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炭酸カルシウム

炭酸カルシウム
他の名前 石灰岩; 方解石; aragonite; チョーク; 大理石
鑑定器
CAS数 [471-34-1]
特性
分子方式 CaCO3
モルの固まり 100.087 g/mol
出現 白い粉。
密度 2.71 g/cmの³ (方解石); 2.83 g/cmの³ (aragonite)
融点

825 °Cは分解する
沸点

分解する
容解性 水 不溶解性
構造
分子形 線形
危険
主要 危険 危険。
NFPA 704
0
0
0
 
R句 R36, R37, R38
S句 S26, S36
引点火 Non-flammable。
注目される別の方法でところ、データがのために与えられる以外
彼等のの材料 標準状態
(25 °Cで、100 kPa)
Infoboxの放棄および参照

炭酸カルシウム aはある 化合物 を使って 化学方式 カリフォルニアCO3. それは見つけられる共通の物質ようにである 石 世界のすべての部分では、主要なコンポーネントはのあり 海洋有機体の貝, かたつむり、 卵の殼. 炭酸カルシウムは有効成分である 農業石灰、主な原因はの通常あり 堅い水. それはaとして薬効があ一般的である カルシウム としてまたは補いなさい 制酸剤、しかし高い消費は危険である場合もある。

目次

発生

炭酸カルシウムは次として自然にある 鉱物 そして石:

化学特性

また見なさい: 炭酸塩

炭酸カルシウムは他の炭酸塩の典型的な特性を共有する。 特に:

  1. それは二酸化炭素を解放する強い酸と反応する:
    CaCO3 (s) + 2HCl(aq) → CaCl2 (aq) + CO2 (g) + H2O(l)
  2. それは暖房の二酸化炭素を解放する(CaCOの場合には上記の840 °Cに3)、形態に カルシウム酸化物、一般に呼ばれる 生石灰、反作用と エンタルピー 178のkJ/モル:
    CaCO3 → CaO + CO2

炭酸カルシウムはsolubleを形作るために二酸化炭素と飽和する水と反応する カルシウム重炭酸塩.

CaCO3 + CO2 + H2Oの→カリフォルニア(HCO3)2

この反作用はで重要である 腐食 の 炭酸塩は揺れる、形作る 洞窟、に導き 堅い水 多くの地域。

準備

企業で使用される大部分の炭酸カルシウムは採鉱するか、または切り出すことによって得られる。 純粋な炭酸カルシウム(例えば。 食糧か薬剤の使用のために)、純粋な切り出された源(通常大理石)から作り出すことができる。

また、 カルシウム酸化物 準備される か焼 粗野な炭酸カルシウム。 水は弾力性に加えられる カルシウム水酸化物、 二酸化炭素 この解決を通って沈殿させた炭酸カルシウム(PCC)と企業で言われる望ましい炭酸カルシウムを沈殿させるために渡される:[1]

CaCO3 → CaO + CO2
CaO + H2Oの→カリフォルニア(オハイオ州)2
カリフォルニア(オハイオ州)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

使用

産業適用

炭酸カルシウムの主要な使用は建築材料として建築工業に、独自の権利である(例えば。 大理石)またはroadbuildingのためのまたは原料として石灰岩の総計の セメント または炉の燃焼による建築者の石灰の準備のための開始材料として。

炭酸カルシウムは浄化でもの使用される 鉄 から 鉄鋼 a 高炉. 炭酸カルシウムはか焼する そのままで 現在の様々な不純物が付いているスラグを形作る離れカルシウム酸化物を与えることは浄化された鉄から。[2]

炭酸カルシウムはまたで使用される 石油産業 鋭い液体 制御downhole圧力に密度を増加する重みづけ材料として。

炭酸カルシウムはペンキのエクステンダーとして広く利用されている、[3] ペンキの重量により普通30%がチョークまたは大理石であるところ特に無光沢の乳剤ペンキ。

炭酸カルシウムはプラスチックの注入口としてまた広く利用されている。[3] ある典型的な例はuPVCの下水管管にチョークの15から20%のローディング、5からステアリン酸塩によって塗られるチョークの15%のローディングをかuPVCの窓のプロフィールの大理石含める。 良い地上の炭酸カルシウムは赤ん坊で使用される微小孔のあるフィルムの必要な構成要素である おむつ そして気孔としてある建物のフィルムは二軸の伸張によってフィルムの製造の間に炭酸カルシウムの粒子のまわりでnucleatedである。 それはまたと混合された ABS、他の原料は、ある種の圧縮を形作るために「粘土」のポーカー用のチップを形成し。

炭酸カルシウムは貿易の広い範囲でもおよびDIYの接着剤、密封剤、および注入口を飾ること使用される。[3] セラミックタイルの接着剤は普通70から80%の石灰岩を含んでいる。 crack注入口を飾って大理石またはドロマイトの同じようなレベルを含みなさい。 それはまた設定のパテと混合される ステンドグラス 艶出しおよびペンキを高温で始動させるとガラスは炉に棚に置く付くことを防ぐべき抵抗がように窓、および。

炭酸カルシウムはように知られている 白亜 製陶術/glazingの適用、[3] それが白い粉にされた形態で多くの艶出しのためにように共通の原料使用されるところ。 この材料を含んでいる艶出しが炉で発射されるとき、白亜はaとして機能する 変化 艶出しの材料。

北アメリカでは、炭酸カルシウムは取り替え始めた カオリン 光沢紙の生産。 ヨーロッパはずっとある長年に渡るアルカリ製紙か中性の製紙としてこれを練習している。 炭酸塩は形態で利用できる: 地上の炭酸カルシウム(GCC)または沈殿させた炭酸カルシウム(PCC)。 後者に直径でペーパーのためのコーティングに有用な2台のmicrometresの発注の非常に良く、管理された粒度が、ある。

維持のためにpHの校正者としてプールで使用される アルカリ性 殺菌性の代理店の酸性特性を相殺する「緩衝」。

それは一般に呼ばれる チョーク それが黒板ずっとチョークの主要コンポーネントであるので。 チョークは炭酸カルシウムからまたは成るかもしれない ギプス、水和させる カルシウム硫酸塩 CaSO4·2H2O.

健康および食餌療法の適用

炭酸カルシウムは安価な食餌療法カルシウム補足として薬効があ広く利用されているまたは 制酸剤.[4] それはaとして使用されるかもしれない 隣酸塩つなぎ 処置のための hyperphosphatemia (主に患者でとの 慢性の腎臓失敗). それは不活性の注入口として薬剤工業でものために使用される タブレット そして他の医薬品。[5] 炭酸カルシウムはHomeopathyでも使用される。 体質性の治療の1時である。

補足、強化された食糧および高カルシウムの食事療法からの余分なカルシウムにより」、の深刻な毒性があり、致命的である場合もある「ミルクアルカリシンドロームを引き起こすことができる。 1915年に、Bertram Sippyはミルクおよびクリームの一時間毎の摂取の「Sippy養生法」の、および卵の漸進的な付加をもたらし、消化を助ける潰瘍の病気に徴候の救助を提供したアルカリ粉と結合された穀物を、10日間調理した。 次の数十年にわたって、Sippyの養生法は消化を助ける潰瘍の病気の人の腎臓失敗、alkalosisおよびhypercalemiaで、大抵起因した。 これらの悪影響は停止した養生法それが延ばされた嘔吐の何人かの患者で致命的だったがときに逆転した。 ミルクのアルカリシンドロームは消化を助ける潰瘍の病気のための有効な処置の後で人で低下した。 Aber während der letzten 15 Jahre, ist es in den Frauen berichtet worden, die Kalziumergänzungen über der empfohlenen Strecke Magnesium Tageszeitung 1200 bis 1500, für Verhinderung und Behandlung der Osteoporose nehmen und wird durch Dehydratisierung verbittert. 不注意で余分な取入口に貢献するカルシウムは店頭プロダクトに加えられた。 余分なカルシウム取入口はに導くことができる hypercalcemia、複雑化が嘔吐を含んでいる、腹部の苦痛および変えられた精神状態。[6]

形態の 食品添加物 E170として示される。[7] それはいくつかで使用される 豆乳 食餌療法カルシウムの源としてプロダクト; 1つの調査は炭酸カルシウムがあるかもしれないことを提案する bioavailable 牛乳のカルシウムとして。[8]

生態学的な適用

1989年に、ケンSimmons、研究者はCaCOを導入した3 マサチューセッツのWhetstoneの小川に。[9] 彼の希望は炭酸カルシウムが酸性雨からのそして産み終えたマスを除けば流れの酸に逆らうことだった。 彼の実験は成功だったが、石灰岩と扱われなかった小川の区域のアルミニウムイオンの量を増加した。 これはそのCaCOを示す3 酸性雨の効果を中和するために加えることができる 川 生態系。 現在炭酸カルシウムが土および水両方の酸性条件を中和するのに使用されている。[10][11]

か焼の平衡

COの平衡圧力2 終わるCaCO3[12]
550 °C 0.055 kPa
587 °C 0.13 kPa
605 °C 0.31 kPa
680 °C 1.80のkPa
727 °C 5.9 kPa
748 °C 9.3 kPa
777 °C 14 kPa
800 °C 24のkPa
830 °C 34 kPa
852 °C 51 kPa
871 °C 72 kPa
881 °C 80 kPa
891 °C 91 kPa
898 °C 101 kPa
937 °C 179 kPa
1082年の°C 901 kPa
1241年の°C 3961 kPa

か焼 作り出すべき木炭火を使用して石灰岩の 生石灰 世界中文化によって古さ以来練習されていた。 石灰岩がカルシウム酸化物をもたらす温度は通常825 °C、絶対境界を示すこととして紛らわしい与えられるが。 炭酸カルシウムはあらゆる温度にカルシウム酸化物および二酸化炭素との平衡にある。 各温度のaがある 分圧 炭酸カルシウムとの平衡にある二酸化炭素の。 室温で平衡は圧倒的に炭酸カルシウムを、ので平衡CO支持する2 圧力はほんの一部分の部分的なCOだけである2 約0.035 kである空気の圧力、Pa.

550 °Cの上の温度平衡CO2 圧力はCOを超過し始める2 空気の圧力。 従って550 °Cの上で、炭酸カルシウムはoutgas COに始まる2 空気に。 しかし木炭で炉、COの集中を始動させた2 それが空気にあるより大いに高いがありなさい。 実際に炉の酸素すべてが火で消費されれば、そしてCOの分圧2 炉に20 k高い場合もあるPa.

テーブルは温度がほぼ800 °C.であるまでこの平衡圧力が達成されないことを示したものだ。 COのoutgassingのため2 経済的に有用な率で起こる炭酸カルシウムから平衡圧力はかなりCOの包囲された圧力を超過しなければならない2. そして急速に起こるそれのために平衡圧力は101 kの総大気圧を超過しなければならないPa、898 °C.で起こる。

容解性

COの変化を使って2 圧力

カルシウムイオン容解性
の機能として CO2 分圧 25 °C
(自動支払機) pH [カリフォルニア2+] (mol/L)
10−12 12.0 5.19 × 10−3
10−10 11.3 1.12 × 10−3
10−8 10.7 2.55 × 10−4
10−6 9.83 1.20 × 10−4
10−4 8.62 3.16 × 10−4
3.5 × 10−4 8.27 4.70 × 10−4
10−3 7.96 6.62 × 10−4
10−2 7.30 1.42 × 10−3
10−1 6.63 3.05 × 10−3
1 5.96 6.58 × 10−3
10 5.30 1.42 × 10−2

炭酸カルシウムは純粋な水で不完全に溶ける。 解決の平衡は同等化によって与えられる(権利の分解された炭酸カルシウムと):

CaCO3 ⇋ カリフォルニア2+ + CO32– Ksp = 3.7×10–9 8.7×10に–9 25 °C

一方、 容解性プロダクト のため[カリフォルニア2+] [CO32–]ようにどこでもから与えられる Ksp = 3.7×10–9 に Ksp = 8.7×10–9 データソースによる25 °C。[13][12] 同等化が意味する何をカルシウムイオンのモル集中のプロダクト(ことであるモル 分解されたカリフォルニアの2+ 分解されたCOのモル集中の解決の1リットルあたり)32– 価値をの超過できない Ksp. しかしこの表面上は簡単な容解性の同等化はより複雑な平衡と共にの取られなければならない 二酸化炭素 を使って 水 (見なさい 炭素酸). COのいくつか32– Hのコンバイン+ 解決に従う:

HCO3– ⇋ H+ + CO32–    Ka2 = 5.61×10–11 25 °C

HCO3– として知られている 重炭酸塩 イオン。 カルシウム重炭酸塩 何炭酸カルシウムより水で倍も溶けるある -- 全くそれはある ただ 解決。

HCOのいくつか3– Hのコンバイン+ 解決に従う:

H2CO3 ⇋ H+ + HCO3–    Ka1 = 2.5×10–4 25 °C

Hのいくつか2CO3 水および分解された二酸化炭素にに従って分かれる:

H2O + CO2(分解される) ⇋ H2CO3    Kh = 1.70×10–3 25 °C

そして分解された二酸化炭素は大気二酸化炭素との平衡にに従ってある:

一方、 kH = 25 °Cの29.76台の自動支払機(mol/L) (ヘンリーの定数), COがある2 分圧。

周囲の空気のため、 3.5×10のまわりにある–4 大気(または同等に35 Pa). 最後の同等化の上記の苦境分解されたCOの集中2 の機能として 、分解されたCaCOの集中の独立者3. COの大気分圧2、分解されたCO2 集中は1.2×10である–5 モルかリットル。 Hの集中を固定する前に同等化2CO3 の機能として[CO2]. のため[CO2]=1.2×10–5、それは生じる[H2CO3]=2.0×10–8 1リットルあたりモル。 時[H2CO3]、残りの3つの同等化とともに知られている

H2O ⇋ H+ +オハイオ州– K = 10–14 25 °C

解決が電気でニュートラルでなければならないという事実そして(すべての水溶液にあてはまる)、

2 [カリフォルニア2+] + [H+] = [HCO3–] + 2 [CO32–] + [オハイオ州–]

炭酸カルシウムがと接触して置かれたときだけ中性同等化の上記の形態が有効であること残りの5つの未知の集中(を同時に求めることを可能にノートしなさい 純粋な水 または中立pHの解決と; 起源水溶媒がpH中立ではない場合では、同等化は変更される)。

権利のテーブルは結果をのための示したものだ[カリフォルニア2+]および[H+] (pの形でH) COの包囲された分圧の機能として2 (Ksp = 4.47×10−9 計算のために取られた)。 包囲されたCOの大気レベル2 テーブルは解決がわずかにアルカリであることを示す。 傾向はテーブルショーある

1) 包囲されたCOとして2 分圧は大気レベルの下で、解決なるますますアルカリに減る。 極端に低い 、分解されたCO2、重炭酸塩イオンおよび炭酸塩イオンは非常にアルカリ解決をの去る解決から主として蒸発する カルシウム水酸化物、CaCOより溶ける3.
2) 包囲されたCOとして2 分圧は大気の上のレベルに増加する、pHは落ち、炭酸塩イオンの多くはカリフォルニアのより高い容解性で起因する重炭酸塩イオンに変えられる、2+.

後者の効果は持っている人々の日常の生命に特に明白である 堅い水. 帯水層の地下の水はCOのレベル--にさらすことができる2 大いに高くより大気。 そのような水が炭酸カルシウムの石を通って濾過するように、CaCO3 第2傾向に従って分解する。 その同じ水は蛇口からそれから現れるとき時間にCOの平衡に入って来る2 超過分COをoutgassingによる空気のレベル2. 炭酸カルシウムはその結果石灰スケールとしてより少なく溶けるように超過分沈殿物なり。 この同じプロセスは形成に責任があるの stalactites そして stalagmites 石灰岩で洞窟を作る。

2つは炭酸カルシウムの段階を水和させた、 monohydrocalcite、CaCO3·H2O ikaite、CaCO3·6H2Oは]]、かもしれない 沈殿物 包囲された条件の水から準安定段階として主張すれば。

pの変化を使ってH

私達は今考慮する正常な大気条件の炭酸カルシウムの最高の容解性の問題を( = 3.5 × 10−4 自動支払機) p時H 解決の調節される。 これがプールの場合には例えばそうpであるH 7と8の間で維持される(NaHSOの付加によって4 pを減らすためH またはNaHCOの3 それを増加するため)。 容解性プロダクト、hydratationの反作用および2つの酸の反作用のための上記の同等化から、最高[カリフォルニアのための次の表現2+]容易に推論することができる:

二次依存を示す[H+]. 定数の上記の価値の数適用は与える

pH 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2 8.27 8.4
[カリフォルニア2+]最高 (10-4mol/Lか°F) 1590 635 253 101 40.0 15.9 6.35 4.70 2.53
[カリフォルニア2+]最高 (mg/L) 6390 2540 1010 403 160 63.9 25.4 18.9 10.1

コメント:

  • pの減少H 8つから7つの増加から最高カリフォルニア2+ 要因100による集中
  • ことにカリフォルニア注目しなさい2+ 前のテーブルの集中はpのために回復されるH = 8.27
  • pの保存H (最適HClOかOClを与えるプールの7.4に− 比率 「塩素」の維持の場合には)最高カリフォルニアで起因する2+ 1010のmg/L.の集中。 これは水蒸発および部分的な更新の連続的な周期がで非常に起因するかもしれないことを意味する 堅い水 CaCOの前3 沈殿物。 水のカルシウムsequestrantまたは完全な更新の付加は問題を解決する。

強くか弱い酸解決の容解性

解決の 強い (HCl)または 弱い (すっぱい, リン)酸は商用化されている。 それらは取除くために一般的である limescale 沈殿物。 CaCOの最高額3 それは上記の平衡の同等化を使用して酸解決の1リットル「計算することができる」分解することができる。

  • 減少した集中[A]の強いmonoacidの場合には= [A−]、私達は得る(CaCOと3 モルの固まり= 100 g):
[A] (mol/L) 1 10−1 10−2 10−3 10−4 10−5 10−6 10−7 10−10
最初のpH 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 6.79 7.00
最終的なpH 6.75 7.25 7.75 8.14 8.25 8.26 8.26 8.26 8.27
分解されたCaCO3 (酸の1リットルあたりg) 50.0 5.00 0.514 0.0849 0.0504 0.0474 0.0471 0.0470 0.0470

初期状態がカリフォルニア無しに酸解決であるところ2+ (可能なCOを考慮に入れない2 分解)および最終状態は飽和させたカリフォルニアの解決である2+. 強い酸の集中のために、すべての種にカリフォルニアに関して最終状態で僅かな集中がある2+ そしてA− 中性同等化が2におよそ減るように[カリフォルニア2+] = [A−]もたらす . 集中が減る時、[HCO3−]先行する表現がもはや有効ではないように非僅かになる。 vanishing酸の集中のために、私達は最終的なpを回復するH そしてCaCOの容解性3 純粋な水。

  • 弱いmonoacid (ここに私達はpの場合にはの酢酸を取るKA =減少した集中[A]との4.76) = [A−] + [ああ]、私達は得る:
[A] (mol/L) 1 10−1 10−2 10−3 10−4 10−5 10−6 10−7 10−10
最初のpH 2.38 2.88 3.39 3.91 4.47 5.15 6.02 6.79 7.00
最終的なpH 6.75 7.25 7.75 8.14 8.25 8.26 8.26 8.26 8.27
分解されたCaCO3 (酸の1リットルあたりg) 49.5 4.99 0.513 0.0848 0.0504 0.0474 0.0471 0.0470 0.0470

私達はことを同じ全体酸の集中、最初のpのために見るH 弱い酸強い酸のものよりより少ない酸はである; 但し、CaCOの最高額3 分解することができるかどれがおよそ同じである。 これはので最終状態、pであるH より大きいことpはKA、ように弱い酸がほとんど完全に分離される、その位ついにHをもたらす+ 強い酸としてイオンは炭酸カルシウムを「分解する」。

  • 計算の場合には リン酸 (国内適用のための最も広く利用されている)この酸に相当する4つの分離の州の集中がとともに計算されなければならないのでより複雑がある[HCO3−]、[CO32−]、[カリフォルニア2+]、[H+]および[オハイオ州−]. システムは第7程度の同等化にのための減るかもしれない[H+]与える数値解法
[A] (mol/L) 1 10−1 10−2 10−3 10−4 10−5 10−6 10−7 10−10
最初のpH 1.08 1.62 2.25 3.05 4.01 5.00 5.97 6.74 7.00
最終的なpH 6.71 7.17 7.63 8.06 8.24 8.26 8.26 8.26 8.27
分解されたCaCO3 (酸の1リットルあたりg) 62.0 7.39 0.874 0.123 0.0536 0.0477 0.0471 0.0471 0.0470

[A] =一方、[H3PO4] + [H2PO4−] + [HPO42−] + [PO43−]. 私達はリン酸が最終ほとんど中立pでmonoacidよりその後有効であることを見るH、第2州の集中[HPOを分離した42−]僅かがない(見なさい リン酸 ).

また見なさい

参照

  1. ^ Solvayは炭酸カルシウムを沈殿させた: 生産. Solvay S。 A. (2007-03-09). 取り出される 2007-12-30.
  2. ^ 高炉. 科学の援助。 取り出される 2007-12-30.
  3. ^ a b c d 炭酸カルシウムの粉. Readeの先端材料(2006-02-04). 取り出される 2007-12-30.
  4. ^ 炭酸カルシウム. Medlineと. 健康のある国民の協会 (2005-10-01). 取り出される 2007-12-30.
  5. ^ ハーバートA。 Lieberman、Leon Lachman、ヨセフB。 Schwartz (1990年)。 薬剤の適量形態: タブレット, 153. ISBN 0824780442. 
  6. ^ Gabriely I、Leu JP、Barzel米国(2008年5月)。 「臨床問題解決。 基本原則に戻って"。 N. イギリス。 J. Med。 358 (18): 1952–6. doi:10.1056/NEJMcps0706188. PMID 18450607. 
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  9. ^ AP通信. "石灰岩ディスペンサーによっては流れの酸性雨が戦う", ニューヨーク・タイムズ, 1989-06-13. 
  10. ^ R. K. Schreiber (1988年)。 「地上水の研究を石灰で消毒する協力的な中央政府状態酸性沈殿によって」は影響を与えた。 水、空気、及び土の汚染 41 (1): 53-73. doi:10.1007/BF00160344. 
  11. ^ ダンKircheis; リチャードのディル(2006年)。 東のメインおよびプロジェクトの実現可能性解析を石灰で消毒することの大西洋サケのsmoltsの低いpHそして高いアルミニウムの効果 (Downeastのサーモンピンク連合で再版されて)。 国民の海洋漁業サービスおよびメインの大西洋サケの任務。
  12. ^ a b 化学および物理学のCRCの手引 第44 ED。
  13. ^ 25 °Cの指定容解性プロダクトそして形成定数. カリフォルニア州立大学、Dominguezの丘.

外部リンク

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