炭酸カルシウム (CaCO3) は、カルシウム、炭素、酸素。通常の温度と圧力の下では、この二原子化学物質は細かい白い粉末のように見え、ほとんど無味無臭です.
物理的説明
炭酸カルシウムは白色の無臭の粉末で、無色の結晶の形をとることさえあります.水にほとんど溶けず、岩石に含まれています。石灰岩を採掘すると、粉砕された炭酸カルシウムが得られます。抽出されると、炭酸塩は高度の純度を保持し、微粉末またはスラリーとして使用することができます。沈殿炭酸カルシウムは、ソルベイ手順の副産物であるか、または石灰岩を酸化カルシウムに分解し、それを再炭化することによって工業的に製造されます (これは炭酸ナトリウムの製造に使用されます)。純度に関しては、沈降炭酸カルシウムは粉砕炭酸カルシウムよりも優れています.
炭酸カルシウムは、卵の殻、腹足類の殻、貝殻の骨格、真珠の主成分です。貝の骨や真珠にも含まれています。炭酸カルシウムは、硬水のカルシウムイオンが炭酸イオンと結合して石灰スケールを形成することによって生成されます。カルシウム サプリメントや制酸剤としての医学的用途にもかかわらず、過度の使用は高カルシウム血症や消化器系の問題を引き起こす可能性があります.
炭酸カルシウムの化学的性質
分子量:100.09 g/mol
水素結合供与体の数:0
水素結合受容体の数:3
回転可能な結合の数:0
重い原子の数:5
同位体原子の数:0
炭酸カルシウムの種類
カルサイト、アラゴナイト、バテライトは、地殻に見られる炭酸カルシウムの 3 つの多形体です。
方解石
方解石は、炭酸カルシウムの中で最も溶解性が低く、安定性が最も低い形態です。石灰岩や大理石などの堆積岩、変成岩、火成岩に見られる鉱物です。建築、農業、製薬など、多くの分野で広く使用されています。
バテライト
バテライトは六角形をしています。方解石やアラゴナイトよりも安定性は劣りますが、これらの鉱物よりも溶解度が高くなります。泉、有機組織、尿路結石、胆石、植物など、自然界のさまざまな場所に見られます。再生薬やパーソナルケア製品に使用されています。
アラゴナイト
アラゴナイトは方解石よりも溶けやすく、不安定です。淡水環境と海洋環境の両方で生物学的および物理的プロセスによって形成されます。アラゴナイトは海の生物多様性を養い、pH レベルを抑えるのに役立ちます。廃水から亜鉛、コバルト、鉛などの汚染物質を除去します。
炭酸カルシウムの構造
典型的な状況では、六方晶 -CaCO3 結晶構造が熱力学的に最も安定しています。炭酸カルシウム（鉱物方解石）の構造。密度の高い (2.83 g/cm3) 斜方晶 -CaCO3 (アラゴナイトに見られる) や六方晶 -CaCO3 (バテライトに見られる) など、他の形態の炭酸カルシウムが生成される可能性があります。アラゴナイトは摂氏 85 度を超える温度で沈殿することによって形成される可能性があり、バテライトは摂氏 60 度未満の温度で沈殿することによって形成される可能性があります。方解石のカルシウム原子は、6 つの酸素原子によって結合されています。アラゴナイトのカルシウム原子は、9 個の酸素原子と結合しています。方解石は、6 つの酸素原子と配位したカルシウム原子で構成されています。バテライトの構造はまだ完全にはわかっていません。炭酸ストロンチウム (SrCO3) と炭酸バリウム (BaCO3) はどちらも方解石構造を受け入れますが、炭酸マグネシウム (MgCO3) はアラゴナイト構造を採用します。これは、炭酸ストロンチウムと炭酸バリウムのイオン半径が大きいことを反映しています。
炭酸カルシウムの調製
産業で使用される炭酸カルシウムの大部分は、地殻から採掘または採石されます。固体の炭酸カルシウム (たとえば、料理や医療用途向け) は、純粋な採石資源 (通常は大理石) から製造できます。
1) 炭酸カルシウムの製造には、主に消石灰と二酸化炭素が原料として使用されます。方解石は、二酸化炭素分子が消石灰を介して輸送され、蒸発するときに形成されます。方解石を得るもう 1 つの方法は、化学反応である塩化カルシウムに炭酸ナトリウムを加えることです。
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl
Ca (OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
過剰な量の二酸化炭素が放出されると、炭酸水素カルシウムが形成されます。
2) 水酸化カルシウム溶液 (消石灰とも呼ばれます) に二酸化炭素ガスを流すことにより、大量生産が可能です。それでも、過剰な量の二酸化炭素が通過すると、有毒な可溶性炭酸水素カルシウムが生成されます。
Ca (OH)2 + CO2→ CaCO3 + H2O
化学反応
炭酸カルシウムは、他の炭酸塩と同じ特徴の多くを示します。これらには以下が含まれます:
● 酸と接触すると、二酸化炭素を放出します
CaCO3(s) + 2 H+(aq) → Ca2+(aq) + CO2(g) + H2O(l)
● 炭酸カルシウムの熱分解は、化合物が摂氏 840 度以上に加熱されると発生し、酸化カルシウム (一般に生石灰として知られている) が生成され、プロセスのエンタルピーは 178 キログラム/ mol の炭酸カルシウム
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)
● 炭酸カルシウムは二酸化炭素で飽和した水と結合して、可溶性重炭酸カルシウムを生成し、その後再び水に溶けます.
CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) → Ca(HCO3)2(aq)
結論
炭酸カルシウムは、大理石の形で建築や建物に使用されています。また、いくつかのタイプのセメントにも含まれています。さらに、タイルやモルタルの製造、コーティングやその他の腐食防止剤、接着剤や塗料などにも使用されています。炭酸カルシウムは酸も中和します。
