CANXI CACBONAT: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, SỰ HÌNH THÀNH, CÔNG DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các canxi cacbonat là một hợp chất vô cơ có công thức hóa học là CaCO ₃ . Nó chủ yếu được tìm thấy trong các khoáng chất như canxit và aragonit. Nó cũng tạo nên đá vôi, một loại đá trầm tích chứa khoáng vật canxit.

Cacbonat kim loại quan trọng này thu được trong công nghiệp bằng cách khai thác và nghiền các khoáng chất chứa nó; đá cẩm thạch được sử dụng chủ yếu cho mục đích này. Một quá trình khác nằm trong việc sử dụng canxi oxit, được chuyển hóa thành canxi hydroxit, kết tủa canxi cacbonat từ nó bằng cách thêm cacbon đioxit. Bằng cách này thu được các tinh thể có kích thước đa dạng.

Vỏ ốc có thành phần chủ yếu là canxi cacbonat. Nguồn: Pixabay.

Vỏ trai, vỏ trứng và vỏ hàu có mặt cũng có thể được sử dụng để sản xuất CaCO ₃ công nghiệp ở quy mô nhỏ.

Canxi cacbonat có trong đá vôi được hòa tan bởi cacbon điôxít trong nước, tạo ra canxi bicacbonat. Hành động này có thể gây ra các hang động và là nguyên nhân gây ra kiềm hóa nước; sự kiện có tầm quan trọng lớn trong việc duy trì sự sống trong đó.

Nó đã được sử dụng trong việc xây dựng và hoàn thiện các tác phẩm điêu khắc; ví dụ về điều này là Parthenon ở Athens, Nhà thờ Krakow, và tác phẩm điêu khắc của Abraham Lincoln ở Washington. Tuy nhiên, tính dễ bị mưa axit của nó đã làm giảm việc sử dụng nó trong xây dựng.

Canxi cacbonat đã có nhiều ứng dụng trong công nghiệp như một vật liệu phụ nhựa và giấy. Trong y học, nó đã được sử dụng để kiểm soát độ axit của dạ dày; như một chất bổ sung canxi trong chế độ ăn uống; để kiểm soát phosphate huyết ở bệnh nhân suy thận mãn tính, v.v.

Kết cấu

Cấu trúc tinh thể CaCO3 được biểu diễn bằng mô hình lấp đầy không gian. Nguồn: CCoil

Công thức của canxi cacbonat, CaCO ₃ , chỉ ra rằng tỷ lệ của Ca ^{2+ so với} các ion CO ₃ ^2- là 1: 1; nghĩa là, đối với mỗi Ca ²⁺ có một đối CO ₃ ^2- tương tác tĩnh điện với nó. Do đó, liên kết ion kết thúc việc sắp xếp các ion này để tạo thành các mẫu cấu trúc xác định một tinh thể.

Hình ảnh trên cho thấy cấu trúc của CaCO ₃ . Các quả cầu màu xanh lá cây tương ứng với các cation Ca ²⁺ , và các quả cầu màu đỏ và đen tương ứng với các anion CO ₃ ^2- . Lưu ý rằng cấu trúc dường như được tạo thành từ nhiều lớp: một lớp là canxi và lớp kia là cacbonat; có nghĩa là nó kết tinh thành một cấu trúc lục giác nhỏ gọn.

Pha lục giác này (β-CaCO ₃ ) tương ứng với một dạng đa hình. Có hai hình khác: hình thoi (λ-CaCO ₃ ) và hình lục giác thậm chí dày đặc hơn (μ-CaCO ₃ ). Hình ảnh dưới đây giúp hình dung rõ hơn về hình lục giác hạnh phúc:

Cấu trúc lục phương của canxit. Nhà vật liệu học tại Wikipedia tiếng Anh

Tuy nhiên, tùy thuộc vào nhiệt độ (và đối với muối này ở mức độ thấp hơn áp suất) các ion trong dao động của chúng sẽ điều chỉnh lại các cấu trúc khác; đây là những đa hình đã được đề cập (β, λ và μ).

Vì chúng nghe có vẻ như chúng không được biết đến nhiều, trừ khi chúng được đề cập với tên khoáng vật học của chúng trong một phần trong tương lai.

Độ cứng của protein

Các tinh thể CaCO ₃ không đơn độc: chúng có thể chứa các tạp chất như các cation kim loại khác tạo màu cho chúng; hoặc protein, kết hợp một chất nền hữu cơ mà theo một cách nào đó góp phần vào độ cứng tự nhiên của nó.

Protein làm giảm sức căng mà các tinh thể chịu áp lực hoặc va chạm với nhau. Làm sao? Khi được kẹp giữa các tấm, hoạt động như thể nó là một "tấm đệm" (tương tự như bộ gạch-xi-măng-gạch).

Đó là lý do tại sao hợp chất hoặc khoáng chất này tương thích sinh học, và không có gì đáng ngạc nhiên khi nó là một phần của móng tay, vỏ sò, vỏ sò hoặc xương của nhím. Nó đã là một nguồn cảm hứng cho những người tận tâm phát triển vật liệu mới.

Tính chất

Vài cái tên khác

-Aragonite

-Calcite

-Volterito

-Sữa kitin

-Bảng trắng

-Đá hoa

Khối lượng phân tử

100,086 g / mol.

Mô tả vật lý

Dạng bột màu trắng không mùi.

Nếm thử

Dạng phấn, không vị.

Điểm nóng chảy và sôi

Nó bị phân hủy bởi vì nó giải phóng CO ₂ trước khi nó tan chảy hoặc sôi.

Độ hòa tan

Thực tế không tan trong nước và rượu. Nó hòa tan sủi bọt trong axit axetic và axit clohydric loãng. Tuy nhiên, hydroxit làm giảm khả năng hòa tan của nó. Trong khi đó, muối amoni và carbon dioxide làm tăng khả năng hòa tan của canxi cacbonat trong nước.

Tỉ trọng

2,7 đến 2,95 g / cm ³ .

Sự phân hủy

Khoảng 825 ºC, nó phân hủy thành canxi oxit (vôi sống) và carbon dioxide (CO ₂ ).

độ pH

8 đến 9

Chỉ số khúc xạ

-1,7216 ở 300 nm và 1,6584 ở 589 nm (canxit).

-1,5145 ở 300 nm và 1,4864 ở 589 nm (aragonit).

Không tương thích

Với axit, phèn và muối amoni.

Entanpi của nhiệt hạch

36 kJ / mol ở 800 ° C (canxit).

Độ hòa tan Sản phẩm Hằng số

3,36 · 10 ^-9 ở 25 ° C.

Độ cứng

-3,0 (canxit)

-3,5 - 4,0 (aragonit) trên thang Mohs.

Chuyển pha

Aragonite có thể di căn và biến đổi thành canxit không thể đảo ngược khi nung nóng trong không khí khô ở 400ºC.

Phản ứng

Canxi cacbonat phản ứng với axit, giải phóng carbon dioxide, ion canxi và nước.

Canxi cacbonat kết hợp với nước bão hòa với cacbon điôxít, tương đương với axit cacbonic (H ₂ CO ₃ ), tạo thành canxi bicacbonat.

Đào tạo

Đá phấn, đá cẩm thạch và đá vôi, hai khoáng chất đầu tiên và vật liệu đá thứ ba, chứa canxi cacbonat và có nguồn gốc trầm tích. Chúng được cho là được hình thành do sự lắng đọng của ốc sên qua hàng triệu năm.

Độ pH có thể là yếu tố quan trọng nhất trong việc hình thành các đa hình ở nhiệt độ 24ºC. Vaterite là sản phẩm chính trong khoảng pH từ 8,5 đến 10; aragonit ở pH 11; và canxit ở pH> 12.

Ngoài ra, nhiều loài tảo nước ngọt được biết là có khả năng hình thành các tinh thể canxit khi được nuôi trong môi trường bão hòa canxi. Hơn nữa, vi tảo có khả năng gây ra sự kết tủa canxi cacbonat.

Các dạng canxi cacbonat

Những hình ảnh dưới đây sẽ cho thấy ba dạng hoặc đa hình chính của canxi cacbonat:

Tinh thể canxit. Nguồn: Parent Géry

Tinh thể Aragonit. Nguồn: Battistini Riccardo

Tinh thể Vaterit. Nguồn: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Từ trên xuống dưới là các khối đa hình canxit, aragonit và vaterit. Thoạt nhìn, hãy lưu ý sự khác biệt giữa hình thái của các tinh thể (màu sắc đặc trưng cho nguồn gốc và đặc điểm của môi trường xung quanh nó).

Vaterite đục hơn canxit, thậm chí còn trở nên trong suốt hoàn toàn (spar Iceland) và do đó đã được sử dụng trong các ứng dụng trang sức và quang học. Trong khi đó, các tinh thể aragonit giống như những khối nguyên khối nhỏ kéo dài.

Nếu các mẫu của ba hình đa hình này được quan sát dưới kính hiển vi điện tử, các tinh thể của chúng (với tông màu xám do thực tế là kỹ thuật không cho phép phân giải màu), các hình thái tương tự sẽ được tìm thấy như trong quy mô vĩ mô; nghĩa là bằng mắt thường.

Trong số ba dạng đa hình này, canxit là phổ biến và ổn định nhất, tiếp theo là aragonit, và cuối cùng là vaterit, dạng hiếm nhất của CaCO ₃

Các ứng dụng

Công nghiệp

Canxi cacbonat làm tăng khả năng chống xoắn và kéo của cao su tổng hợp và tự nhiên, duy trì tính linh hoạt của nó. Nó được sử dụng trong ngành xây dựng như một thành phần của xi măng và là nguyên liệu thô cho vôi. Việc sử dụng nó đã bị giảm vì nó bị hư hỏng do mưa axit.

Canxi cacbonat được sử dụng trong quá trình tinh chế sắt. Ở dạng vôi, nó loại bỏ lưu huỳnh đioxit có trong kim loại. Nó được sử dụng để làm sạch đường từ củ cải đường. Nó đã từng được sử dụng làm phấn bảng đen, nhưng đã được thay thế bằng thạch cao cho ứng dụng này.

Canxi cacbonat được trộn với bột trét được sử dụng trong việc lắp đặt kính. Đất được sử dụng làm vật liệu độn trong màng vi xốp được sử dụng trong tã giấy. Nó cũng được sử dụng như một vật liệu phụ trong chất dẻo như PVC. Ngoài ra, nó làm tăng độ bền của nhựa.

Canxi cacbonat được sử dụng để tăng khả năng che phủ của sơn. Nó được sử dụng làm nguyên liệu làm giấy vì nó rẻ hơn sợi gỗ và có thể chiếm hơn 10% lượng giấy.

Nhiêu bác sĩ

Nó được sử dụng như một loại thuốc kháng axit để chống lại sự tăng tiết dịch vị và giảm chứng khó tiêu. Nó được sử dụng như một chất bổ sung canxi trong chế độ ăn uống và trong điều trị và phòng ngừa loãng xương. Nó được sử dụng trong điều trị tăng phosphat máu ở bệnh nhân suy thận mãn tính.

Nó đã được sử dụng để giảm tác dụng không mong muốn của các chất ức chế protease được sử dụng trong điều trị HIV, với việc giảm tiêu chảy ở bệnh nhân.

Nó làm giảm huyết áp ở phụ nữ mang thai bị tăng huyết áp và tiền sản giật, vì cả hai đều có thể liên quan đến việc tăng nhu cầu canxi do sự hiện diện của thai nhi.

Khác

Canxi cacbonat được sử dụng trong nông nghiệp như một loại phân bón và để chống lại độ chua trong đất. Nó được sử dụng như một chất bảo quản, giữ màu và làm cứng thực phẩm.

Ngoài ra, nó là một thành phần trong kem đánh răng, và đóng vai trò như một chất mài mòn ở dạng bột trong việc làm sạch và rửa.

Người giới thiệu

1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ. (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
2. Wikipedia. (2019). Canxi cacbonat. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
3. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (2019). Canxi cacbonat. Cơ sở dữ liệu PubChem., CID = 10112. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Kai-Yin Chong, Chin-Hua Chia và Sarani Zakaria. (2014). Polymorphs Canxi cacbonat về phản ứng nhiệt độ. Kỷ yếu Hội nghị AIP 1614, 52; doi.org/10.1063/1.4895169
5. Greg Watry. (Ngày 1 tháng 11 năm 2016). Khám phá cách tinh thể canxi cacbonat có được sức mạnh. Tiếp thị Kinh doanh Lợi thế. Được khôi phục từ: rdmag.com
6. Yếu tố Mỹ. (2019). Canxi cacbonat. Phục hồi từ: americanelements.com
7. ElSevier. (2019). Canxi cacbonat. ScienceDirect. Phục hồi từ: sciricalirect.com
8. Sách Hóa chất. (2017). Canxi cacbonat. Phục hồi từ: Chemicalbook.com