivne sposobnosti boja. Koristi se kao materijal za punjenje papira jer je jeftiniji od drvenih vlakana, a može predstavljati više od 10% papira.

liječnici

Koristi se kao antacid za borbu protiv želučane hiperacidnosti i ublažavanje probavnih smetnji. Koristi se kao dodatak prehrani s kalcijem te u liječenju i prevenciji osteoporoze. Koristi se u liječenju hiperfosfatemije u bolesnika s kroničnim zatajenjem bubrega.

Koristi se za smanjenje nepoželjnih učinaka inhibitora proteaze koji se koriste u liječenju HIV-a, a kod pacijenata je primijećeno smanjenje proljeva.

Proizvodi smanjenje krvnog tlaka u trudnica s hipertenzijom i preeklampsijom, jer obje mogu biti povezane s povećanom potražnjom za kalcijem zbog prisutnosti fetusa.

Drugi

Kalcijev karbonat koristi se u poljoprivredi kao gnojivo i za borbu protiv kiselosti u tlu. Koristi se kao konzervans, zadržavanje boje i učvršćivanje hrane.

Uz to, sastojak je paste za zube, a služi kao abraziv u obliku praška za čišćenje i pranje.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Kalcijev karbonat. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
3. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2019). Kalcijev karbonat. PubChem baza podataka., CID = 10112. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Kai-Yin Chong, Chin-Hua Chia i Sarani Zakaria. (2014). Polimorfi kalcijev karbonat na temperaturnu reakciju. Zbornik AIP konferencije 1614, 52; doi.org/10.1063/1.4895169
5. Greg Watry. (1. studenog 2016.). Otkrivanje kako kristali kalcijevog karbonata dobivaju čvrstoću. Prednost poslovni marketing. Oporavak od: rdmag.com
6. Američki elementi. (2019). Kalcijev karbonat. Oporavilo sa: americanelements.com
7. Elsevier. (2019). Kalcijev karbonat. ScienceDirect. Oporavilo od: sciencedirect.com
8. Kemijska knjiga. (2017). Kalcijev karbonat. Oporavilo od: chemicalbook.com