所述碳酸钙是一种无机化合物,其化学式为的CaCO 3。它主要存在于方解石和文石等矿物中。它还构成了石灰石,这是一种沉积岩,其中存在方解石矿物。
这种重要的金属碳酸盐在工业上是通过提取和研磨含有碳酸盐的矿物而获得的;大理石主要用于此目的。另一种方法是使用氧化钙,将其转化为氢氧化钙,通过添加二氧化碳从其中沉淀出碳酸钙。以此方式,获得了各种尺寸的晶体。
蜗牛壳主要由碳酸钙组成。资料来源:
其中存在的蛤壳,卵壳和牡蛎壳也可用于小规模的CaCO 3工业生产。
石灰石中存在的碳酸钙被二氧化碳溶解在水中,生成碳酸氢钙。这种作用可能导致山洞,并导致水碱化。事件对于维持生命至关重要。
它已被用于雕塑的建造和制作;例如雅典的帕特农神殿,克拉科夫大教堂和华盛顿的亚伯拉罕·林肯雕塑。然而,其对酸雨的敏感性降低了其在建筑中的使用。
碳酸钙作为塑料和纸填充材料在工业上有多种应用。在医学上,它已被用来控制胃酸度。作为饮食中的钙补充剂;控制慢性肾功能衰竭等患者的磷血症
结构体
用空间填充模型表示的CaCO3晶体结构。资料来源:CCoil
碳酸钙的公式CaCO 3表示Ca 2+与 CO 3 2-离子的比例为1:1。也就是说,对于每个Ca 2+,都有对应的CO 3 2-与之静电相互作用。因此,离子键最终排列这些离子以形成限定晶体的结构图案。
上图显示了CaCO 3的结构。绿色的球形对应于Ca 2+阳离子,红色和黑色的球形对应于CO 3 2-阴离子。请注意,该结构似乎由多层组成:一层是钙,另一层是碳酸盐;另一层是碳酸盐。这意味着它会结晶成紧密的六角形结构。
此六角相(β-的CaCO 3)对应于多晶型物。有两种其它:斜方晶系(λ-的CaCO 3)和甚至更致密的六边形(μ-的CaCO 3)。下图有助于更好地形象化六角形:
方解石的六角结构。英语维基百科的材料科学家
但是,根据温度(对于这种盐而言,压力较小),其振动中的离子会重新调整为其他结构。这些是已经提到的多晶型物(β,λ和μ)。
听起来他们并不是很为人所知,除非在以后的章节中用矿物学名称提及它们。
蛋白质硬度
CaCO 3晶体并不孤单:它们可以承载杂质,例如使它们着色的其他金属阳离子; 或蛋白质,并掺入某种程度上有助于其自然硬度的有机基质。
蛋白质减少了晶体在压力或撞击下彼此之间经受的张力。怎么样?当夹在窗格之间时,就好像它是一个“垫”(类似于砖水泥砖集合)。
这就是为什么这种化合物或矿物质具有生物相容性的原因,而且它是刺猬的指甲,贝壳,贝壳或骨头的一部分也就不足为奇了。对于那些致力于开发新材料的人来说,它一直是灵感的来源。
物产
其他名称
-文石
-方解石
-沃尔特里托
-钙奶
-白板
-大理石
摩尔质量
100.086克/摩尔
物理描述
无臭白色粉末。
味道
粉笔样,无味。
熔点和沸点
它会分解,因为它会在甚至熔化或沸腾之前释放出CO 2。
溶解度
几乎不溶于水和酒精。它起泡溶解在稀乙酸和盐酸中。但是,氢氧化物降低了其溶解度。同时,铵盐和二氧化碳增加了碳酸钙在水中的溶解度。
密度
2.7至2.95 g / cm 3。
分解
大约825ºC,它分解为氧化钙(石灰)和二氧化碳(CO 2)。
pH值
8至9
折光率
300 nm -1.7216和589 nm 1.6584(方解石)。
300 nm -1.5145和589 nm 1.4864(文石)。
不兼容
与酸,明矾和铵盐混合。
融合焓
在800°C(方解石)下为36 kJ / mol。
溶解度产品常数
在25°C下为3.36·10 -9
硬度
-3.0(方解石)
莫氏硬度为-3.5-4.0(文石)。
相变
在干燥空气中于400ºC加热时,文石是亚稳态的,不可逆地变为方解石。
反应性
碳酸钙与酸反应,释放出二氧化碳,离子钙和水。
碳酸钙与饱和了二氧化碳的水(相当于碳酸(H 2 CO 3))结合形成碳酸氢钙。
训练
粉笔,大理石和石灰石是前两种矿物,岩石是第三种矿物,它们含有碳酸钙,属于沉积物,被认为是由蜗牛数百万年的沉积形成的。
在24ºC温度下,pH可能是形成多晶型物的最重要因素。球ate石是pH值介于8.5和10之间的主要产品。文石的pH为11;pH> 12的方解石
另外,已知许多淡水藻类在钙饱和的环境中生长时会形成方解石晶体。此外,微藻能够引起碳酸钙沉淀。
碳酸钙的形式
下图将显示碳酸钙的三种主要形式或多晶型物:
方解石晶体。资料来源:父母盖里
文石晶体。资料来源:Battistini Riccardo
球ate石晶体。资料来源:iRocks.com的Rob Lavinsky-CC-BY-SA-3.0
从顶部到底部是方解石,文石和球v石的多晶型物。乍一看,其晶体形态之间的差异(颜色是其起源的典型特征和周围环境的特征)。
方解石比方解石更不透明,方解石甚至变得完全透明(冰岛晶石),因此已用于珠宝和光学应用。同时,文石晶体类似于小的细长单块。
如果在电子显微镜下观察到这三种多晶型物的样品,它们的晶体(由于该技术不允许颜色分辨率而带有浅灰色调),将发现与宏观尺度相同的形态。也就是说,用肉眼。
在这三种多晶型物中,方解石是最丰富和稳定的,其次是文石,最后是球v石,这是最稀有的CaCO 3形式
应用领域
产业
碳酸钙增加了合成橡胶和天然橡胶的抗扭力和牵引力,并保持了其柔韧性。它在建筑业中用作水泥的成分和石灰的原料。由于酸雨损坏了它,因此减少了使用。
碳酸钙用于铁的纯化。它以石灰的形式除去金属中存在的二氧化硫。它用于从甜菜中提纯糖。它曾经被用作黑板粉笔,但在此应用中已被石膏取代。
将碳酸钙与用于玻璃安装的油灰混合。在尿布中使用的微孔薄膜中,将研磨料用作填充材料。它也可用作塑料(例如PVC)的填充材料。另外,它增加了塑料的强度。
碳酸钙用于增加涂料的覆盖能力。它用作纸张的填充材料,因为它比木纤维便宜,并且可以占纸张的10%以上。
医生
它被用作抗酸剂,以对抗胃酸过多和减轻消化不良。它被用作饮食中的钙补充剂,并用于治疗和预防骨质疏松症。它用于治疗慢性肾衰竭患者的高磷酸盐血症。
它已被用于减少用于治疗HIV的蛋白酶抑制剂的不良作用,并减少了患者的腹泻。
它会导致高血压和先兆子痫孕妇的血压降低,因为这两种情况都可能与胎儿存在引起的对钙的需求增加有关。
其他
碳酸钙在农业上用作肥料并与土壤中的酸性作斗争。它被用作防腐剂,保持颜色和固定食物。
另外,它是牙膏中的成分,并且在清洁和洗涤中用作粉末形式的磨料。
参考文献
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