Карбонат кальция
Карбонат кальция | |
Общие | |
---|---|
Систематическое наименование |
карбонат кальция
|
Традиционные названия | углекислый кальций |
Хим. формула | CaCO3 |
Физические свойства | |
Состояние | твёрдые белые кристаллы |
Молярная масса | 100.0869 г/моль |
Плотность | (кальцит) 2.74 г/см³ (арагонит) 2.83 г/см³ |
Термические свойства | |
Т. плав. | (кальцит) 825 °C, (арагонит) 1339 °C |
Т. разл. | 900−1000 °C |
Химические свойства | |
pKa | 9.0 |
Растворимость в воде | (25 °C) 0.0015 г/100 мл |
Оптические свойства | |
Показатель преломления | 1,60 |
Структура | |
Кристаллическая структура | тригональная, пространств. гр. 32/m |
Безопасность | |
Токсичность | |
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного. |
Карбонат кальция (углекислый кальций) — неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. Химическая формула — <math>\mathsf{CaCO_3}</math>. В природе встречается в виде минералов — кальцита, арагонита и ватерита, является главной составной частью известняка, мрамора, мела, входит в состав скорлупы яиц. Нерастворим в воде и этаноле.
Зарегистрирован как белый пищевой краситель (E170).
Содержание
Применение
Используется как белый пищевой краситель Е170. Являясь основой мела, используется для письма на досках. Используется в быту для побелки потолков, покраски стволов деревьев, для подщелачивания почвы в садоводстве.
Массовое производство/использование
Очищенный от посторонних примесей, карбонат кальция широко используется в бумажной и пищевой промышленности, при производстве пластмасс, красок, резины, продукции бытовой химии, в строительстве. Производители бумаги используют карбонат кальция одновременно в качестве отбеливателя, наполнителя (заменяя им дорогостоящие волокна и красители), а также раскислителя. Производители стеклянной посуды, бутылок, стекловолокна используют карбонат кальция в огромных количествах в качестве источника кальция — одного из основных элементов, необходимых для производства стекла. Широко используется при производстве продукции личной гигиены (например, зубной пасты), и в медицинской промышленности. В пищевой промышленности часто используется в качестве антислеживающего агента и разделителя в сухих молочных продуктах. При употреблении сверх рекомендованной дозы (1,5 г в день) может вызывать молочно-щелочной синдром (синдром Бернетта). Рекомендован при болезнях костных тканей.
Производители пластмассы — одни из основных потребителей карбоната кальция (более 50 % всего потребления). Используемый в качестве наполнителя и красителя, карбонат кальция необходим при производстве поливинилхлорида (PVC), полиэфирных волокон (кримплен, лавсан, и т. п.), полиолефинов. Изделия из данных видов пластмасс распространены повсеместно — это трубы, сантехника, кафельная плитка, черепица, линолеум, ковровые покрытия, и т. п. Карбонат кальция составляет порядка 20 % красящего пигмента, используемого при производстве красок.
Строительство
Строительство — ещё один из основных потребителей карбоната кальция. Шпатлевки, различные герметики — все они содержат карбонат кальция в значительных количествах. Также, карбонат кальция является важнейшим составным элементом при производстве продукции бытовой химии — средств для чистки сантехники, кремов для обуви.
Карбонат кальция также широко используется в очистительных системах, как средство борьбы с загрязнением окружающей среды, при помощи карбоната кальция восстанавливают кислотно-щелочной баланс почвы.
Нахождение в природе
Карбонат кальция находится в минералах в виде полиморфов:
Тригональная кристаллическая структура кальцита является наиболее распространенной.
Минералы карбоната кальция находятся в следующих горных породах:
- Calcite-HUGE.jpg
Кальцит
- Aragonite.jpg
Арагонит
- MarbleUSGOV.jpg
Мрамор
- Kalktuff-Block Schloss-Tuebingen 2.jpg
Травертин
Геология
Карбонат кальция является распространенным минералом. В природе встречаются три полиморфные модификации (минералы с одинаковым химическим составом, но с различной кристаллической структурой): кальцит, арагонит и фатерит (ватерит). Некоторые горные породы (известняк, мел, мрамор, травертин и другие известковые туфы) практически полностью состоят из карбоната кальция с некоторыми примесями. Кальцит является стабильным полиморфом карбоната кальция и встречается в самом разнообразном геологическом окружении: в осадочных, метаморфических и магматических горных породах. Около 10 % всех осадочных пород составляют известняки, сложенные преимущественно кальцитовыми остатками раковин морских организмов. Арагонит является вторым по устойчивости полиморфом CaCO3 и в-основном образуется в раковинах моллюсков и скелетах некоторых других организмов. Также арагонит может образовываться и в неорганических процессах, например в карстовых пещерах или гидротермальных источниках. Фатерит является наименее стабильной разновидностью этого карбоната, и очень быстро превращается в воде либо в кальцит либо в арагонит. В природе встречается относительно редко, когда его кристаллическая структура стабилизирована теми или иными примесями.
Изготовление
Подавляющее большинство карбоната кальция, добывающееся из полезных ископаемых, используется в промышленности. Чистый карбонат кальция (например, для производства продуктов питания или использования в фармацевтических целях), может быть изготовлен из чистого источника (как правило, мрамор).
В качестве альтернативы карбонат кальция может быть приготовлен кальцинацией оксида кальция. Вода добавляется к этому оксиду, давая гидроксид кальция, и затем проводится углекислый газ, который проходит через этот раствор для осаждения желаемого карбоната кальция[1]:
- <math>\mathsf{CaO+H_2O \longrightarrow Ca(OH)_2}</math>
- <math>\mathsf{Ca(OH)_2+CO_2 \longrightarrow CaCO_3+H_2O}</math>
Химические свойства
При нагревании до 900−1000 °C расщепляется на кислотный оксид — углекислый газ CO2 и оксид — негашёную известь CaO по уравнению:
- <math>\mathsf{ CaCO_3 \longrightarrow CaO + CO_2 \uparrow}</math>.
В воде с углекислым газом растворяется, образуя кислую соль — гидрокарбонат кальция Ca(HCO3)2:
- <math>\mathsf{CaCO_3+CO_2+H_2O \longrightarrow Ca(HCO_3)_2}</math>.
Существование именно этой реакции дает возможность образовываться сталактитам, сталагмитам и прочим красивейшим формам, да и вообще развиваться карсту.
При 1500 °C вместе с углеродом образует карбид кальция и оксид углерода (II)
- <math>\mathsf{CaCO_3 + 4C \longrightarrow CaC_2 + 3CO \uparrow}</math>.
Примечания
- ↑ [www.solvaypcc.com/safety_environment/0,0,1000044-_EN,00.html Solvay Precipitated Calcium Carbonate: Production]. Solvay S. A. (9 марта 2007). [www.webcitation.org/65KMWwAoH Архивировано из первоисточника 9 февраля 2012].
Ссылки
- [food-facts.ru/additives/colouring/calcium-carbonate.html Польза и возможный вред от карбоната кальция как пищевой добавки — е170]