Struttura del carbonato di calcio, proprietà, formazione, usi

Lui carbonato di calcio È un composto inorganico la cui formula chimica è Caco₃. Si trova principalmente in minerali come calcite e aragonite. Allo stesso modo, la calcare compone, una roccia sedimentaria in cui è presente il minerale di calcita.

Questo importante carbonato metallico è ottenuto industrialmente mediante estrazione e macinazione dei minerali che lo contengono; A tal fine, il marmo viene utilizzato principalmente. Un altro processo sta nell'uso dell'ossido di calcio, che diventa idrossido di calcio, precipitando il carbonato di calcio mediante l'aggiunta di anidride carbonica. In questo modo i cristalli sono ottenuti da una vasta gamma di dimensioni.

Il guscio di lumaca è composto principalmente da carbonato di calcio. Fonte: Pixabay.

Possono anche essere utilizzati per la produzione industriale Caco₃, In piccola scala, i gusci delle vongole, i gusci d'uovo e i gusci di ostriche in cui è presente.

Il carbonato di calcio presente in calcare è sciolto per anidride carbonica in acqua, generando bicarbonato di calcio. Questa azione può causare le caverne ed è una causa dell'alcalinizzazione dell'acqua; Evento di grande importanza nel mantenimento della vita in esso.

È stato utilizzato nella costruzione e nell'elaborazione delle sculture; Esempi di questo sono il partner di Atene, la Cattedrale di Cracovia e la scultura di Abraham Lincoln a Washington. Tuttavia, la sua suscettibilità alla pioggia acida ha ridotto il suo uso nella costruzione.

Il carbonato di calcio ha avuto più applicazioni nel settore come materiale di riempimento in plastica e carta. In medicina è stato usato per controllare l'acidità gastrica; come integratore di calcio dietetico; Per controllare la fosfazia nei pazienti con insufficienza renale cronica, ecc.

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Struttura

Struttura cristallina Chanco3 rappresentata con un modello di riempimento dello spazio. Fonte: ccoil [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

La formula del carbonato di calcio, Caco₃, indica che la proporzione tra ioni Ca²⁺ e co₃^2- È 1: 1; cioè, per ogni CA²⁺ C'è un CO₃^2- della controparte che interagisce elettrostáticamente con lui. Pertanto, il legame ionico finisce per avere questi ioni per formare modelli strutturali che definiscono un cristallo.

Nell'immagine superiore viene mostrata la struttura del caco₃. Le sfere verdi corrispondono ai cationi CA²⁺, e le sfere rosse e nere agli anioni di CO₃^2-. Si noti che la struttura sembra essere formata da più strati: uno di calcio e un altro di carbonato; il che significa che cristallizza in una struttura esagonale compatta.

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Questa fase esagonale (β-caco₃) Corrisponde a un polimorfo. Ce ne sono altri due: ortorrombic (λ-caco₃) e un esagonale ancora più denso (μ-caco₃). L'immagine inferiore aiuta a visualizzare meglio il buon esagono:

Struttura esagonale della calcite. MaterialScientist presso l'inglese Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

Tuttavia, a seconda della temperatura (e per questo sale la pressione) gli ioni nelle loro vibrazioni sono riadattati ad altre strutture; Questi sono i polimorfi di cui sopra (β, λ e μ).

Poiché il suono non sono ben noti, a meno che non vengano menzionati con i loro nomi mineralogici in una sezione successiva.

Durezza proteica

I cristalli di Caco₃ Non sono soli: possono ospitare impurità come altri cationi di metallo che li tinano nei colori; O proteine, incorporando una matrice organica che in qualche modo contribuisce alla sua naturale durezza.

Le proteine ​​riducono la tensione sperimentata dai cristalli l'uno dall'altro prima di una pressione o di un impatto. COME? Quando si intervallano tra i cristalli, si comportano come se fosse un "pad" (simile al mid-cement-lady).

Ecco perché questo composto o minerale è biocompatibile e non è sorpreso che faccia parte di unghie, gusci marini, conchiglie o ossa dei ricci. È stata una fonte di ispirazione per coloro che sono dedicati allo sviluppo di nuovi materiali.

Proprietà

Altri nomi

-Aragonite

-Calcito

-Volterite

-Latte di calcio

-Lavagna

-Marmo

Massa molare

100.086 g/mol.

Descrizione fisica

WC di polvere bianca.

Gusto

Simile al gesso, insapore.

Fusion e bollitura

Si rompe perché rilascia co₂ prima ancora di scioglimento o bollitura.

Solubilità

Praticamente insolubile in acqua e alcol. È sciolto con effervescenza in acidi acetici e cloridrato diluiti. Idrossidi tuttavia, riducono la loro solubilità. Nel frattempo, i sali di ammonio e l'anidride carbonica aumentano la solubilità del carbonato di calcio in acqua.

Densità

Da 2,7 a 2,95 g/cm³.

Decomposizione

Circa 825 ºC è suddiviso in ossido di calcio (calce) e anidride carbonica (CO₂).

ph

8 a 9

Indice di rifrazione

-1.7216 a 300 nm e 1.6584 a 589 nm (Calcita).

-1.5145 a 300 nm e da 1.4864 a 589 nm (Aragonite).

Incompatibilità

Con acidi, sali di alluminio e ammonio.

Entalpia di fusione

36 kJ/mol a 800 ºC (calcite).

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Costante del prodotto di solubilità

3.36 · 10^-9 a 25 ºC.

Durezza

-3.0 (calcite)

-3.5 - 4.0 (Aragonite) sulla scala MOHS.

Transizioni di fase

L'Aragonite è metastabile e cambia irreversibilmente in calcite quando la riscalda in aria secca a 400 ºC.

Reattività

Il carbonato di calcio reagisce con gli acidi, rilasciando anidride carbonica, calcio ionico e acqua.

Il carbonato di calcio è combinato con acqua satura con anidride carbonica, equivalente all'acido carbonico (H₂Co₃), Per formare il bicarbonato di calcio.

Formazione

Il gesso, il marmo e il calcare, i primi due minerali e un materiale roccioso il terzo, contengono carbonato di calcio e sono di origine sedimentaria, si ritiene che siano formati dalla sedimentazione delle lumache per milioni di anni.

Il pH potrebbe essere il fattore più importante nella formazione di polimorfi a una temperatura di 24 ° C. La Vaterita è il prodotto principale in una gamma di pH tra 8,5 e 10; L'Aragonite è pH 11; e la calcite a pH> 12.

È anche noto che molte alghe d'acqua dolce costruiscono cristalli di calcite quando crescono in un ambiente saturo di calcio. Inoltre, le microalghe sono in grado di causare precipitazioni di carbonato di calcio.

Forme di carbonato di calcio

Nelle immagini sottostanti, le tre forme o polimorfi principali verranno mostrati per il carbonato di calcio:

Calcita Crystal. Fonte: genitore géry [dominio pubblico] Cristallo di aragonite. Fonte: Battistini Riccardo [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)] Cristalli Vaterita. Fonte: Rob Lavinsky, Irocks.Com-CC-BY-SA-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

Dall'alto verso il basso ci sono i polimorfi calcite, aragonite e Vaterita. Nota la differenza tra la morfologia dei loro cristalli (il colore è tipico delle sue origini e delle sue caratteristiche dei suoi ambienti).

La Vaterita è più opaca della calcite, quest'ultima diventa persino completa. Nel frattempo, i cristalli di Aragonite assomigliano a piccoli monoliti allungati.

Se si osservano campioni di questi tre polimorfi al microscopio elettronico, i loro cristalli (di toni grigi perché la tecnica non consente la risoluzione del colore), le stesse morfologie si trovano come nelle scale macroscopiche; cioè a prima vista.

Tra questi tre polimorfi, la calcite è la più abbondante e stabile, seguita dall'Aragonite, e infine dalla Vaterita, la più rara delle forme del Caco₃

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Applicazioni

Industriali

Il carbonato di calcio aumenta la resistenza alla torsione e alla trazione della gomma sintetica e naturale, mantenendo la sua flessibilità. Viene utilizzato nel settore delle costruzioni come ingrediente di cemento e come materia prima per la calce. Il suo uso è stato ridotto perché è danneggiato dalla pioggia acida.

Il carbonato di calcio viene utilizzato nella purificazione del ferro. Sotto forma di calce elimina l'anidride dello zolfo presente nel metallo. Viene utilizzata la purificazione dello zucchero di barbabietola. È stato usato come gesso per l'ardesia, ma è stato sostituito dall'intonaco per questa applicazione.

Il carbonato di calcio è miscelato con lo stucco usato nel posizionamento del vetro. Il terreno viene utilizzato come materiale di riempimento nel film microporoso utilizzato nei pannolini. Viene anche usato come materiale di riempimento in materie plastiche come il PVC. Inoltre, la forza della plastica aumenta.

Il carbonato di calcio viene utilizzato per aumentare la capacità di copertura dei dipinti. È usato come materiale di riempimento della carta perché è più economico della fibra di legno, essendo in grado di rappresentare oltre il 10% della carta.

Medici

È usato come antiacido per combattere l'iperacidità gastrica e alleviare l'indigestione. Viene usato come integratore di calcio dietetico e nel trattamento e nella prevenzione dell'osteoporosi. È usato nel trattamento dell'iperfosfazia in pazienti con insufficienza renale cronica.

È stato usato per ridurre gli effetti indesiderati degli inibitori della proteasi utilizzati nel trattamento dell'HIV, osservando in pazienti una riduzione della diarrea.

Produce una diminuzione della pressione sanguigna nelle donne in gravidanza con ipertensione e preeclampsia, poiché entrambi potrebbero essere associati ad un aumento della domanda di calcio a causa della presenza fetale.

Altri

Il carbonato di calcio viene utilizzato in agricoltura come fertilizzante e per combattere l'acidità del terreno. Viene usato come conservante, fermo di colore e ritmo di cibo.

Inoltre, è un ingrediente del dentifricio e funge da abrasivo nella polvere nella pulizia e nel lavaggio.

Riferimenti

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