Топ 10 статей

Направляющий выступ Hitchhiker к галактике (игра компьютера)
Pablo Neruda
Zaara (серии TV)
Clownfish
Экстраполяция
Великобританское королевская семья
Римские цифры
Силикат натрия
Декартовая система координат
Типы незанятости

News:

Карбонат кальция

Карбонат кальция
Другие имена Известняк; кальцит; aragonite; мелок; мрамор
Обозначения
Номер CAS [471-34-1]
Свойства
Молекулярная формула CaCO3
Молярная масса 100.087 g/mol
Возникновение Белый порошок.
Плотность ³ 2.71 g/cm (кальцит); ³ 2.83 g/cm (aragonite)
Точка плавления

°C 825 разлагает
Кипя пункт

Разлагает
Растворимость в вода Неразрешимо
Структура
Молекулярная форма Линейно
Опасности
Главным образом опасности Опасно.
NFPA 704
0
0
0
 
R-фразы R36, R37, R38
S-фразы S26, S36
Горячая точка Non-flammable.
Кроме того что где после того как я замечены в противном случае, данные даются для
материалы в их стандартное положение
(на 25 °C, kPa 100)
Disclaimer и справки Infobox

Карбонат кальция a смесь химиката с химически формула CaCO3. Это будет общим веществом найденным как утес в всех частях мира, и находится главным образом компонент раковины морских организмов, улитки, и eggshells. Карбонат кальция будет активно ингридиентом внутри аграрная известка, и обычно основная причина трудная вода. Оно общ использовано целебно как a кальций дополните или как antacid, только высокое потребление может быть опасно.

Содержание

Возникновение

Карбонат кальция найден естественно как following минералы и утесы:

Химически свойства

См. также: Карбонат

Карбонат кальция делит типичные свойства других карбонатов. Знатно:

  1. оно реагирует при сильные кислоты, выпуская двуокись углерода:
    CaCO3 (s) + 2HCl(aq) → CaCl2 (aq) + CO2 (g) + h2O(l)
  2. оно выпускает двуокись углерода на топлении (к вышеуказанному °C 840 в случае CaCO3), к форме окись кальция, общ вызвано кипелка, с реакцией энтальпия 178 kJ/моль:
    CaCO3 → CaO + CO2

Карбонат кальция прореагирует с водой насыщена с двуокисью углерода для того чтобы сформировать soluble гидрокарбонат кальция.

CaCO3 + CO2 + h2→ Ca o (HCO3)2

Эта реакция важна в размывание утесы карбоната, формирующ caverns, и водит к трудная вода в много зон.

Подготовка

Подавляющее большинство карбоната кальция используемое в индустрии извлечено путем минировать или quarrying. Чисто карбонат кальция (например. для еды или фармацевтической пользы), смогите быть произведено от чисто quarried источника (обычно мрамора).

Друг, окись кальция подготовляет мимо кальцинировать незрелый карбонат кальция. Вода добавлена к податливости окисоводопод кальция, и двуокись углерода пропускает через это разрешение для того чтобы осадить заданный карбонат кальция, refer to в индустрии как осажденный карбонат кальция (PCC):[1]

CaCO3 → CaO + CO2
CaO + h2→ Ca o (OH)2
Ca (OH)2 + CO2 → CaCO3 + h2O

Пользы

Применения

GLAVNая польза карбоната кальция находится в строительной промышленности, или как строительные материалы in its own right (например. мрамор) или компосит известняка для roadbuilding или как ингридиент цемент или как первоначальный материал для подготовки известки строителя путем гореть в печи.

Карбонат кальция также использован в очищении утюг от железная руд руда в a blast furnace. Карбонат кальция кальцинирован in situ дать окись кальция, которая формирует шлак с различными примесями присытствыющими, и отделяется от очищенного утюга.[2]

Карбонат кальция также использован в нефтяная промышленность в сверля жидкости как утяжеляя материал для того чтобы увеличить плотность к давлениям downhole управления.

Карбонат кальция широко использован как разбиватель в красках,[3] в частности штейновая краска эмульсии где типично 30% by weight of краска будет или мелком или мрамором.

Карбонат кальция также широко использован как заполнитель в пластмассах.[3] Некоторые типичные примеры вклюают вокруг нагрузку мелка в трубу стока uPVC, нагрузку от 15 до 20% от 5 до 15% мелка покрынного стеаратом или мрамор в профиле окна uPVC. Точный земной карбонат кальция будет необходимым ингридиентом в microporous пленке используемой в младенцах пеленки и некоторые пленки здания как поры nucleated вокруг частиц карбоната кальция во время изготовления пленки двухосный протягивать. Оно также было смешано с ABS, и другие ингридиенты, сформировать некоторые типы обжатия отлили обломоки в форму покера «глины».

Карбонат кальция также использован в широкие ассортименте торговли и прилипателей DIY, sealants, и украшать заполнители.[3] Прилипатели керамической плитки типично содержат известняк от 70 до 80%. Украшающ заполнители отказа содержите подобные уровни мрамора или доломита. Оно также смешано с замазкой в устанавливать запятнанное стекл стекло окна, и по мере того как сопротивлять для того чтобы предотвратить стекло от вставлять к полкам печи горя поливы и краски на high-temperature.

Карбонат кальция известен как мерланги в керамикаприменения /glazing,[3] где оно использовано по мере того как общий ингридиент для много полив в своей белой напудренной форме. Когда полива содержа этот материал а в печи, мерланг действует как a поток материал в поливе.

В Северной Америке, карбонат кальция начинал заменять ть каолин в продукции лоснистой бумаги. Europe практикует это как алкалический papermaking или бескислотный papermaking на некоторые декады. Карбонаты имеющиеся в формах: земной карбонат кальция (GCC) или осажденный карбонат кальция (PCC). Последнее имеет очень точный и controlled размер частицы, на заказе 2 micrometres в диаметре, полезном в покрытиях для бумаги.

Использовано в плавательный бассейна как корректор пэ-аша для поддержания щелочность «буфер» для того чтобы возместить кислотные свойства disinfectant вещества.

Оно общ вызвано мелок по мере того как было главным компонентом мелка blackboard. Мелок может consist of или карбонат кальция или гипс, о водой сульфат кальция CaSO4·2H2O.

Здоровье и диетические применения

Карбонат кальция широко использован целебно как недорогое диетическое дополнение кальция или antacid.[4] Оно может быть использовано как a связыватель фосфата для обработки hyperphosphatemia (главным образом в пациентах с хронический ренальный отказ). Оно также использовано в фармацевтическая промышленность как инертный заполнитель для таблетки и другие pharmaceuticals.[5] Карбонат кальция также использован в Homeopathy. Оно одним из конституционных выходов.

Сверхнормальный кальций от дополнений, укрепленной еды и high-calcium диетпитаний, может причинить «синдром алкалиа молока,» который имеет серьезную токсичность и может быть смертоносен. В 1915, Bertram Sippy ввело «режим Sippy» всечасного заглатывания молока и сливк, и постепенно добавление яичек и сварило хлопьяа, на 10 дней, совмещенные с алкалическими порошками, которые обеспечили симптоматический сброс для peptic заболевания гнойника. Над следующими несколькими декад, режим Sippy привел к в ренальном отказе, алкалозе, и hypercalemia, главным образом в людях с peptic заболеванием гнойника. Эти отрицательные влияния были обращены когда остановленный режим, но оно были смертоносны в некоторых пациентах с protracted тошнить. Надоьте синдром алкалиа просклонянный в людях после эффективных обработок для peptic заболевания гнойника. Но во время прошлых 15 лет, было сообщено в женщинах принимая дополнения кальция над порекомендованным рядом повседневности 1200 до 1500 магния, для предохранения и обработки osteoporosis, и exacerbated обезвоживанием. Кальций был добавлен к продуктам продаваемым в розницу, который способствует к невольному чрезмерно входу. Чрезмерно вход кальция может вести к hypercalcemia, усложнения of which включите тошнащ, подбрюшная боль и измененное умственное состояние.[6]

Форма пищевая добавка как E170.[7] Оно использовано в некотором молоко сои продукты как источник диетического кальция; одно изучение предлагает что карбонат кальция мог быть bioavailable как кальций в молоке коровы.[8]

Экологические применения

В 1989, исследователь, Кен Simmons, ввел CaCO3 в руек точила в Massachusetts.[9] Его упование было что карбонат кальция противопоставит кислота в потоке от кислотного дождя и за исключением форели перестала икрить. Хотя его экспериментом был успех, он увеличил количество ионов алюминия в зоне ручейка который не был обработан с известняком. Это показывает то CaCO3 смогите быть добавлено, что нейтрализовать влияния кислотного дождя внутри река экосистемы. В настоящее время карбонат кальция использован для того чтобы нейтрализовать кислотные условия как в почве, так и в воде.[10][11]

Уравновешение чальцинирования

Давление уравновешения CO2 излишек CaCO3[12]
°C 550 0.055 kCPa
°C 587 0.13 kCPa
°C 605 0.31 kCPa
°C 680 k 1.80CPa
°C 727 5.9 kCPa
°C 748 9.3 kCPa
°C 777 14 kCPa
°C 800 24 kCPa
°C 830 34 kCPa
°C 852 51 kCPa
°C 871 72 kCPa
°C 881 80 kCPa
°C 891 91 kCPa
°C 898 101 kCPa
°C 937 179 kCPa
°C 1082 901 kCPa
°C 1241 3961 kCPa

Чальцинирование известняка использующ пожары угля для того чтобы произвести кипелка практикует с древности культурами во всем мире. Температура на известняк производит окись кальция обычно дается как °C 825, но заявлять совершенно порог обманчива. Карбонат кальция существует в уравновешении с окисью кальция и двуокисью углерода на любой температуре. На каждой температуре будет a парциальное давление двуокиси углерода находится в уравновешении с карбонатом кальция. На температуре комнаты уравновешение overwhelmingly благоволит к карбонату кальция, потому что уравновешение CO2 давлением будет только малюсенькая часть частично CO2 давление в воздухе, который около 0.035 kCPa.

На температурах над °C 550 уравновешение CO2 давление начинает превышать CO2 давление в воздухе. Так над °C 550, карбонат кальция начинает к outgas CO2 в воздух. Но в угле сгорел печь, концентрацию CO2 будет очень высоко чем оно находится в воздухе. Деиствительно если весь кислород в печи уничтожен в пожаре, то, после этого парциальное давление CO2 в печи смогите быть как высоко как 20 kCPa.

Таблица показывает что это давление уравновешения не достигано до тех пор пока температура не быть почти 800 °C. Для outgassing CO2 от карбоната кальция, котор нужно случиться на экономично полезном тарифе, давление уравновешения должно значительно превысить окружающее давление CO2. И для его, котор нужно случиться быстро, давление уравновешения должно превысить полное атмосферное давление 101 kCPa, который случается на 898 °C.

Растворимость

С менять CO2 давление

Растворимость иона кальция
как функция CO2 парциальное давление на °C 25
(atm) pH [Ca2+] (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

Карбонат кальция плох soluble в чисто воде. Уравновешение своего разрешения дается уровнением (с растворенным карбонатом кальция на праве):

CaCO3 ⇋ Ca2+ + CO32– Ksp = 3.7×10–9 к 8.7×10–9 на °C 25

где продукт растворимости для [Ca2+] [CO32–] дает как где-либо от Ksp = 3.7×10–9 к Ksp = 8.7×10–9 на °C 25, зависящ на источнике данных.[13][12] Уровнение намеревается что продукт молярной концентрации ионов кальция (моли растворенного Ca2+ в литр разрешения) с молярной концентрацией растворенного CO32– не смогите превысить значение Ksp. Это seemingly просто уровнение растворимости, однако, необходимо принять вместе с более осложненным уравновешением двуокись углерода с вода (см. углеродная кислота). Некоторый из CO32– зернокомбайны с h+ в разрешении согласно:

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

HCO3– будет известно как гидрокарбонат ион. Гидрокарбонат кальция много времен soluble в воде чем карбонаты кальция -- деиствительно оно существует только в разрешении.

Некоторое из HCO3– зернокомбайны с h+ в разрешении согласно:

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

Некоторый из h2CO3 ломает вверх в воду и растворенную двуокись углерода согласно:

H2O + CO2(растворено) ⇋ H2CO3    Kh = 1.70×10–3 на °C 25

И растворенная двуокись углерода находится в уравновешении с атмосферической двуокисью углерода согласно:

где kH = 29.76 atm/(mol/L) на °C 25 (Константа Генри), был CO2 парциальное давление.

Для окружающего воздуха, вокруг 3.5×10–4 атмосферы (или соответствующе 35 CPa). Последнее уровнение выше фиксирует концентрацию растворенного CO2 как функция , независимо концентрации растворенного CaCO3. На атмосферическом парциальном давлении CO2, растворенный CO2 концентрацией будет 1.2×10–5 моли/литр. Уровнение раньше фиксирует концентрацию h2CO3 как функция [CO2]. Для [CO2]=1.2×10–5, оно приводит к внутри [h2CO3]=2.0×10–8 моли в литр. Когда [h2CO3] известный, остальные 3 уровнения совместно с

H2O ⇋ H+ + OH– K = 10–14 на °C 25

(поистине для всех водных растворов), и факт что разрешением должно быть электрически нейтраль,

2 [Ca2+] + [h+] = [HCO3–] + 2 [CO32–] + [OH–]

сделайте его по возможности разрешить одновременно для остальной 5 неизвестных концентраций (примечания что вышеуказанная форма уровнения нейтралитета действительна только если карбонат кальция был положен in contact with чисто вода или с нейтральным разрешением пэ-аша; в случае где пэ-аш воды начала растворяющий не нейтрен, доработано уровнение).

Таблица на праве показывает результат для [Ca2+] и [h+] (in the form of pH) как функция окружающего парциального давления CO2 (Ksp = 4.47×10−9 принимает для вычисления). На атмосферических уровнях окружающего CO2 таблица показывает разрешение будет небольш алкалическо. Тенденции выставки таблицы

1) Как окружающий CO2 парциальное давление уменьшено под атмосферическими уровнями, разрешение будет больше и больше алкалическим. На весьма низко , растворенный CO2, ион гидрокарбоната, и ион карбоната больш испаряются от разрешения, выходя высоки алкалическое разрешение окисоводопод кальция, который soluble чем CaCO3.
2) Как окружающий CO2 парциальное давление увеличивает к уровням над атмосферическим, пэ-аш падает, и много из иона карбоната преобразовано к иону гидрокарбоната, который приводит к в более высокой растворимости Ca2+.

Влияние последнего специально очевидно в day to day жизни людей имеют трудная вода. Вода в подполье aquifers можно подвергнуть действию к уровням CO2 очень более высоко чем атмосферическо. По мере того как такая вода процеживает через утес карбоната кальция, CaCO3 растворяет согласно второй тенденции. Когда та такая же вода после этого вытекает от крана, в времени она come into уравновешение с CO2 уровни в воздухе путем outgassing свой избыток CO2. Карбонат кальция будет более менее soluble в результате и преципитаты избытка как маштаб известки. Этот такой же процесс ответствен для образования stalactites и stalagmites в подземельях известняка.

2 ых водой участка карбоната кальция, monohydrocalcite, CaCO3·H2O и ikaite, CaCO3·6H2O]], может преципитат от воды на окружающих условиях и упорствуйте как полуустойчивые участки.

С менять pH

Мы теперь рассматриваем проблему максимальной растворимости карбоната кальция в нормальных атмосфера компонента ( = 3.5 × 10−4 atm) когда pH разрешения регулирует. Это будет например случаем в плавательный бассейна где pH поддерживает между 7 и 8 (добавлением NaHSO4 уменьшить pH или NaHCO3 увеличить его). От вышеуказанных уровнений для продукта растворимости, реакции hydratation и 2 кисловочных реакций, following выражение для максимума [Ca2+] смогите легко быть дедуцировано:

показывающ квадратическую зависимость внутри [h+]. Численное применение с вышеуказанными значениями констант дает

pH 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2 8.27 8.4
[Ca2+]максимум (10-4mol/L или °F) 1590 635 253 101 40.0 15.9 6.35 4.70 2.53
[Ca2+]максимум (mg/L) 6390 2540 1010 403 160 63.9 25.4 18.9 10.1

Комментарии:

  • уменьшать pH от от 8 до 7 увеличений максимум Ca2+ концентрация фактором 100
  • заметьте что Ca2+ концентрация ранее таблицы взята для pH = 8.27
  • держать pH до 7.4 в плавательный бассейна (дает оптимальное HClO/OCl− коэффициент в случае обслуживания «хлора») приводит к в максимуме Ca2+ концентрация 1010 mg/L. Это намеревается что последовательные циклы испарения воды и частично возобновлять могут привести к в очень трудная вода перед CaCO3 преципитаты. Добавление возобновлять кальция sequestrant или вполне воды разрешит проблему.

Растворимость в сильном или слабом кисловочном разрешении

Разрешения сильно (HCl) или слабо (уксусно, фосфорно) кислоты имеющи на рынке. Они общ использованы для того чтобы извлечь limescale залеми. Максимальное количество CaCO3 то может «быть растворено» одним литром кисловочного разрешения можно высчитать использующ вышеуказанные уровнения уравновешения.

  • В случае сильного monoacid с уменьшая концентрацией [a] = [a−], мы получаем (с CaCO3 молярная масса = 100 g):
[A] (mol/L) 1 10−1 10−2 10−3 10−4 10−5 10−6 10−7 10−10
Первоначально pH 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 6.79 7.00
Окончательный pH 6.75 7.25 7.75 8.14 8.25 8.26 8.26 8.26 8.27
Растворенное CaCO3 (g в литр кислоты) 50.0 5.00 0.514 0.0849 0.0504 0.0474 0.0471 0.0470 0.0470

где начальным состоянием будет кисловочное разрешение без Ca2+ (учитывающ по возможности CO2 растворением) и окончательным положением будут разрешение с насыщенным Ca2+. Для сильной кисловочной концентрации, все виды имеют незначительную концентрацию в окончательном положении по отношению к Ca2+ и a− TAK, CTO уровнение нейтралитета уменьшит приблизительно до 2 [Ca2+] = [a−] производящ . Когда концентрация уменьшает, [HCO3−] будет non незначительно TAK, CTO предшествующее выражение не будет no longer действительно. Для исчезать кисловочная концентрация, мы берем окончательный pH и растворимость CaCO3 в чисто воде.

  • В случае слабого monoacid (здесь мы принимаем укусную кислоту с pKA = 4.76) с уменьшая концентрацией [a] = [a−] + [ампер-час], мы получаем:
[A] (mol/L) 1 10−1 10−2 10−3 10−4 10−5 10−6 10−7 10−10
Первоначально pH 2.38 2.88 3.39 3.91 4.47 5.15 6.02 6.79 7.00
Окончательный pH 6.75 7.25 7.75 8.14 8.25 8.26 8.26 8.26 8.27
Растворенное CaCO3 (g в литр кислоты) 49.5 4.99 0.513 0.0848 0.0504 0.0474 0.0471 0.0470 0.0470

Мы видим что для такой же концентрации полной кислоты, первоначально pH слабой кислоты меньше кислота чем одна из сильной кислоты; однако, максимальное количество CaCO3 можно растворить приблизительно этими же. Это потому что в окончательном положении, pH большле что pKA, TAK, CTO слабая кислота почти вполне будет разъединена, производя в конце так много h+ ионы как сильная кислота «растворяют» карбонат кальция.

  • Вычисление в случае фосфорная кислота (само широко используемое для отечественных применений) будет осложненн в виду того что концентрацию 4 положений разобщенности соответствуя к этой кислоте необходимо высчитать совместно с [HCO3−], [CO32−], [Ca2+], [h+] и [OH−]. Система может быть уменьшена к седьмому уровнению STEPENи для [h+] численное разрешение of which дает
[A] (mol/L) 1 10−1 10−2 10−3 10−4 10−5 10−6 10−7 10−10
Первоначально pH 1.08 1.62 2.25 3.05 4.01 5.00 5.97 6.74 7.00
Окончательный pH 6.71 7.17 7.63 8.06 8.24 8.26 8.26 8.26 8.27
Растворенное CaCO3 (g в литр кислоты) 62.0 7.39 0.874 0.123 0.0536 0.0477 0.0471 0.0471 0.0470

где [a] = [h3PO4] + [h2PO4−] + [HPO42−] + [PO43−]. Мы видим что фосфорная кислота эффективне чем monoacid с тех пор на выпускных экзаменах почти нейтральном pH, вторая разъединенная концентрация положения [HPO42−] не будет незначительно (см. фосфорная кислота ).

См. также

Справки

  1. ^ Осажденный Solvay карбонат кальция: Продукция. Solvay S. A. (2007-03-09). Retrieved дальше 2007-12-30.
  2. ^ Blast furnace. Помощь науки. Retrieved дальше 2007-12-30.
  3. ^ a b c d Порошок карбоната кальция. Материалы Reade предварительные (2006-02-04). Retrieved дальше 2007-12-30.
  4. ^ Карбонат кальция. Medline плюс. Национальные институты здоровья (2005-10-01). Retrieved дальше 2007-12-30.
  5. ^ A. Херберт. Lieberman, Леон Lachman, B. Иосиф. Schwartz (1990). Фармацевтические формы дозировки: Таблетки, 153. ISBN 0824780442. 
  6. ^ Gabriely iий, Leu JP, Barzel США (май 2008). «Клинический problem-solving. Back to basics ". N. АНГЛ. J. Med. 358 (18): 1952–6. doi:10.1056/NEJMcps0706188. PMID 18450607. 
  7. ^ Food-Info.net: E-номера: Карбонат кальция E170. 080419 food-info.net
  8. ^ Y. Zhao, B. R. Мартин и C. M. Ткач (2005). "Bioavailability кальция Soymilk кальция укрепленного карбонатом соответствующ к молоку коровы в молодых женщинах". J. Nutr. 135 (10): 2379-2382. 
  9. ^ Ассошиэйтед пресс. "Распределитель известняка воюет кислотный дождь в потоке", Нью-Йорк Таймс, 1989-06-13. 
  10. ^ R. K. Schreiber (1988). «Кооперативное федеральн-положение беля исследование известью на поверхностных воды плотно сжало кислотным низложением». Вода, воздух, & загрязнение почвы 41 (1): 53-73. doi:10.1007/BF00160344. 
  11. ^ Дэн Kircheis; Укроп Ричард (2006). Влияния низкого пэ-аша и высокого алюминия на атлантических salmon smolts в восточном Мейне и белить технико-экономический анализ известью проекта (перепечатано на федерировании Downeast Salmon). Национальное морское обслуживание рыбозаводов и комиссия Мейна атлантическая Salmon.
  12. ^ a b Руководство CRC химии и физики 44th ed.
  13. ^ Выбранные продукты растворимости и константы образования на °C 25. Университет штата California, холмы Dominguez.

Внешние соединения

The original article is from Wikipedia. To view the original article please click here.
Creative Commons Licence

 
Custom Search