Kalciumkarbonatstruktur, egenskaper, bildning, användningsområden

3994
Philip Kelley

De kalciumkarbonat är en oorganisk förening vars kemiska formel är CaCO3. Det finns främst i mineraler som kalcit och aragonit. Det utgör också kalksten, en sedimentär sten i vilken mineralet kalcit 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, vilket fäller ut kalciumkarbonat genom att tillsätta koldioxid. På detta sätt erhålls kristaller i ett stort antal storlekar..

Skalet av sniglar består huvudsakligen av kalciumkarbonat. Källa: Pixabay.

De kan också användas för industriell produktion av CaCO3, i liten skala, musslor, äggskal och ostronskal där det finns.

Det kalciumkarbonat som finns i kalksten upplöses av koldioxid i vattnet och genererar kalciumbikarbonat. Denna åtgärd kan orsaka grottor och orsakar alkalisering av vattnet. händelse av stor betydelse för att upprätthålla livet i den.

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

Kalciumkarbonat har haft flera tillämpningar inom industrin som plast- och pappersfyllnadsmaterial. Inom medicinen har det använts för att kontrollera magsyra. som kosttillskott av kalcium; för att kontrollera fosfatemi hos patienter med kronisk njursvikt etc..

Artikelindex

  • 1 Struktur
    • 1.1 Proteinhårdhet
  • 2 fastigheter
    • 2.1 Övriga namn
    • 2.2 Molmassa
    • 2.3 Fysisk beskrivning
    • 2.4 Smak
    • 2.5 Smält- och kokpunkter
    • 2.6 Löslighet
    • 2.7 Densitet
    • 2.8 Sönderfall
    • 2,9 pH
    • 2.10 Brytningsindex
    • 2.11 Oförenligheter
    • 2.12 Fusionens entalpi
    • 2.13 Löslighetsprodukt konstant
    • 2.14 Hårdhet
    • 2.15 Fasövergångar
    • 2.16 Reaktivitet
  • 3 Utbildning
  • 4 Former av kalciumkarbonat
  • 5 användningsområden
    • 5.1 Industriell
    • 5.2 Läkare
    • 5.3 Andra
  • 6 Referenser

Strukturera

CaCO3-kristallstruktur representerad med en rumslig fyllningsmodell. Källa: CCoil [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Formeln av kalciumkarbonat, CaCO3, indikerar att förhållandet Ca-jonertvå+ och CO3två- är 1: 1; det vill säga för varje Catvå+ det finns en CO3två- motsvarighet interagerar elektrostatiskt med den. Således slutar jonbindningen att dessa joner arrangeras för att bilda strukturella mönster som definierar en kristall..

Den övre bilden visar CaCO: s struktur3. De gröna sfärerna motsvarar katjoner Catvå+, och de röda och svarta kulorna till CO-anjonerna3två-. Observera att strukturen verkar bestå av flera lager: det ena av kalcium och det andra av karbonat; vilket innebär att den kristalliserar till en kompakt sexkantig struktur.

Denna sexkantiga fas (β-CaCO3) motsvarar en polymorf. Det finns två andra: den ortorombiska (λ-CaCO3) och en ännu tätare sexkant (μ-CaCO3). Bilden nedan hjälper till att bättre visualisera den glada sexhörningen:

Sexkantig struktur av kalcit. Materialvetare på engelska Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

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

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

Proteinhårdhet

CaCO-kristaller3 De är inte ensamma: de kan vara värd för orenheter som andra metallkatjoner 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 stötar. Hur? När det är inklämt mellan kristallerna, fungerar det som om det var en "pad" (liknar tegel-cement-tegeluppsättningen).

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 från igelkottar. Det har varit en inspirationskälla för dem som är dedikerade till att utveckla nytt material.

Egenskaper

Andra namn

-Aragonit

-Kalcit

-Volterito

-Kalciummjölk

-Whiteboard

-Marmor

Molmassa

100,086 g / mol.

Fysisk beskrivning

Luktfritt vitt pulver.

Smak

Krita-liknande, smaklös.

Smält- och kokpunkter

Det sönderdelas på grund av utsläpp av COtvå innan det ens smälter eller kokar.

Löslighet

Praktiskt taget olöslig i vatten och alkohol. Det löser brusande i utspädda ättiksyra och saltsyror. Hydroxider minskar dock dess löslighet. Samtidigt ökar ammoniumsalter och koldioxid lösligheten av kalciumkarbonat i vatten..

Densitet

2,7 till 2,95 g / cm3.

Sönderfall

Vid cirka 825 ºC sönderdelas den i kalciumoxid (kalk) och koldioxid (COtvå).

pH

8 till 9

Brytningsindex

-1,7216 vid 300 nm och 1,6584 vid 589 nm (kalcit).

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

Inkompatibiliteter

Med syror, alun och ammoniumsalter.

Fusionsentalpi

36 kJ / mol vid 800 ºC (kalcit).

Löslighet Produkt konstant

3,36 10-9 vid 25 ºC.

Hårdhet

-3,0 (kalcit)

-3,5 - 4,0 (aragonit) på Mohs-skalan.

Fasövergångar

Aragonit är metastabilt och förändras oåterkalleligt till kalcit vid uppvärmning i torr luft vid 400 ° C..

Reaktivitet

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

Kalciumkarbonat kombineras med vatten mättat med koldioxid, motsvarande kolsyra (HtvåCO3för att bilda kalciumvätekarbonat.

Träning

Krita, marmor och kalksten, de första två mineralerna och det steniga materialet det tredje, innehåller kalciumkarbonat och är av sedimentärt ursprung. De anses ha bildats av sedimentation av sniglar under miljontals år..

PH kan vara den viktigaste faktorn i bildandet 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.

Dessutom är många sötvattenalger kända för att bygga kalcitkristaller när de odlas i en kalciummättad miljö. Dessutom kan mikroalger orsaka utfällning av kalciumkarbonat.

Former av kalciumkarbonat

Bilderna nedan visar de tre huvudformerna eller polymorferna för kalciumkarbonat:

Kalciumkristall. Källa: Parent Géry [Public domain]
Aragonit kristall. Källa: Battistini Riccardo [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
Vateritkristaller. Källa: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Från topp till botten är polymorferna kalcit, aragonit och vaterit. Notera vid första anblicken skillnaden mellan dess kristallers morfologi (färgen är typisk för dess ursprung och egenskaper hos omgivningen).

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

Om prover av dessa tre polymorfer observeras under elektronmikroskopet, kommer deras kristaller (med gråtoner på grund av det faktum att tekniken inte tillåter färgupplösning), skulle samma morfologier hittas som i makroskopiska skalor; en överblick.

Bland dessa tre polymorfer är kalcit den mest förekommande och stabila, följt av aragonit och slutligen vaterit, den sällsynta av formerna av CaCO3

Applikationer

Industriell

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

Kalciumkarbonat används vid rening av järn. I form av kalk avlägsnar den svaveldioxiden som finns i metallen. Det används vid rening av sockerbetor. Det användes en gång som krita på tavlan, men har ersatts med gips för denna applikation.

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

Kalciumkarbonat används för att öka färgens täckningskapacitet. Det används som papperspåfyllningsmaterial eftersom det är billigare än träfiber och kan representera mer än 10% av papperet.

Läkare

Det används som ett antacida för att bekämpa gastrisk hyperaciditet och lindra matsmältningsbesvär. Det används som ett kosttillskott av kalcium och vid behandling och förebyggande av benskörhet. Det används vid behandling av hyperfosfatemi hos patienter med kronisk njursvikt..

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

Producerar en minskning av blodtrycket hos gravida kvinnor med högt blodtryck och preeklampsi, eftersom båda kan vara förknippade med en ökad efterfrågan på kalcium på grund av fostrets närvaro.

Andra

Kalciumkarbonat används i jordbruket som gödningsmedel och för att bekämpa markens surhet. Det används som konserveringsmedel, färghållare och uppstramande mat.

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

Referenser

  1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2019). Kalciumkarbonat. Återställd från: en.wikipedia.org
  3. Nationellt centrum för bioteknikinformation. (2019). Kalciumkarbonat. PubChem-databas., CID = 10112. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Kai-Yin Chong, Chin-Hua Chia och Sarani Zakaria. (2014). Polymorfer kalciumkarbonat vid temperaturreaktion. AIP Conference Proceedings 1614, 52; doi.org/10.1063/1.4895169
  5. Greg Watry. (1 november 2016). Upptäck hur kalciumkarbonatkristaller får styrka. Fördel med affärsmarknadsföring. Återställd från: rdmag.com
  6. Amerikanska element. (2019). Kalciumkarbonat. Återställd från: americanelements.com
  7. ElSevier. (2019). Kalciumkarbonat. ScienceDirect. Återställd från: sciencedirect.com
  8. Kemikaliebok. (2017). Kalciumkarbonat. Återställd från: chemicalbook.com

Ingen har kommenterat den här artikeln än.