碳酸鈣

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碳酸钙
英文名 Calcium carbonate
别名 石灰石
识别
CAS号 471-34-1
ChemSpider 9708
RTECS FF9335000
性质
化学式 CaCO3
摩尔质量 100.0869 g·mol⁻¹
外观 白色粉末
密度 2.71 g/cm³(方解石
2.93 g/cm³(霰石
熔点 825 ℃(方解石)
1339℃(霰石)
沸点 约900℃(分解生成氧化钙和二氧化碳)
溶解性 0.0013 g/100 mL (25°C)
溶度积Ksp 4.8×10-9[1]
溶解性(鹼) 可溶
pKa 9.0
折光度n
D
1.59
结构
晶体结构 三方晶系(方解石)
斜方晶系(霰石)
分子构型 直線形
热力学
ΔfHmo298K −1206.92 kJ mol−1(方解石)
−1207.13 kJ mol−1(霰石)[2]
So298K 92.9 J mol−1K−1(方解石)
88.7 J mol−1K−1(霰石)
热容 81.88 J mol−1K−1(方解石)
81.25 J mol−1K−1(霰石)
危险性
警示术语 R:R36/37/38
安全术语 S:S26-S36
主要危害 无毒
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
0
0
 
闪点 不可燃
相关物质
其他阴离子 硫酸钙碳酸氢钙
其他阳离子 碳酸锶碳酸钡碳酸铍碳酸鎂
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

碳酸钙,俗稱灰石石灰石石粉大理石方解石,是一種化合物化學式CaCO3,呈碱性,在純中溶解度甚小 (Ksp = 4.8×10-9),可溶于中。

碳酸鈣在地球上存量豐富,並以許多形式存在於岩石礦物生物體,如: 霰石方解石白堊石灰岩大理石石灰華。亦為動物骨骼或外(如:爬蟲類双壳纲)的主要成份。碳酸鈣亦為水垢的主要成分,通常藉由水中的鈣離子與碳酸根離子結合所生成的,時常發生在水質硬度較高的地區。碳酸鈣亦為農用石灰中的有效成分之一,可用於中和土壤酸性,但過度使用也有造成土壤鹽鹼化的風險。 在醫學應用方面,碳酸鈣亦是常用的鈣質來源,也常做為抑酸剂中的有效成分[3]之一。

性質[编辑]

在一大气压下將碳酸鈣加熱到900℃會分解成氧化鈣二氧化碳

CaCO3 → CaO + CO2

碳酸鈣會和稀氫氯酸反應,會呈泡騰現象,並生成氯化钙二氧化碳

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

碳酸鈣悬浊液通入過量二氧化碳,會生成碳酸氫鈣溶液

CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

碳酸鈣和碳酸溶液(雨水)反應,生成碳酸氫鈣

CaCO3 + H2CO3 → Ca(HCO3)2

二氧化碳通入氫氧化鈣會生成碳酸鈣和水

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O

製備[编辑]

工業用碳酸鈣主要是來源是由礦場或採石場用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。由于这种碳酸钙的沉降体积比轻质碳酸钙的沉降体积小,所以称之为重质碳酸钙。 純度較高的碳酸鈣(用於食品或醫藥產業者)可由較純粹的礦物來源(如:大理石)提取而得。

另外,碳酸鈣亦可由石灰為原料至取而得。 首先将石灰石等原料煅烧生成石灰(主要成分为氧化钙)和二氧化碳;再加消化石灰生成石灰乳(主要成分为氢氧化钙);再通入二氧化碳氣體,使之生成碳酸钙沉淀;最后经脱水、干燥和粉碎而制得。 以此方法製得的碳酸鈣又稱之為沉澱碳酸鈣(Precipitated Calcium Carbonate, PCC)或輕質碳酸鈣。

CaCO3 (s) → CaO(s) + CO2 (g)
CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2 (aq)
Ca(OH)2 (aq) + CO2 (g) → CaCO3(s)↓ + H2O(l)

高純度碳酸鈣可藉由純化過的碳酸钠氯化钙的水溶液复分解反应生成沉淀,然后经脱水、干燥和粉碎而制得[4]

Na2CO3(aq) + CaCl2(aq) → CaCO3(s)↓ + 2NaCl(aq)

用途[编辑]

  • 冶金工业中,主要用于助溶剂
  • 用于制造建築材料水泥、石灰、人造石
  • 中和二氧化硫、酸性土壤或農田
  • 製造玻璃鈣片
  • 医疗上用作抗酸药,能中和胃酸、保护溃疡面,用于胃酸过多、胃和十二指肠溃疡等病。[5]
  • 塑料、橡胶、涂料、硅酮胶等行业主要用来当作降低成本的填料。
由碳酸钙制成的500毫克钙片

碳酸钙的分类[编辑]

按生产方法分类[编辑]

根据碳酸钙生产方法的不同,可以将碳酸钙分为轻质碳酸钙、重质碳酸钙和活性碳酸钙。[6]

  • 轻质碳酸钙:
又称沉淀碳酸,简称轻,是将石灰石等原料煅烧生成石灰(主要成分为氧化钙)和二氧化碳,再加消化石灰生成石灰乳(主要成分为氢氧化钙),然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸沉淀,最后经脱、干燥和粉碎而制得。或者先用碳酸钠氯化钙进行复分解反应生成碳酸沉淀,然后经脱、干燥和粉碎而制得。由于轻质碳酸的沉降体积(2.4-2.8mL/g)比重质碳酸的沉降体积(1.1-1.4mL/g)大,所以称之为轻质碳酸[6]
  • 重质碳酸钙:
简称重,是用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。由于重质碳酸的沉降体积比轻质碳酸钙的沉降体积小,所以称之为重质碳酸[6]
  • 活性碳酸钙:
又称改性碳酸、表面处理碳酸、胶质碳酸或白艳华,简称活,是用表面改性剂对轻质酸或重进行表面改性而制得。由于经表面改性剂改性后的碳酸钙一般都具有补强作用,即所谓的“活性”,所以习惯上把改性都称为活性碳酸钙。[6]

参考资料[编辑]

  1. ^ Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. 2003 [2009-06-06]. ISBN 0070494398. 
  2. ^ D.D. Wagman, W.H. Evans, V.B. Parker, R.H. Schumm, I. Halow, S.M. Bailey, K.L. Churney, R.I. Nuttal, K.L. Churney and R.I. Nuttal, The NBS tables of chemical thermodynamics properties, J. Phys. Chem. Ref. Data 11 Suppl. 2 (1982).
  3. ^ Frost RW, Lasseter KC, Noe AJ, Shamblen EC, Lettieri JT. Effects of aluminum hydroxide and calcium carbonate antacids on the bioavailability of ciprofloxacin. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 1992;36(4):830-832. [1]
  4. ^ Production of precipitated calcium carbonate, US 2962350 A, Trubey Philip W [2].
  5. ^ Frost RW, Lasseter KC, Noe AJ, Shamblen EC, Lettieri JT. Effects of aluminum hydroxide and calcium carbonate antacids on the bioavailability of ciprofloxacin. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 1992;36(4):830-832. [3]
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 化學與工程材料 化學(一) 期末報告 - 南台科技大學