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碳酸钙

碳酸钙
其他名字	石灰石; 方解石; aragonite; 白垩; 大理石
标识符
CAS数字	[471-34-1]
物产
分子式	CaCO3
槽牙大量	100.087 g/mol
出现	白色粉末。
密度	2.71 g/cm ³ (方解石); 2.83 g/cm ³ (aragonite)
熔点	825 °C分解
沸点	分解
可溶性 在 水	不能溶解
结构
分子形状	线性
危险
主要 危险	不危害。
NFPA 704	0 0 0
R词组	R36, R37, R38
S词组	S26, S36
爆发点	不易燃。
除了着名否则的地方，数据被给为 材料在他们 标准状态 (在25 °C， 100 kPa) Infobox声明和参考

碳酸钙 是a 化合物 与 化学式 加州CO₃. 它是被发现的一种共同的物质 岩石 在世界的所有地区，和主要成份 海洋有机物壳 , 蜗牛和 蛋壳. 碳酸钙是有效成分 农用石灰和通常是主要起因 硬水. 它是常用的医药上作为a 钙 补充或作为 抗酸剂，但是高消耗量可以是危害的。

内容 1 发生 2 化工物产 3 准备 4 用途 4.1 工业应用 4.2 健康和饮食应用 4.3 生态学应用 5 锻烧平衡 6 可溶性 6.1 以变化CO2 压力 6.2 以变化酸碱度 6.3 可溶性在强或微弱的酸性溶液 7 参见 8 参考 9 外部链接

发生

碳酸钙自然地被找到作为以下 矿物 并且岩石：

• Aragonite
• 方解石
• Vaterite 或(μ-CaCO₃)
• 白垩
• 石灰石
• 大理石
• 石灰华

化工物产

参见： 碳酸盐

碳酸钙分享其他碳酸盐典型的物产。 著名地：

1. 它起反应与强的酸，发布二氧化碳：
   CaCO_{3 (s)} + 2HCl_(aq) → CaCl_{2 (aq)} + CO_{2 (g)} + H₂O_(l)
2. 它在热化发布二氧化碳(对上述840 °C在CaCO情况下₃)，对形式 氧化钙共同地叫 生石灰以反应 焓 178 kJ/痣：
   CaCO₃ → CaO + CO₂

碳酸钙用饱和与二氧化碳形成可溶物的水将起反应 钙重碳酸盐.

CaCO₃ + CO₂ + H₂O →加州(HCO₃)₂

这反应是重要的在 侵蚀 碳酸盐岩石形成 洞穴和导致 硬水 在许多地区。

准备

用于产业碳酸钙的大多数通过开采或挖掘提取。 纯净的碳酸钙(即。 为食物或配药使用)，能由一个纯净的被挖掘的来源(通常大理石)被生产。

二者择一地， 氧化钙 准备 锻烧 粗暴碳酸钙。 水加到授予 氢氧化钙和 二氧化碳 通过这种解答沉淀期望碳酸钙，指在产业被沉淀的碳酸钙(PCC) ：^[1]

CaCO₃ → CaO + CO₂

CaO + H₂O →加州(OH)₂

加州(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

用途

工业应用

对碳酸钙的主要用途因本身之能力在建筑业，或者作为建筑材料(即。 大理石)或石灰石聚集体为roadbuilding或作为成份 水泥 或作为原材料为建造者的石灰的准备通过烧在窑。

碳酸钙也用于洗净 铁 从 铁矿石 在a 鼓风炉. 碳酸钙被锻烧 在原处 要给氧化钙，形成炉渣与各种各样的杂质当前，和从被净化的铁分离。^[2]

碳酸钙也用于 石油工业 在 钻液 作为增加密度的weighting材料到控制downhole压力。

碳酸钙是用途广泛作为一种增量剂在油漆，^[3] 特别是表面无光泽的乳化液油漆典型地30%按油漆重量计算是白垩或大理石的地方。

碳酸钙也是用途广泛作为补白在塑料。^[3] 一些典型的例子在uPVC排水管在uPVC窗口外形包括白垩15到20%装货， 5到15%装货硬脂酸盐被涂上的白垩或大理石。 美好的地面碳酸钙是一种基本成分在用于婴孩的微孔膜 尿布 并且一些大厦影片作为毛孔在碳酸钙微粒附近是有核的在影片的制造期间通过双轴舒展。 它也混合了与 吸收和其他成份，形成压缩的一些个类型铸造了“黏土”啤牌芯片。

碳酸钙也用于大范围贸易和DIY胶粘剂，密封胶和装饰补白。^[3] 陶瓷砖胶粘剂典型地包含70到80%石灰石。 装饰裂缝补白包含大理石或白云岩的相似的水平。 它与油灰在设置也混合 冰屑玻璃 窗口，并且，防止玻璃的抵抗坚持窑搁置，当射击釉和油漆在高温。

碳酸钙知道 白垩粉 在 陶瓷/glazing应用，^[3] 那里它为许多釉使用，一种共同的成份以它的白色搽粉的形式。 当包含这材料的釉在窑时被射击，白垩粉作为a 涨潮 材料在釉。

在北美洲，碳酸钙开始替换 白陶土 在光纸的生产。 欧洲实践此作为碱性造纸或无酸造纸有些十年。 碳酸盐是可利用的以形式： 地面碳酸钙(GCC)或被沉淀的碳酸钙(PCC)。 后者有非常美好和受控微粒大小，大约2个千分尺直径，有用在涂层为纸。

使用在游泳池作为酸碱度纠正者为维护 强碱性 “”抵销杀菌剂代理的酸性物产的缓冲。

它共同地叫 白垩 因为它是黑板白垩一个主要元件。 白垩也许包括或者碳酸钙或 石膏水合 硫酸钙 CaSO₄·2H₂O.

健康和饮食应用

碳酸钙是用途广泛医药上作为一个低廉饮食钙补充或 抗酸剂.^[4] 它也许使用作为a 磷酸盐黏合剂 为治疗 血磷酸盐过多 (主要在患者与 慢性肾衰竭). 也用于工业制药作为惰性补白为 片剂 并且其他配药。^[5] 碳酸钙也用于同种疗法。 它是其中一个宪法补救。

剩余钙从补充，筑堡垒于的食物和高钙饮食，可能导致有严肃的毒力，并且的“牛奶碱综合症状”，可以是致命的。 1915年， Bertram Sippy介绍了“Sippy养生之道”牛奶和奶油的每小时摄取和蛋的逐渐加法并且烹调了谷物， 10天，结合与碱性粉末，为消化性溃疡疾病提供根据症状的安心。 在下几十年期间， Sippy养生之道导致肾衰竭、碱中毒和hypercalemia，主要在人以消化性溃疡疾病。 当养生之道被停止的，但它是致命的在有被延长的呕吐的有些病人这些不利影响被扭转了。 挤奶在人下降的碱综合症状在有效的治疗以后为消化性溃疡疾病。 但在过去15年期间，它在采取钙补充在1200年到1500毫克日报之上的被推荐的范围的妇女报告了，为骨质疏松症的预防和治疗和由失水恶化。 钙增加了到不用处方的产品，对疏忽过份进水闸贡献。 过份钙进水闸可能导致 hypercalcemia复杂化，其中包括呕吐，胃肠痛苦和修改过的精神状态。^[6]

形式 食品添加剂 被选定作为E170。^[7] 用于一些 豆奶 产品作为饮食钙的来源; 一项研究建议碳酸钙也许是 bioavailable 作为钙在牛奶。^[8]

生态学应用

1989年，研究员，肯Simmons，介绍了CaCO₃ 入磨刀石溪在马萨诸塞。^[9] 他的希望是碳酸钙在小河将抵抗酸从酸雨和除停止产生的鳟鱼之外。 虽然他的实验是成功，它在未对待与石灰石溪的区域增加了铝含量离子。 这显示那CaCO₃ 能增加中立化酸雨的作用 河 生态系。 碳酸钙在土壤和水中当前用于中立化酸性条件。^[10][11]

锻烧平衡

CO平衡压力 2 结束CaCO3[12]
550 °C	0.055 kPa
587 °C	0.13 kPa
605 °C	0.31 kPa
680 °C	1.80 kPa
727 °C	5.9 kPa
748 °C	9.3 kPa
777 °C	14 kPa
800 °C	24 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°C	901 kPa
1241年°C	3961 kPa

锻烧 石灰石使用木炭火生产 生石灰 从上古被实践了由文化全世界。 石灰石产生氧化钙的温度通常被测量作为825 °C，但陈述刺激阈是引入歧途的。 碳酸钙存在于平衡与氧化钙和二氧化碳在所有温度。 在每个温度有a 分压 二氧化碳在平衡与碳酸钙。 在室温平衡压倒多数地倾向碳酸钙，因为平衡CO₂ 压力是部份CO的仅一个微小的分数₂ 压力在空气，是大约0.035 kPa.

在温度在550 °C之上平衡CO₂ 压力开始超出CO₂ 压力在空气。 如此上面550 °C，碳酸钙开始对outgas CO₂ 入空气。 但在木炭射击了窑， CO的集中₂ 它在空气高于。 的确，如果所有氧气在窑在火被消耗，然后CO分压 ₂ 在窑可以是一样高象20 kPa.

桌表示，这平衡压力没有达到，直到温度是几乎800 °C。 为outgassing CO₂ 从发生的碳酸钙以经济上有用的率，平衡压力必须极大超出CO围压 ₂. 并且为了它能迅速地发生，平衡压力必须超出总大气压101 kPa发生在898 °C。

可溶性

以变化CO₂ 压力

钙离子可溶性 作为功能 CO2 分压 在25 °C
(atm)	pH	[加州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

碳酸钙是恶劣可溶解的在纯净的水中。 等式给它的解答平衡(与被溶化的碳酸钙在右边) ：

CaCO3 ⇋ 加州2+ + CO32–

Ksp = 3.7×10–9 对8.7×10–9 在25 °C

那里 溶度积 为[加州²⁺] [CO₃^2–]被给和任何地方从 K_sp = 3.7×10^–9 K_sp = 8.7×10^–9 在25 °C，取决于数据来源。^[13][12] 什么等式意味是钙离子的体积莫耳浓度产品(痣 被溶化的加州²⁺ 每公升解答)以被溶化的CO的体积莫耳浓度₃^2– 不可以超出价值 K_sp. 必须与更加复杂的平衡一起采取这个表面上简单的可溶性等式，然而， 二氧化碳 与 水 (参见 碳酸). 某些CO₃^2– 组合以H⁺ 在解答根据：

HCO3– ⇋ H+ + CO32–

Ka2 = 5.61×10–11 在25 °C

HCO₃^– 通认作为 重碳酸盐 离子。 钙重碳酸盐 比碳酸钙是许多时间可溶解在水中 -- 它的确存在 只 在解答。

某些HCO₃^– 组合以H⁺ 在解答根据：

H2CO3 ⇋ H+ + HCO3–

Ka1 = 2.5×10–4 在25 °C

某些H₂CO₃ 破坏水和被溶化的二氧化碳根据：

H2O + CO2(溶化) ⇋ H2CO3

Kh = 1.70×10–3 在25 °C

并且被溶化的二氧化碳在平衡与大气二氧化碳根据：

那里 kH = 29.76 atm/(mol/L)在25 °C (亨利常数), 是CO2 分压。

为自由流通的空气， 是在3.5×10附近^–4 大气(或等效地35 Pa). 上面最后等式固定被溶化的CO的集中₂ 作为功能 被溶化的CaCO的集中的独立₃. 以CO大气分压 ₂被溶化的CO₂ 集中是1.2×10^–5 痣或公升。 固定H的集中以前的等式₂CO₃ 作为功能[CO₂]. 为[CO₂]=1.2×10^–5它发生[H₂CO₃]=2.0×10^–8 痣每公升。 当[H₂CO₃]被知道，剩余的三个等式与一起

H2O ⇋ H+ + OH–

K = 10–14 在25 °C

(对所有水溶液是真实的)和事实解答必须电子是中性，

2 [加州²⁺] + [H⁺] = [HCO₃^–] + 2 [CO₃^2–] + [OH^–]

使成为可能为剩余的五未知的集中(笔记同时解决中立地位等式的上述形式是合法的，只有当碳酸钙被投入了与联系 纯净的水 或用一种中立酸碱度解答; 在案件，起源水溶剂酸碱度不是中立的，等式被修改)。

桌在右边显示结果为[加州²⁺]和[H⁺] (以p的形式H)作为CO功能四周分压 ₂ (K_sp = 4.47×10⁻⁹ 为演算被采取了)。 在四周CO的大气水平₂ 桌表明解答轻微地碱性。 趋向桌展示是

1) 作为四周CO₂ 分压在大气水平之下减少，解答变得越来越碱性。 在极端低 被溶化的CO₂重碳酸盐离子和碳酸盐离子从解答主要蒸发，离开一种高度碱性解答 氢氧化钙比CaCO可溶解₃.

2) 作为四周CO₂ 分压增加到水平在大气之上，酸碱度下降，并且许多碳酸盐离子被转换成重碳酸盐离子，导致加州的更高的可溶性²⁺.

作用的后者是特别显然的在有人中的每日生活 硬水. 水在蓄水层地下可以被暴露在CO的水平₂ 更加高于大气。 这样水通过碳酸钙岩石过滤， CaCO₃ 根据第二个趋向溶化。 当那同样水从轻拍时然后涌现，及时它进入平衡与CO₂ 水平在天空中通过outgassing它的剩余CO₂. 结果碳酸钙变得较不可溶解和剩余沉淀物当石灰标度。 这个同样过程负责对形成 钟乳石 并且 石笋 在石灰石洞。

二个水合的阶段碳酸钙， monohydrocalcite CaCO₃·H₂O和 ikaite CaCO₃·6H₂O]]，可以 沉淀物 从水在四周情况和坚持作为亚稳的阶段。

以变化pH

我们在正常大气条件现在考虑碳酸钙的最大可溶性的问题( = 3.5 × 10⁻⁴ atm)，当pH 解答被调整。 这是例如的实际情形在游泳池pH 被维护在7和8之间(由NaHSO的加法₄ 减少pH 或NaHCO₃ 增加它)。 从上述等式为溶度积、水化作用反应和二酸反应，以下表示为最大值[加州²⁺]能容易地被推论：

显示二次方依赖性[H⁺]. 数字应用以常数的上述价值给

pH		7.0	7.2	7.4	7.6	7.8	8.0	8.2	8.27	8.4
[加州2+]最大 (10-4mol/L或°F)		1590	635	253	101	40.0	15.9	6.35	4.70	2.53
[加州2+]最大 (mg/L)		6390	2540	1010	403	160	63.9	25.4	18.9	10.1

评论：

• 减少pH 从8到7增量最大值加州²⁺ 集中由因素100
• 注意加州²⁺ 早先桌的集中为p恢复H = 8.27
• 保留pH 到7.4在给最宜的HClO或OCl的游泳池(⁻ 比率 在“氯”维护情况下)导致最大值加州²⁺ 1010 mg/L.的集中。 这意味着水蒸发和部份更新的连续周期也许导致非常 硬水 在CaCO之前₃ 沉淀物。 钙sequestrant或完全更新的加法水将解决问题。

可溶性在强或微弱的酸性溶液

解答 强 (HCl)或 微弱 (乙酸, 磷)酸是买得到的。 他们是常用的去除 limescale 储蓄。 最大金额CaCO₃ 那可以“由酸性溶液的一公升溶化”可以使用上述平衡等式被计算。

• 在强的一元酸情况下以越来越少的集中[A] = [A⁻]，我们获得(与CaCO₃ 槽牙大量= 100 g) ：

[A] (mol/L)		1	10−1	10−2	10−3	10−4	10−5	10−6	10−7	10−10
最初的pH		0.00	1.00	2.00	3.00	4.00	5.00	6.00	6.79	7.00
最后的pH		6.75	7.25	7.75	8.14	8.25	8.26	8.26	8.26	8.27
被溶化的CaCO3 (g每公升酸)		50.0	5.00	0.514	0.0849	0.0504	0.0474	0.0471	0.0470	0.0470

那里初始状态是酸性溶液没有加州²⁺ (不考虑到可能的CO₂ 溶解)和最终状态是解答与饱和的加州²⁺. 为强的酸集中，所有种类有微不足道的集中在最终状态关于加州²⁺ 并且A⁻ 因此中立地位等式近似地减少到2 [加州²⁺] = [A⁻]产生 . 当集中减少， [HCO₃⁻]变得非微不足道，以便在先的表示不再是合法的。 为vanishing酸集中，我们恢复最后的pH 并且CaCO的可溶性₃ 在纯净的水中。

• 在微弱的一元酸(我们情况下这里采取乙酸以pK_A = 4.76)以越来越少的集中[A] = [A⁻] + [啊]，我们获得：

[A] (mol/L)		1	10−1	10−2	10−3	10−4	10−5	10−6	10−7	10−10
最初的pH		2.38	2.88	3.39	3.91	4.47	5.15	6.02	6.79	7.00
最后的pH		6.75	7.25	7.75	8.14	8.25	8.26	8.26	8.26	8.27
被溶化的CaCO3 (g每公升酸)		49.5	4.99	0.513	0.0848	0.0504	0.0474	0.0471	0.0470	0.0470

我们看见为同一总酸含量，最初的pH 微弱的酸比那个是较少酸强的酸; 然而，最大金额CaCO₃ 哪些可以被溶化近似地是相同。 这是，因为在最终状态， pH 是更大pK_A，因此微弱的酸几乎完全地被离解，产生在最后许多H⁺ 离子作为强的酸“溶化”碳酸钙。

• 演算在情况下 磷酸 (为国内应用是最用途广泛)是更加复杂的，因为必须计算对应于这酸的四个离解状态的集中与一起[HCO₃⁻]， [CO₃²⁻]， [加州²⁺]， [H⁺]和[OH⁻]. 系统也许减少到第七个程度等式为[H⁺]数值解，其中给

[A] (mol/L)		1	10−1	10−2	10−3	10−4	10−5	10−6	10−7	10−10
最初的pH		1.08	1.62	2.25	3.05	4.01	5.00	5.97	6.74	7.00
最后的pH		6.71	7.17	7.63	8.06	8.24	8.26	8.26	8.26	8.27
被溶化的CaCO3 (g每公升酸)		62.0	7.39	0.874	0.123	0.0536	0.0477	0.0471	0.0471	0.0470

那里[A] = [H₃PO₄] + [H₂PO₄⁻] + [HPO₄²⁻] + [PO₄³⁻]. 我们看见磷酸比一元酸从那以后高效率在决赛几乎中立pH第二被离解的状态集中[HPO₄²⁻]不是微不足道的(参见 磷酸 ).

参见

• 海洋酸化
• Gesso
• 乌贼
• Cuttlebone
• 大理石 对(地面)大理石的工业用途

参考

外部链接

• 国际化学安全卡片1193年
• CID 516889 从 PubChem
• ATC代码: A02AC01 并且 A12AA04