KALSIYUM KARBONAT: YAPISI, ÖZELLIKLERI, OLUŞUMU, KULLANIMLARI - KIMYA - 2025

Kalsiyum karbonat , kimyasal formülü CaCO bir inorganik bileşiktir ₃ . Esas olarak kalsit ve aragonit gibi minerallerde bulunur. Aynı zamanda, içinde mineral kalsitin bulunduğu tortul bir kaya olan kireçtaşını oluşturur.

Bu önemli metalik karbonat, içerdiği minerallerin ekstraksiyonu ve öğütülmesi yoluyla endüstriyel olarak elde edilir; mermer ağırlıklı olarak bu amaçla kullanılmaktadır. Diğer bir işlem, kalsiyum hidroksite dönüştürülen ve kalsiyum karbonatı karbondioksit ekleyerek ondan çökelten kalsiyum oksidin kullanımında yatmaktadır. Bu şekilde çok çeşitli boyutlarda kristaller elde edilir.

Salyangoz kabuğu esas olarak kalsiyum karbonattan oluşur. Kaynak: Pixabay.

İçerisinde bulunduğu istiridye kabukları, yumurta kabukları ve istiridye kabukları , CaCO _3'ün küçük ölçekte endüstriyel üretimi için de kullanılabilir .

Kireçtaşında bulunan kalsiyum karbonat, sudaki karbondioksit ile çözünerek kalsiyum bikarbonat oluşturur. Bu hareket oyuklara neden olabilir ve suyun alkalileşmesine neden olur; hayatın sürdürülmesinde büyük önem taşıyan olay.

Heykellerin yapımında ve detaylandırılmasında kullanılmıştır; Bunun örnekleri Atina'daki Parthenon, Krakow Katedrali ve Washington'daki Abraham Lincoln heykelidir. Ancak asit yağmurlarına karşı duyarlılığı inşaatta kullanımını azaltmıştır.

Kalsiyum karbonat, plastik ve kağıt dolgu malzemesi olarak endüstride birçok uygulamaya sahiptir. Tıpta mide asiditesini kontrol etmek için kullanılmıştır; diyet kalsiyum takviyesi olarak; kronik böbrek yetmezliği vb. olan hastalarda fosfatemiyi kontrol etmek için

yapı

CaCO3 kristal yapısı, uzaysal bir dolgu modeli ile temsil edilir. Kaynak: CCoil

Kalsiyum karbonat formülü, CaCO ₃ , Ca2 ^{+ 'nin} CO ₃ ^2- iyonlarına oranının 1: 1 olduğunu belirtir ; yani, her bir Ca2 ⁺ için, ^kendisiyle elektrostatik olarak etkileşime giren bir eşdeğeri CO ₃ ^{2- vardır} . Böylece, iyonik bağ bu iyonları bir kristali tanımlayan yapısal modeller oluşturacak şekilde düzenler.

Üstteki resim CaCO _3'ün yapısını göstermektedir . Yeşil küreler Ca2 ⁺ katyonlarına ve kırmızı ve siyah küreler CO ₃ ^2- anyonlarına karşılık gelir . Yapının birden çok katmandan oluştuğuna dikkat edin: biri kalsiyum, diğeri karbonat; bu, kompakt altıgen bir yapıya kristalleştiği anlamına gelir.

Bu altıgen faz (β-CaCO ₃ ) bir polimorf'a karşılık gelir. İki tane daha var: ortorombik (λ-CaCO ₃ ) ve daha da yoğun altıgen (μ-CaCO ₃ ). Aşağıdaki resim mutlu altıgeni daha iyi görselleştirmeye yardımcı olur:

Kalsitin altıgen yapısı. English Wikipedia şirketinde Materialscientist

Bununla birlikte, sıcaklığa (ve bu tuz için daha düşük bir dereceye kadar basınca) bağlı olarak, titreşimlerindeki iyonlar diğer yapılara yeniden uyum sağlar; bunlar daha önce bahsedilen polimorflardır (β, λ ve μ).

Gelecek bir bölümde mineralojik isimleriyle bahsedilmedikçe, kulağa geldikleri için çok iyi bilinmemektedirler.

Protein sertliği

CaCO ₃ kristalleri yalnız değildir: kendilerini renklendiren diğer metal katyonlar gibi safsızlıkları barındırabilirler; veya bir şekilde doğal sertliğine katkıda bulunan organik bir matris içeren proteinler.

Proteinler, kristallerin basınç veya darbe altında birbirlerine karşı yaşadığı gerilimi azaltır. Nasıl? Bölmeler arasına sıkıştırıldığında, sanki bir "yastık" gibi davranır (tuğla-çimento-tuğla setine benzer).

Bu bileşiğin veya mineralin biyouyumlu olmasının nedeni budur ve kirpi tırnaklarının, deniz kabuklarının, kabuklarının veya kemiklerinin bir parçası olması şaşırtıcı değildir. Kendini yeni malzemeler geliştirmeye adamış olanlar için ilham kaynağı olmuştur.

Özellikleri

Diğer isimler

-Aragonite

-Kalsit

-Volterito

-Kalsiyum süt

-Whiteboard

-Mermer

Molar kütle

100.086 g / mol.

Fiziksel tanım

Kokusuz beyaz toz.

Damak zevki

Tebeşir gibi, tatsız.

Erime ve kaynama noktaları

Ayrışır çünkü erimeden veya kaynamadan önce CO ₂ salgılar .

Çözünürlük

Su ve alkolde pratik olarak çözünmez. Seyreltik asetik ve hidroklorik asitlerde efervesan olarak çözünür. Hidroksitler ancak çözünürlüğünü azaltır. Bu arada amonyum tuzları ve karbondioksit kalsiyum karbonatın sudaki çözünürlüğünü artırır.

Yoğunluk

2,95 g / cc 2.7 ³ .

ayrışma

825 ºC civarında kalsiyum oksit (kireç) ve karbondioksite (CO ₂ ) ayrışır .

pH

8 - 9

Kırılma indisi

300 nm'de -1.7216 ve 589 nm'de 1.6584 (kalsit).

300 nm'de -1.5145 ve 589 nm'de 1.4864 (aragonit).

uyumsuzluklar

Asitler, şap ve amonyum tuzları ile.

Füzyon entalpisi

800 ° C'de 36 kJ / mol (kalsit).

Çözünürlük Ürün Sabiti

25 ° C'de 3.36 · ^10-9

Sertlik

-3.0 (kalsit)

Mohs ölçeğinde -3.5 - 4.0 (aragonit).

Faz geçişleri

Aragonit yarı kararlıdır ve 400ºC'de kuru havada ısıtıldığında geri dönüşü olmayan bir şekilde kalsite dönüşür.

Reaktivite

Kalsiyum karbonat asitlerle reaksiyona girerek karbondioksit, iyonik kalsiyum ve su açığa çıkarır.

Kalsiyum karbonat, kalsiyum bikarbonat oluşturmak için karbonik aside (H ₂ CO ₃ ) eşdeğer karbondioksit ile doymuş su ile birleşir .

Eğitim

İlk iki mineral ve üçüncüsü kayalık bir malzeme olan tebeşir, mermer ve kireçtaşı, kalsiyum karbonat içerir ve tortul kökenli olup, salyangozların milyonlarca yıl boyunca çökelmesiyle oluştuğu düşünülmektedir.

PH, 24ºC sıcaklıkta polimorf oluşumunda en önemli faktör olabilir. Vaterite, 8.5 ile 10 arasındaki bir pH aralığındaki ana üründür; aragonit pH 11'dedir; ve pH> 12'de kalsit.

Ayrıca, birçok tatlı su yosununun kalsiyuma doymuş bir ortamda büyüdüğünde kalsit kristalleri oluşturduğu bilinmektedir. Ayrıca mikroalgler, kalsiyum karbonatın çökelmesine neden olabilir.

Kalsiyum karbonat formları

Aşağıdaki resimler, kalsiyum karbonat için üç ana formu veya polimorfu gösterecektir:

Kalsit kristali. Kaynak: Parent Géry

Aragonit kristali. Kaynak: Battistini Riccardo

Vaterit kristalleri. Kaynak: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Yukarıdan aşağıya polimorflar kalsit, aragonit ve vaterittir. İlk bakışta kristallerinin morfolojisi arasındaki farka dikkat edin (renk, kökeni ve çevresinin özellikleriyle tipiktir).

Vaterite kalsitten daha opaktır, ikincisi tamamen şeffaf hale gelir (İzlanda spar) ve bu nedenle mücevherat ve optik uygulamalarda kullanılmıştır. Bu arada, aragonit kristalleri küçük uzun monolitlere benziyor.

Bu üç polimorfun örnekleri elektron mikroskobu altında gözlenirse, kristalleri (tekniğin renk çözünürlüğüne izin vermemesi nedeniyle grimsi tonlarda), makroskopik ölçeklerde olduğu gibi aynı morfolojiler bulunur; yani çıplak gözle.

Bu üç polimorf arasında, kalsit en bol ve kararlı olanıdır, onu aragonit izler ve son olarak CaCO ₃ formlarının en nadir olanı vaterit izler.

Uygulamalar

Sanayi

Kalsiyum karbonat, sentetik ve doğal kauçuğun burulma ve çekiş direncini artırarak esnekliğini korur. İnşaat sektöründe çimentoda bileşen ve kireç hammaddesi olarak kullanılır. Asit yağmurlarından zarar gördüğü için kullanımı azalmıştır.

Demirin saflaştırılmasında kalsiyum karbonat kullanılır. Kireç formunda metalde bulunan kükürt dioksiti uzaklaştırır. Pancardan şekerin saflaştırılmasında kullanılır. Bir zamanlar kara tahta tebeşir olarak kullanılmış, ancak bu uygulama için alçı ile değiştirilmiştir.

Kalsiyum karbonat, cam montajında ​​kullanılan macun ile karıştırılır. Çocuk bezlerinde kullanılan mikro gözenekli filmde dolgu malzemesi olarak zemin kullanılmaktadır. PVC gibi plastiklerde de dolgu malzemesi olarak kullanılmaktadır. Ayrıca plastiğin mukavemetini arttırır.

Boyaların örtme kapasitesini artırmak için kalsiyum karbonat kullanılmaktadır. Ağaç lifinden daha ucuz olması ve kağıdın% 10'undan fazlasını temsil edebilmesi nedeniyle kağıt için dolgu malzemesi olarak kullanılmaktadır.

Doktorlar

Mide hiperasitesine karşı savaşmak ve hazımsızlığı gidermek için antiasit olarak kullanılır. Diyet kalsiyum takviyesi olarak ve osteoporozun tedavisinde ve önlenmesinde kullanılır. Kronik böbrek yetmezliği olan hastalarda hiperfosfatemi tedavisinde kullanılır.

Hastalarda ishalde azalma gözlenerek, HIV tedavisinde kullanılan proteaz inhibitörlerinin istenmeyen etkilerini azaltmak için kullanılmıştır.

Hipertansiyon ve preeklampsili gebe kadınlarda kan basıncında bir düşüşe neden olur, çünkü her ikisi de fetal varlığa bağlı olarak artan kalsiyum talebi ile ilişkili olabilir.

Diğerleri

Kalsiyum karbonat, tarımda gübre olarak ve topraktaki asitlikle mücadele etmek için kullanılır. Koruyucu, renk tutucu ve gıdanın sıkılaştırıcı olarak kullanılır.

Ayrıca diş macununda bulunan bir bileşen olup, temizlik ve yıkamada toz halinde aşındırıcı görevi görür.

Referanslar

1. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya. (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
2. Vikipedi. (2019). Kalsiyum karbonat. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
3. Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi. (2019). Kalsiyum karbonat. PubChem Veritabanı., CID = 10112. Kaynak: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Kai-Yin Chong, Chin-Hua Chia ve Sarani Zakaria. (2014). Polimorflar Sıcaklık Reaksiyonunda Kalsiyum Karbonat. AIP Konferansı Bildirileri 1614, 52; doi.org/10.1063/1.4895169
5. Greg Watry. (1 Kasım 2016). Kalsiyum Karbonat Kristallerinin Nasıl Güçlendiğini Keşfetmek. Avantajlı İş Pazarlaması. Rdmag.com'dan kurtarıldı
6. Amerikan Elemanları. (2019). Kalsiyum karbonat. Americanelements.com'dan kurtarıldı
7. Elsevier. (2019). Kalsiyum karbonat. ScienceDirect. Kurtarıldı: sciencedirect.com
8. Kimyasal Kitap. (2017). Kalsiyum karbonat. Kurtarıldı: Chemicalbook.com