Калцијум-карбонат

Кристална структура калцита

Калцијум-карбонат је хемијско једињење које припада групи неорганских соли. Молекуларна формула калцијум-карбоната је -{CaCO}-₃. Најчешћи облици калцијум-карбоната су кречњак, креда и мермер.

Добијање

Калцијум-карбонат се добија у реакцији између калцијум-хидроксида и угљене киселине. Може се добити и реакцијом између калцијумовог оксида и угљен-диоксида, или комбинација једног од ових једињења са једним од претходна два. Преко било које од испод написаних реакција може се добити калцијум-карбонат.

$Ca(OH{)}_2+H_{2}C{O}_3\to CaC{O}_3+2H_{2}O$

$Ca(OH{)}_2+C{O}_2\to CaC{O}_3+H_{2}O$

$CaO+H_{2}C{O}_3\to CaC{O}_3+H_{2}O$

$CaO+C{O}_2\to CaC{O}_3$

Калцијум-карбонат може се добити и на друге начине, нпр. у двогубој измени соли. Ова је реакција могућа зато што је калцијум-карбонат талог.

$Ca(N{O}_3{)}_2+N{a}_{2}C{O}_3\to CaC{O}_3+2NaN{O}_3$

Алтернативно, калцијум карбонат се може припремити из калцијум оксида. Вода се се додаје чиме се формира калцијум хидроксид, и затим се угљен диоксид проводи кроз тај раствор до би се исталожио жељени калцијум карбонат, који се у индустрији назива преципитираним калцијум карбонатом (-{PCC}-):

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2$

$\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3(\mathrm{v})+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Структура

Термодинамички стабилна форма -{CaCO}-₃ под нормалним условима је хексагонална -{β-CaCO}-₃, (минерал калцит). Друге форме се могу припремити, гушћа,(2,83 -{g/cc}-) орторомбна λ--{CaCO}-₃ (минерал аргонит) и μ--{CaCO}-₃, која се јавља као минерал ватерит. Арагонитна форма се може припремити преципитацијом на температурама изнад 85 °C, ватеритна форма се може припремити преципитацијом на 60 °C. Калцит садржи атоме калцијума координисане са 6 атома кисеоника, док су у арагониту они координисани са 9 атома кисеоника. The vaterite structure is not fully understood. Магнезијум карбонат -{MgCO}-₃ има калцитну структуру, док стронцијум и баријум карбонат (-{SrCO}-₃ и -{BaCO}-₃) попримају арагонитну структуру, што одражава њихове веће јонске радијусе.

Физичке особине

Калцијум-карбонат је прашкаста со беле боје. Ова је со нерастворљива у води. Приликом мешања са водом настаје талог.

Хемијске особине

Калцијум-карбонат са индикаторима реагује базно јер је база која га гради јача од киселине која га гради.

Реакције

Калцијум-карбонат може да реагује у свим хемијским реакцијама које су карактеристичне за карбонате (соли угљене киселине).

$CaC{O}_3+H_{2}S{O}_4\to CaS{O}_4+C{O}_2+H_{2}O$

Сумпорна киселина је јача од угљене киселине (као и све остале неорганске киселине) и зато може да је истисне из њених соли. Пошто је угљена киселина веома непостојана, она се одмах распада на угљен-диоксид и воду. У реакцији се добија и одговарајућа со калцијума (у овом случају калцијум-сулфат).

$CaC{O}_3\to CaO+C{O}_2$

На температурама од око 825 °C калцијум-карбонат се распада на угљен-диоксид и калцијум-оксид.

$CaC{O}_3+N{a}_{2}S{O}_4\to CaS{O}_4+N{a}_{2}C{O}_3$

Оба реакција зобе се двогуба измена соли. Двогуба измена соли је могућа само ако настаје слаборастворно једињење или гас (у овом случају, настаје талог - калцијум-карбонат).

Ако се на калцијум-карбонат дода воде и угљен-диоксида, доћи ће до реакције и наградиће се калцијум-хидрогенкарбонат.

$CaC{O}_3+C{O}_2+H_{2}O\to Ca(HC{O}_3{)}_2$

Калцијум-карбонат је електролит. Испод је написана реакција електролитичке дисоцијације калцијум-карбоната.

$CaC{O}_3\to C{a}^{2+}+C{O}_3^{2-}$

Примена

Примењује се у медицинске сврхе као антацид (неутралише киселину у желуцу). Користи се и у производњи школских креда заједно са калцијум-сулфатом. Велика је и примена калцијум-карбоната у грађевинарству. Користи се сам по себи (нпр. мермер) или као један од састојака цемента. У керамици калцијум-карбонат је користан јер се његов прах користи као један од главних састојака у праху за глазуру.

Индустријске примене

Главна употреба калцијум карбоната је у грађевинској индустрији, било као грађевински материјал или као агрегат кречњака за изградњу путева или као састојак цемента или као полазни материјал за припрему грађевинског кречњака печењем у пећи. Међутим, због старења углавном узрокованог киселим кишама, калцијум карбонат (у виду кречњака) се више самостално не користи у грађевинарству, већ једино као сировина/примарна супстанца за грађевинске материјале.

Калцијум карбонат се исто тако користи у пречишћавању гвожђа из руде гвожђа у високим пећима. Карбонат се -{in situ}- преводи у калцијум оксид, који формира троску са различитим присуством нечистоћа, и издваја се из пречишћеног гвожђа.

У нафтној индустрији, калцијум карбонат се додаје у флуиде за бушење као средство за формационо премошћавање и заптивање филтерског колача; он је такође отежавајући материјал који повећава густину флуида за бушење да би се контролисао притисак у бушотини. Калцијум карбонат се додаје у пливачке базене, као средство за корекцију -{pH}- вредности ради одржавања алкалинитета и уравнотежавање киселих својстава дезинфекционог агенса.

Он се исто тако користи као сировина у рафинирању шећера из шећерне репе. Он се калцинира у пећи са антрацитом да би се формирао калцијум оксид и угљен диоксид. Овај термички обрађени кречњак се затим гаси у слаткој води да би се произвела суспензија калцијум хидроксида за преципитацију нечистоћа у сировом соку током карбонације.

Калцијум карбонат је традиционално био главна компонента креде за писање на табли. Међутим, модерна креда се углавном састоји од гипса, хидратисаног калцијум сулфата -{CaSO₄·2H₂O}-. Калцијум карбонат је главни извор за раст биокамена. Исталожени калцијум карбонат (-{PCC}-), у предиспергованом облику се често користи као пунилачки материјал за израду латекс рукавица ради остваривања максималне уштеде на материјалу и снижења производних трошкова.

Налажење у природи

Геолошки извори

Калцијум-карбонат се може у природи наћи у разним минералима заједно са другим солима, нпр. у доломиту ($MgC{O}_{3}xCaC{O}_3$). Шаблон:Галерија

Биолошки извори

Љуске јаја, оклоп пужева и већина морских шкољки се углавном састоје од калцијум карбоната и могу се користити као индустријски извори те хемикалије. Шкољке острига су недавно препознате као извор прехрамбеног калцијума. Оне су исто тако практични индустријски извор. Тамнозелена вегетација као што су брокуле и кељ садрже знатне количине прехрамбеног калцијум карбоната, међутим то није практичан индустријски извор.

Ванземаљски извори

Изван Земље, поздана евиденција сугерише да је калцијум карбонат присутан на Марсу. Знаци калцијум карбоната су детектовани на више локација (посебно у Гусевом и Хајгенсовом кратеру). То пружа извесну евиденцију о ранијем присуству течне воде.

Види још

• Кречна вода

Литература

• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book

Спољашње везе

• Шаблон:ICSC
• Шаблон:PubChemLink
• АТЦ класификација: Шаблон:ATC and Шаблон:ATC
• -{The British Calcium Carbonate Association – What is calcium carbonate Шаблон:Wayback}-
• -{CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Calcium Carbonate}-