Kalsiumkarbonatstruktur, egenskaper, formasjon, bruksområder

4908
David Holt

De kalsiumkarbonat er en uorganisk forbindelse hvis kjemiske formel er CaCO3. Den finnes hovedsakelig i mineraler som kalsitt og aragonitt. Det utgjør også kalkstein, en sedimentær stein der mineralet kalsitt er til stede..

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

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

De kan også brukes til industriell produksjon av CaCO3, i liten skala, muslingeskall, eggeskall og østersskjell der den er tilstede.

Kalsiumkarbonat i kalkstein oppløses av karbondioksid i vannet og danner kalsiumbikarbonat. Denne handlingen kan forårsake huler og er en årsak til alkalisering av vannet. hendelse av stor betydning for å opprettholde livet i den.

Den har blitt brukt i konstruksjon og utarbeidelse av skulpturer; eksempler på dette er Parthenon i Athen, katedralen i Krakow og skulpturen til Abraham Lincoln i Washington. Imidlertid har dens følsomhet for surt regn redusert bruken i konstruksjon..

Kalsiumkarbonat har hatt flere anvendelser i industrien som plast- og papirfyllemateriale. I medisin har det blitt brukt for å kontrollere magesyre; som et kalsiumtilskudd i kosten; for å kontrollere fosfatemi hos pasienter med kronisk nyresvikt, etc..

Artikkelindeks

  • 1 Struktur
    • 1.1 Proteinhardhet
  • 2 eiendommer
    • 2.1 Andre navn
    • 2.2 Molarmasse
    • 2.3 Fysisk beskrivelse
    • 2.4 Smak
    • 2.5 Smelte- og kokepunkter
    • 2.6 Løselighet
    • 2.7 Tetthet
    • 2.8 Nedbrytning
    • 2,9 pH
    • 2.10 Brytningsindeks
    • 2.11 Uforlikeligheter
    • 2.12 Enthalpy of fusion
    • 2.13 Løselighetsprodukt konstant
    • 2.14 Hardhet
    • 2.15 Faseoverganger
    • 2.16 Reaktivitet
  • 3 Trening
  • 4 Former av kalsiumkarbonat
  • 5 bruksområder
    • 5.1 Industriell
    • 5.2 Leger
    • 5.3 Andre
  • 6 Referanser

Struktur

CaCO3 krystallstruktur representert med en romlig fyllingsmodell. Kilde: CCoil [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Formelen av kalsiumkarbonat, CaCO3, indikerer at forholdet mellom Ca-ionerto+ og CO3to- er 1: 1; det vil si for hver Cato+ det er en CO3to- motpart samhandler elektrostatisk med den. Dermed ender den ioniske bindingen med å arrangere disse ionene for å danne strukturelle mønstre som definerer en krystall..

Det øvre bildet viser strukturen til CaCO3. De grønne kulene tilsvarer kationene Cato+, og den røde og svarte kulen til CO-anionene3to-. Merk at strukturen ser ut til å bestå av flere lag: det ene av kalsium og det andre av karbonat; noe som betyr at den krystalliserer seg til en kompakt sekskantet struktur.

Denne sekskantede fasen (β-CaCO3) tilsvarer en polymorf. Det er to andre: den ortorombiske (λ-CaCO3) og en enda tettere sekskantet (μ-CaCO3). Bildet nedenfor hjelper deg med å bedre visualisere den lykkelige sekskanten:

Sekskantet struktur av kalsitt. Materialvitenskap på engelsk Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

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

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

Proteinhardhet

CaCO-krystaller3 De er ikke alene: de kan være vert for urenheter som andre metallkationer som farger dem; eller proteiner, som inneholder en organisk matrise som på en eller annen måte bidrar til dens naturlige hardhet.

Proteiner reduserer spenningen som krystaller opplever mot hverandre under trykk eller støt. Hvordan? Når det er klemt mellom krystallene, fungerer det som om det var en "pute" (ligner murstein-sement-murstein settet).

Derfor er denne forbindelsen eller mineralet biokompatibelt, og det er ikke overraskende at det er en del av negler, skjell, skjell eller bein av pinnsvin. Det har vært en kilde til inspirasjon for de som er dedikert til å utvikle nye materialer.

Eiendommer

Andre navn

-Aragonitt

-Kalsitt

-Volterito

-Kalsiummelk

-Tavle

-Marmor

Molarmasse

100,086 g / mol.

Fysisk beskrivelse

Luktfritt hvitt pulver.

Smak

Krittlignende, smakløs.

Smeltepunkter og kokepunkter

Det nedbrytes på grunn av frigjøring av COto før det til og med smelter eller koker.

Løselighet

Praktisk talt uløselig i vann og alkohol. Den løser brusende opp 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 / cm3.

Nedbrytning

Ved omtrent 825 ºC brytes det ned i kalsiumoksid (kalk) og karbondioksid (COto).

pH

8 til 9

Brytningsindeks

-1,7216 ved 300 nm og 1,6584 ved 589 nm (kalsitt).

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

Uforenligheter

Med syrer, alun og ammoniumsalter.

Fusjons entalpi

36 kJ / mol ved 800 ºC (kalsitt).

Løselighetsprodukt konstant

3.36 10-9 ved 25 ºC.

Hardhet

-3,0 (kalsitt)

-3,5 - 4,0 (aragonitt) på Mohs-skalaen.

Faseoverganger

Aragonitt er metastabelt og endres irreversibelt til kalsitt når det varmes opp i tørr luft ved 400 ° C..

Reaktivitet

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

Kalsiumkarbonat kombineres med vann mettet med karbondioksid, tilsvarende karbonsyre (HtoCO3) for å danne kalsiumbikarbonat.

Opplæring

Kalk, marmor og kalkstein, de to første mineralene og et steinete materiale det tredje, inneholder kalsiumkarbonat og er av sedimentær opprinnelse. De antas å ha blitt dannet av sedimentering av snegler gjennom millioner av år..

PH kan være den viktigste faktoren i dannelsen av polymorfe ved en temperatur på 24 ° C. Vaterite er hovedproduktet i et pH-område mellom 8,5 og 10; aragonitt har pH 11; og kalsitt ved pH> 12.

Det er også kjent at mange ferskvannsalger bygger kalsittkrystaller når de dyrkes i et kalsiummettet miljø. I tillegg 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: Parent Géry [Public domain]
Aragonitt krystall. Kilde: Battistini Riccardo [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
Vaterittkrystaller. Kilde: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/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).

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

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

Blant disse tre polymorfene er kalsitt den mest vanlige og stabile, etterfulgt av aragonitt, og til slutt vateritt, den sjeldneste av formene av CaCO3

applikasjoner

Industriell

Kalsiumkarbonat øker motstanden mot vridning og trekkraft av syntetisk og naturlig gummi, og opprettholder dets fleksibilitet. Den brukes i byggebransjen som ingrediens i sement og som råstoff til kalk. Bruken av den har blitt redusert fordi den er skadet av surt regn.

Kalsiumkarbonat brukes til rensing av jern. I form av kalk fjerner det svoveldioksidet som er tilstede i metallet. Det brukes til rensing av sukkerroer. Det ble en gang brukt som tavlekritt, men har blitt erstattet av gips for denne applikasjonen.

Kalsiumkarbonat blandes med kittet som brukes i installasjonen av glass. Bakken brukes som fyllmateriale i den mikroporøse filmen som brukes i bleier. Det brukes også som fyllmateriale i plast som PVC. I tillegg øker det styrken på plasten.

Kalsiumkarbonat brukes til å øke malingens dekkekapasitet. Det brukes som papirfyllingsmateriale fordi det er billigere enn trefiber, og kan representere mer enn 10% av papiret.

Leger

Det brukes som et syrenøytraliserende middel for å bekjempe gastrisk hyperaciditet og lindre fordøyelsesbesvær. Det brukes som et kalsiumtilskudd i kosten og i behandling og forebygging av osteoporose. Det brukes til behandling av hyperfosfatemi hos pasienter med kronisk nyresvikt..

Det har blitt brukt for å redusere uønskede effekter av proteasehemmere som brukes til behandling av HIV, med en reduksjon i diaré som observeres hos pasienter..

Produserer en reduksjon i blodtrykket hos gravide kvinner med høyt blodtrykk og svangerskapsforgiftning, siden begge kan være assosiert med en økt etterspørsel etter kalsium på grunn av fostrets tilstedeværelse.

Andre

Kalsiumkarbonat brukes i jordbruket som gjødsel og for å bekjempe jordens surhet. Det brukes som konserveringsmiddel, fargebeholder og oppstrammende mat.

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

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 bioteknologisk informasjon. (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 forretningsmarkedsføring. Gjenopprettet fra: rdmag.com
  6. Amerikanske elementer. (2019). Kalsiumkarbonat. Gjenopprettet fra: americanelements.com
  7. ElSevier. (2019). Kalsiumkarbonat. ScienceDirect. Gjenopprettet fra: sciencedirect.com
  8. Kjemisk bok. (2017). Kalsiumkarbonat. Gjenopprettet fra: chemicalbook.com

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.