Кальций корбанаты
Кальций карбонаты — химиялық қосылыс, формуласы - CaCO3. Бұл тау жыныстарында кальцит және арагонит минералдары ретінде көп кездесетін қарапайым зат. Кальций карбонаты ауылшаруашылық әктің белсенді ингредиенті болып табылады және кермек судағы кальций иондары карбонат иондарымен әрекеттесіп, әк түзу кезінде пайда болады. Ол кальций қоспасы немесе антацид ретінде медицинада қолданылады, бірақ шамадан тыс тұтыну - гиперкальциемия мен ас қорыту проблемаларын тудыруы мүмкін. [1]
Химиялық қасиеттері
Кальций карбонаты басқа карбонаттарға тән қасиеттерге ие. Олар ішінде:
- қышқылдармен әрекеттеседі, көмірқышқыл газын шығарады (техникалық тұрғыдан қарағанда, көмір қышқылы, бірақ CO2 және H2O ға дейін тез ыдырайды):
- CaCO3 + 2H+ → Ca2+ + CO2 + H2O
- қыздыру кезінде көмірқышқыл газын бөледі немесе күйдіру (840°C-тан жоғары) CaCO3 жағдайында ), әдетте сөндірілмеген әк деп аталатын кальций оксидін түзеді, реакция энтальпиясы 178 кДж/моль:
- CaCO3 → CaO + CO2
Кальций карбонаты көмірқышқыл газымен қаныққан сумен реакцияға түскен кезде кальций гидрокорбанатын түзеді
- CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
Бұл реакция каверналарды құрайтын карбонатты тау жыныстарының эрозиясында маңызды.
Кальций карбонатының ерекше түрі - гексагидрат, икаит, CaCO3·6H2O.Икаит тек 8°C-тан төмен температурада тұрақты.
Дайындау
Өнеркәсіпте қолданылатын кальций карбонатының басым бөлігі тау-кен немесе карьерлерді қазу арқылы өндіріледі.
Балама ретінде кальций карбонаты кальций оксидінен алынады. Кальций гидроксидін алу үшін су қосылады, содан кейін көмірқышқыл газы қосылғанда, кальций корбонаты тұнба бөлінеді: [2]
- СаО + Н2O → Са(ОН)2
- Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + Н2O
Құрылымы
Қалыпты жағдайда CaCO3-тің термодинамикалық тұрақты формасы - алтыбұрышты β-CaCO3 (минералды кальцит).[3] Сонымен қатар, Ватерит минералы ретінде кездесетін орторомбиялық λ-CaCO3 (арагонит минералы) және алтыбұрышты μ-CaCO3 тығыз (2,83 г/см3) формалар кездесуі мүмкін.[3] Кальцитте алты оттегі атомымен үйлестірілген кальций атомдары бар, арагонитте олар тоғыз оттегі атомымен үйлеседі.[3]
Пайда болуы
Геологиялық көздер
Кальцит, арагонит және ватерит - кальций карбонатының таза минералдары. Негізінен кальций карбонаты болып табылатын, өнеркәсіпте маңызды тау жыныстарына әктас, бор, мәрмәр және травертин жатады.
Биологиялық көздер
Жұмыртқа қабықтары, ұлулардың қабықтары және теңіз қабықтарының көпшілігінде негізінен кальций карбонаты бар және оларды химикаттың өнеркәсіптік көзі ретінде пайдалануға болады [5]. Брокколи мен Кале сияқты қара-жасыл көкөністерде диеталық түрде кальций карбонаты көп, бірақ оларды кальций карбонатының өнеркәсіптік көзі ретінде қолдануға мүмкін емес.[6]
Жерден тыс
Жерден тыс жерде Марста кальций карбонатының бар екендігі туралы нақты дәлелдер бар. Кальций карбонатының белгілері Марстың бірнеше жерлерінде табылды (Гусев пен Гюйгенс кратерлерінде). Бұл арқылы ол жерлерде бұрын су болғанына куә бола аламыз.[7][8]
Геология
Карбонат геологиялық жағдайда жиі кездеседі және көміртектің үлкен резервуары болып табылады. Кальций карбонаты арагонит, кальцит және доломит түрінде кездеседі. Карбонатты минералдар тау жыныстарының түрлерін құрайды: әктас, бор, мәрмәр, травертин, туф және басқалар.
Жылы, мөлдір тропикалық суларда маржандар суы суық полюстерге қарағанда көбірек болады. Кальций карбонатын бөлетін ағзалар, соның ішінде планктондар, маржан балдырлары, губкалар, брахиоподтар, эхинодермалар, бриозоа және моллюскалар әдетте күн сәулесі мен сүзілетін тағам көбірек болатын таяз су орталарында кездеседі. Суық су карбонаттары жоғары ендіктерде бар, бірақ өсу жылдамдығы өте баяу. Кальцификация процестері мұхиттың қышқылдануымен өзгереді.
Қолданыс
Құрылыс
Кальций карбонатының негізгі қолданылуы құрылыс өнеркәсібінде құрылыс материалы ретінде немесе жол құрылысына арналған әктас толтырғышы , цементтің ингредиенті ретінде қолданылады. Алайда, негізінен қышқыл жаңбыр әсерінен болатын ауа-райының бұзылуына байланысты [9] кальций карбонаты (әктас түрінде) енді құрылыс мақсаттарында өз бетімен емес, тек құрылыс материалдары үшін шикізат ретінде пайдаланылады.
Кальций карбонаты, темір кенінен темір алуға да қолданылады. Карбонат кальций оксидіне кальциленіп, темірден басқа заттармен бірігіп, қож құрады
Денсаулық және диета
Кальций карбонаты асқазан ауруларына қарсы, арзан диеталық кальций қоспасы ретінде кеңінен қолданылатын антацид[10], сонымен қатар фармацевтика өнеркәсібінде таблеткалар мен басқа да фармацевтикалық препараттар үшін инертті сүзгі ретінде қолданылады.
Кальций карбонаты кальций оксиді, сондай-ақ тіс пастасы өндірісінде және органикалық өнімдерде немесе олармен бірге пайдаланылған кезде тағамдық консервант, түс ұстағыш ретінде пайдаланылады. [11]
Ауыл шаруашылығы
Ауылшаруашылық әк, ұнтақ бор немесе әктас, қышқыл топырақты бейтараптандырудың арзан әдісі ретінде қолданылады, оны өсімдік отырғызуға жарамды етеді. [12]
Тұрмыс
Кальций карбонаты - көптеген тұрмыстық тазалау ұнтақтарының негізгі ингредиенті болып табылады.
Ерігіштік
Әртүрлі CO2 қысымымен
| P CO 2 (атм) | рН | [Ca 2+ ] (моль/л) |
|---|---|---|
| 10 −12 | 12.0 | 5.19 * 10-3 |
| 10 −10 | 11.3 | 1.12 * 10-3 |
| 10 −8 | 10.7 | 2.55 * 10-4 |
| 10 −6 | 9.83 | 1.20 * 10-4 |
| 10 −4 | 8.62 | 3.16 * 10-4 |
| 3.5 * 10-4 | 8.27 | 4.70 * 10-4 |
| 10 −3 | 7.96 | 6.62 * 10-4 |
| 10 −2 | 7.30 | 1.42 * 10-3 |
| 10 −1 | 6.63 | 3.05 * 10-3 |
| 1 | 5.96 | 6.58 * 10-3 |
| 10 | 5.30 | 1.42 * 10-2 |