KALSIUMKARBONAT: STRUKTUR, EGENSKAPER, DANNELSE, BRUK - KJEMI - 2026

Den kalsiumkarbonat er en uorganisk forbindelse hvis kjemiske formel er CaCO ₃ . Det finnes hovedsakelig i mineraler som kalsitt og aragonitt. Det utgjør også kalkstein, en sedimentær bergart der mineralet kalsitt er til stede.

Dette viktige metalliske karbonatet oppnås industrielt ved utvinning og fresing av mineralene som inneholder det; marmor brukes hovedsakelig til dette formålet. En annen prosess ligger i bruken av kalsiumoksyd, som omdannes til kalsiumhydroksyd, og utfeller kalsiumkarbonat fra det ved tilsetning av karbondioksid. På denne måten oppnås krystaller av et bredt spekter av størrelser.

Skallet av snegler består hovedsakelig av kalsiumkarbonat. Kilde: Pixabay.

Muslingskall, eggskjell og østersskall der den er til stede, kan også brukes til industriell produksjon av CaCO ₃ i liten skala.

Kalsiumkarbonatet som er til stede i kalkstein blir oppløst av karbondioksid i vannet, og genererer kalsiumbikarbonat. Denne handlingen kan forårsake huler og er en årsak til alkalisering av vannet; hendelse av stor betydning for å opprettholde livet i det.

Det har blitt brukt i konstruksjon og utdyping av skulpturer; eksempler på dette er Parthenon i Athen, Katedralen i Krakow og skulpturen til Abraham Lincoln i Washington. Imidlertid har mottakeligheten for sur nedbør redusert bruken av den i konstruksjonen.

Kalsiumkarbonat har hatt flere bruksområder i industrien som et plast- og papirfyllmateriale. I medisin har det blitt brukt til å kontrollere gastrisk surhet; som et kalsiumtilskudd i kosten; for å kontrollere fosfatemi hos pasienter med kronisk nyresvikt, etc.

Struktur

CaCO3 krystallstruktur representert med en romlig fyllingsmodell. Kilde: CCoil

Formelen for kalsiumkarbonat, CaCO ₃ , indikerer at forholdet mellom Ca ^{2+ og} CO ₃ ^2- ioner er 1: 1; det vil si for hver Ca ²⁺ det er et motstykke CO ₃ ^2- samvirker elektrostatisk med den. Dermed ender den ioniske bindingen opp med å arrangere disse ionene for å danne strukturelle mønstre som definerer en krystall.

Det øvre bildet viser strukturen til CaCO ₃ . De grønne kulene tilsvarer Ca ²⁺ -kationene , og de røde og svarte kulene til CO ₃ ^2- anionene . Legg merke til at strukturen ser ut til å være sammensatt av flere lag: det ene av kalsium og det andre av karbonat; noe som betyr at det krystalliseres til en kompakt sekskantet struktur.

Denne sekskantede fasen (ß-CaCO ₃ ) tilsvarer en polymorf. Det er to andre: orthorhombic (λ-CaCO ₃ ) og en enda tettere sekskantet (μ-CaCO ₃ ). Bildet nedenfor hjelper deg med å bedre visualisere den glade sekskanten:

Sekskantet struktur av kalsitt. Materialscientist på engelsk Wikipedia

Avhengig av temperaturen (og for dette saltet i mindre grad trykket) justeres imidlertid ionene i deres vibrasjoner til andre strukturer; dette er de allerede nevnte polymorfene (β, λ og μ).

Når de høres ut er de ikke veldig kjent, med mindre de er nevnt med sine mineralogiske navn i en fremtidig seksjon.

Proteinhårdhet

CaCO _3- krystaller er ikke alene: de kan være vert for urenheter som andre metallkationer som farger dem; eller proteiner, som inkluderer en organisk matrise som på noen måte bidrar til dens naturlige hardhet.

Proteiner reduserer spenningen som krystaller opplever mot hverandre under trykk eller påvirkning. Hvordan? Når du klemmes mellom ruten, fungerer det som om det var en "pute" (ligner murstein-sement-murstein-settet).

Det er grunnen til at denne forbindelsen eller mineralet er biokompatibelt, og det er ikke overraskende at det er en del av neglene, skjellene, skjellene eller beinene til pinnsvin. Det har vært en inspirasjonskilde for de som er opptatt av å utvikle nye materialer.

Egenskaper

Andre navn

-Aragonite

-Calcite

-Volterito

-Kalsiummelk

-Tavle

-Marmor

Molmasse

100,086 g / mol.

Fysisk beskrivelse

Luktfritt hvitt pulver.

Smak

Krittlignende, smakløst.

Smelte- og kokepunkter

Den brytes ned fordi den frigjør CO ₂ før den til og med smelter eller koker.

løselighet

Praktisk uoppløselig i vann og alkohol. Det løses brusende i fortynnede eddik- og saltsyrer. Hydroksider reduserer imidlertid løseligheten. I mellomtiden øker ammoniumsalter og karbondioksid løseligheten av kalsiumkarbonat i vann.

tetthet

2,7 til 2,95 g / cm ³ .

dekomponering

Rundt 825 ºC brytes det ned til kalsiumoksyd (kalk) og karbondioksid (CO ₂ ).

pH-

8 til 9

Brytningsindeks

-1,77216 ved 300 nm og 1,6584 ved 589 nm (kalsitt).

-1,5145 ved 300 nm og 1,4864 ved 589 nm (aragonitt).

Uforlikeligheter

Med syrer, alun og ammoniumsalter.

Enthalpy av fusion

36 kJ / mol ved 800 ° C (kalsitt).

Løselighetsprodukt Konstant

3,36 · ^10-9 ved 25 ° C.

hardhet

-3,0 (kalsitt)

-3,5 - 4,0 (aragonitt) i Mohs skala.

Faseoverganger

Aragonitt er metastabil og endres irreversibelt til kalsitt når den varmes opp i tørr luft ved 400 ºC.

reaktivitet

Kalsiumkarbonat reagerer med syrer og frigjør karbondioksid, ionisk kalsium og vann.

Kalsiumkarbonat kombineres med vann mettet med karbondioksyd, tilsvarende karbonsyre (H ₂ CO ₃ ), for å danne kalsiumbikarbonat.

Opplæring

Kritt, marmor og kalkstein, de to første mineralene og et steinete materiale, den tredje, inneholder kalsiumkarbonat og er av sedimentært opprinnelse.

PH-verdien kan være den viktigste faktoren for dannelse av polymorfer ved en temperatur på 24 ºC. Vaterite er hovedproduktet i et pH-område mellom 8,5 og 10; aragonitt er ved pH 11; og kalsitt ved pH> 12.

Også mange ferskvannsalger er kjent for å bygge kalsittkrystaller når de dyrkes i et kalsiummettet miljø. Videre er mikroalger i stand til å forårsake utfelling av kalsiumkarbonat.

Former av kalsiumkarbonat

Bildene nedenfor viser de tre hovedformene eller polymorfene for kalsiumkarbonat:

Kalsittkrystall. Kilde: Foreldre Géry

Aragonittkrystall. Kilde: Battistini Riccardo

Vaterittkrystaller. Kilde: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Fra topp til bunn er polymorfene kalsitt, aragonitt og vateritt. Legg merke til ved første øyekast forskjellen mellom morfologien til krystallene (fargen er typisk for dens opprinnelse og egenskaper ved omgivelsene).

Vaterite er mer ugjennomsiktig enn kalsitt, sistnevnte blir til og med fullstendig gjennomsiktig (islandsk spar) og har derfor blitt brukt i smykker og optiske applikasjoner. I mellomtiden ligner aragonittkrystallene små langstrakte monolitter.

Hvis prøver av disse tre polymorfene blir observert under elektronmikroskopet, deres krystaller (med gråtoner på grunn av det faktum at teknikken ikke tillater fargeoppløsning), vil de samme morfologiene bli funnet som i makroskopiske skalaer; det vil si med det blotte øye.

Blant disse tre polymorfene er kalsitt den mest tallrike og stabile, etterfulgt av aragonitt, og til slutt vateritt, den sjeldneste av formene for CaCO ₃

applikasjoner

Industriell

Kalsiumkarbonat øker motstanden mot torsjon og trekkraft av syntetisk og naturgummi, og opprettholder dens fleksibilitet. Det brukes i byggebransjen som en ingrediens i sement og som råstoff for kalk. Bruken har blitt redusert fordi den er skadet av sur nedbør.

Kalsiumkarbonat brukes til rensing av jern. I form av kalk fjerner den svoveldioksidet som er tilstede i metallet. Det brukes i rensing av sukker fra rødbeter. Det ble en gang brukt som tavlekalk, men har blitt erstattet av gips for denne applikasjonen.

Kalsiumkarbonatet blandes med kitt som brukes til installasjon av glass. Bakken brukes som fyllmateriale i den mikroporøse filmen som brukes i bleier. Det brukes også som et fyllmateriale i plast som PVC. I tillegg øker det styrken på plasten.

Kalsiumkarbonat brukes til å øke tildekningskapasiteten til maling. Det brukes som fyllmateriale for papir fordi det er billigere enn trefiber, og kan utgjøre mer enn 10% av papiret.

leger

Det brukes som en antacida for å bekjempe gastrisk hyperaciditet og lindre fordøyelsesbesvær. Det brukes som kosttilskudd til kalsium og i behandling og forebygging av osteoporose. Det brukes i behandling av hyperfosfatemi hos pasienter med kronisk nyresvikt.

Det har blitt brukt for å redusere bivirkningene av proteasehemmere brukt i behandling av HIV, med en reduksjon i diaré hos pasienter.

Det gir en reduksjon i blodtrykk hos gravide kvinner med hypertensjon og preeklampsi, siden begge kan være forbundet med økt etterspørsel etter kalsium på grunn av fosterets nærvær.

andre

Kalsiumkarbonat brukes i landbruket som gjødsel og for å bekjempe surhet i jorden. Det brukes som konserveringsmiddel, bevarer farge og oppstramming av mat.

I tillegg er det en ingrediens i tannkrem, og fungerer som et slipemiddel i pulverform i rengjøring og vask.

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Kalsiumkarbonat. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
3. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Kalsiumkarbonat. PubChem-database., CID = 10112. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Kai-Yin Chong, Chin-Hua Chia og Sarani Zakaria. (2014). Polymorf Kalsiumkarbonat ved temperaturreaksjon. AIP Conference Proceedings 1614, 52; doi.org/10.1063/1.4895169
5. Greg Watry. (1. november 2016). Oppdage hvordan kalsiumkarbonatkrystaller får styrke. Fordel Bedriftsmarkedsføring. Gjenopprettet fra: rdmag.com
6. Amerikanske elementer. (2019). Kalsiumkarbonat. Gjenopprettet fra: americanelements.com
7. Elsevier. (2019). Kalsiumkarbonat. Science. Gjenopprettet fra: sciencedirect.com
8. Kjemisk bok. (2017). Kalsiumkarbonat. Gjenopprettet fra: chemicalbook.com