KALCIUMKARBONAT: STRUKTUR, EGENSKAPER, BILDNING, ANVÄNDNING - KEMI - 2026

Den kalciumkarbonat är en oorganisk förening, vars kemiska formel är CaCO ₃ . Det finns främst i mineraler som kalcit och aragonit. Det utgör också kalksten, en sedimentär sten där mineralkalkit finns.

Detta viktiga metalliska karbonat erhålls industriellt genom extraktion och malning av mineralerna som innehåller det; marmor används främst för detta ändamål. En annan process ligger i användningen av kalciumoxid, som omvandlas till kalciumhydroxid och fäller ut kalciumkarbonat genom att tillsätta koldioxid. På detta sätt erhålls kristaller med ett stort antal storlekar.

Snäckskalet består huvudsakligen av kalciumkarbonat. Källa: Pixabay.

Muslingsskal, äggskal och ostronskal i vilka det finns, kan också användas för industriell produktion av CaCO _{3 i} liten skala.

Kalciumkarbonatet som finns i kalksten upplöses av koldioxid i vattnet, vilket alstrar kalciumbikarbonat. Denna åtgärd kan orsaka grottor och är en orsak till alkalisering av vattnet; händelse av stor betydelse för att upprätthålla livet i det.

Det har använts vid konstruktion och utarbetande av skulpturer; exempel på detta är Parthenon i Aten, katedralen i Krakow och Abraham Lincoln skulptur i Washington. Emellertid har dess mottaglighet för surt regn minskat användningen i konstruktionen.

Kalciumkarbonat har haft flera tillämpningar inom industrin som ett plast- och papperspåfyllningsmaterial. Inom medicinen har den använts för att kontrollera magsyra; som ett kalciumtillskott i kosten; för att kontrollera fosfatemi hos patienter med kroniskt njursvikt, etc.

Strukturera

CaCO3-kristallstruktur representerad med en rumslig fyllningsmodell. Källa: CCoil

Formeln för kalciumkarbonat, CaCO ₃ , indikerar att förhållandet av Ca ^{2+ till} CO ₃ ^2- joner är ett: 1; det vill säga för varje Ca ²⁺ finns en motsvarighet CO ₃ ^{2- som} interagerar elektrostatiskt med den. Således slutar den joniska bindningen att anordna dessa joner för att bilda strukturella mönster som definierar en kristall.

Den övre bilden visar strukturen för CaCO ₃ . De gröna sfärerna motsvarar Ca 2 ⁺ -katjonerna och de röda och svarta sfärerna med CO ₃ ^2- anjonerna . Observera att strukturen verkar vara uppbyggd av flera lager: ett av kalcium och det andra av karbonat; vilket betyder att det kristalliseras till en kompakt sexkantig struktur.

Denna hexagonal fas (β-CaCO ₃ ) motsvarar en polymorf. Det finns två andra: orthorhombic (λ-CaCO ₃ ) och en ännu tätare hexagonal (μ-CaCO ₃ ). Bilden nedan hjälper till att bättre visualisera den glada sexhörningen:

Hexagonal struktur av kalcit. Materialscientist på engelska Wikipedia

Beroende på temperaturen (och för detta salt i mindre grad trycket) justeras emellertid jonerna i deras vibrationer till andra strukturer; dessa är de redan nämnda polymorferna (β, λ och μ).

När de låter är de inte särskilt välkända, såvida de inte nämns med sina mineralogiska namn i ett framtida avsnitt.

Proteinhårdhet

CaCO _3- kristaller är inte ensamma: de kan vara värd föroreningar såsom andra metallkationer som färgar dem; eller proteiner, som innehåller en organisk matris som på något sätt bidrar till dess naturliga hårdhet.

Proteiner minskar spänningen som kristaller upplever mot varandra under tryck eller påverkan. Hur? När du klämmer in mellan rutorna, fungerar det som om det var en "kudde" (liknande brick-cement-tegelstenen).

Det är därför denna förening eller mineral är biokompatibelt, och det är inte förvånande att det är en del av naglar, snäckskal, skal eller ben av igelkottar. Det har varit en inspirationskälla för dem som ägnar sig åt att utveckla nya material.

Egenskaper

Andra namn

-Aragonite

-Calcite

-Volterito

-Kalciummjölk

-Whiteboard

-Marmor

Molmassa

100,086 g / mol.

Fysisk beskrivning

Luktfritt vitt pulver.

Smak

Krita-liknande, smaklös.

Smält- och kokpunkterna

Den sönderdelas eftersom den släpper CO ₂ innan den till och med smälter eller kokar.

löslighet

Praktiskt taget olösligt i vatten och alkohol. Det upplöses brusande i utspädda ättiksyra och saltsyror. Hydroxider minskar emellertid dess löslighet. Under tiden ökar ammoniumsalter och koldioxid lösligheten för kalciumkarbonat i vatten.

Densitet

2,7 till 2,95 g / cm ^{^} .

Sönderfall

Cirka 825 ºC sönderdelas den till kalciumoxid (kalk) och koldioxid (CO ₂ ).

pH

8 till 9

Brytningsindex

-1,77216 vid 300 nm och 1,6584 vid 589 nm (kalcit).

-1,5145 vid 300 nm och 1,4864 vid 589 nm (aragonit).

oförenlig

Med syror, alun- och ammoniumsalter.

Enthalpy av fusion

36 kJ / mol vid 800 ° C (kalcit).

Löslighet Produktkonstant

3,36 · ^10-9 vid 25 ° C.

Hårdhet

-3,0 (kalcit)

-3,5 - 4,0 (aragonit) på Mohs-skalan.

Fasövergångar

Aragonit är metastabil och byter irreversibelt till kalsit vid uppvärmning i torr luft vid 400 ° C.

Reaktivitet

Kalciumkarbonat reagerar med syror och frisätter koldioxid, joniskt kalcium och vatten.

Kalciumkarbonat kombineras med vatten mättat med koldioxid, motsvarande kolsyra (H ₂ CO ₃ ) för att bilda kalciumbikarbonat.

Träning

Krita, marmor och kalksten, de första två mineralerna och ett stenigt material, det tredje, innehåller kalciumkarbonat och är av sedimentärt ursprung. De tros ha bildats av sedimentering av sniglar under miljoner år.

PH-värdet kan vara den viktigaste faktorn för bildning av polymorfer vid en temperatur av 24 ° C. Vaterite är huvudprodukten i ett pH-intervall mellan 8,5 och 10; aragonit är vid pH 11; och kalcit vid pH> 12.

Många sötvattensalger är också kända för att bygga kalcitkristaller när de odlas i en kalciummättad miljö. Vidare kan mikroalger orsaka utfällning av kalciumkarbonat.

Former av kalciumkarbonat

Bilderna nedan visar de tre huvudformerna eller polymorferna för kalciumkarbonat:

Calcite crystal. Källa: Förälder Géry

Aragonitkristall. Källa: Battistini Riccardo

Vateritkristaller. Källa: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Från topp till botten är polymorfen kalcit, aragonit och vaterit. Observera vid första anblicken skillnaden mellan morfologin i dess kristaller (färgen är typisk för dess ursprung och dess omgivningar).

Vaterite är mer ogenomskinlig än kalsit, den senare blir till och med helt transparent (isländsk spar) och har därför använts i smycken och optiska applikationer. Samtidigt liknar aragonitkristallerna små, långsträckta monoliter.

Om prover av dessa tre polymorfer observeras under det elektroniska mikroskopet, deras kristaller (med gråtoner på grund av det faktum att tekniken inte tillåter färgupplösning), skulle samma morfologier hittas som i makroskopiska skalor; det vill säga med blotta ögat.

Bland dessa tre polymorfer är kalcit den vanligaste och mest stabila, följt av aragonit, och slutligen vaterit, den sällsynta av formerna av CaCO ₃

tillämpningar

Industriell

Kalciumkarbonat ökar motståndet mot vridning och dragkraft av syntetiskt och naturgummi, vilket bibehåller dess flexibilitet. Det används i byggbranschen som en ingrediens i cement och som råmaterial för kalk. Användningen har minskat eftersom den skadas av surt regn.

Kalciumkarbonat används vid rening av järn. I form av kalk tar den bort svaveldioxiden som finns i metallen. Det används för rening av socker från rödbetor. Det användes en gång som svart tavlakrit, men har ersatts av gips för den här applikationen.

Kalciumkarbonatet blandas med kittet som används vid installation av glas. Marken används som fyllmedel i den mikroporösa filmen som används i blöjor. Det används också som fyllnadsmaterial i plast som PVC. Dessutom ökar det plastens styrka.

Kalciumkarbonat används för att öka täckningskapaciteten för färger. Det används som fyllnadsmaterial för papper eftersom det är billigare än träfiber och kan representera mer än 10% av papperet.

läkare

Det används som en antacida för att bekämpa gastrisk hyperaciditet och lindra matsmältningsbesvär. Det används som ett kalciumtillskott i kosten och vid behandling och förebyggande av osteoporos. Det används vid behandling av hyperfosfatemi hos patienter med kroniskt njursvikt.

Det har använts för att minska de oönskade effekterna av proteashämmare som används vid behandling av HIV, varvid en minskning av diarré observerades hos patienter.

Det ger en minskning av blodtrycket hos gravida kvinnor med högt blodtryck och preeklampsi, eftersom båda kan vara förknippade med ett ökat behov av kalcium på grund av fostrets närvaro.

Övriga

Kalciumkarbonat används i jordbruket som gödningsmedel och för att bekämpa surhet i jorden. Det används som konserveringsmedel, färgbehållare och uppvärmning av mat.

Dessutom är det en ingrediens i tandkräm och fungerar som ett slipmedel i pulverform vid rengöring och tvätt.

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Kalciumkarbonat. Återställd från: en.wikipedia.org
3. National Center for Biotechnology Information. (2019). Kalciumkarbonat. PubChem-databas., CID = 10112. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Kai-Yin Chong, Chin-Hua Chia och Sarani Zakaria. (2014). Polymorf kalciumkarbonat vid temperaturreaktion. AIP-konferensprocesser 1614, 52; doi.org/10.1063/1.4895169
5. Greg Watry. (1 november 2016). Upptäck hur kalciumkarbonatkristaller blir styrka. Fördelar Affärsmarknadsföring. Återställd från: rdmag.com
6. Amerikanska element. (2019). Kalciumkarbonat. Återställd från: americanelements.com
7. Elsevier. (2019). Kalciumkarbonat. Science. Återställd från: sciencedirect.com
8. Kemisk bok. (2017). Kalciumkarbonat. Återställd från: chemicalbook.com