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碳酸鈣

碳酸鈣
其他名字	石灰石; 方解石; aragonite; 白堊; 大理石
標識符
CAS數字	[471-34-1]
物產
分子式	CaCO3
槽牙大量	100.087 g/mol
出現	白色粉末。
密度	2.71 g/cm ³ (方解石); 2.83 g/cm ³ (aragonite)
熔點	825 °C分解
沸點	分解
可溶性 在 水	不能溶解
結構
分子形狀	線性
危險
主要 危險	不危害。
NFPA 704	0 0 0
R詞組	R36, R37, R38
S詞組	S26, S36
爆發點	不易燃。
除了著名否則的地方，數據被給為 材料在他們 標準狀態 (在25 °C， 100 kPa) Infobox聲明和參考

碳酸鈣 是a 化合物 與 化學式 加州CO₃. 它是被發現的一種共同的物質 岩石 在世界的所有地區，和主要成份 海洋有機物殼 , 蝸牛和 蛋殼. 碳酸鈣是有效成分 農用石灰和通常是主要起因 硬水. 它是常用的醫藥上作為a 鈣 補充或作為 抗酸劑，但是高消耗量可以是危害的。

內容 1 發生 2 化工物產 3 準備 4 用途 4.1 工業應用 4.2 健康和飲食應用 4.3 生態學應用 5 鍛燒平衡 6 可溶性 6.1 以變化CO2 壓力 6.2 以變化酸碱度 6.3 可溶性在強或微弱的酸性溶液 7 參見 8 參考 9 外部鏈接

發生

碳酸鈣自然地被找到作為以下 礦物 并且岩石：

• Aragonite
• 方解石
• Vaterite 或(μ-CaCO₃)
• 白堊
• 石灰石
• 大理石
• 石灰華

化工物產

參見： 碳酸鹽

碳酸鈣分享其他碳酸鹽典型的物產。 著名地：

1. 它起反應與強的酸，發布二氧化碳：
   CaCO_{3 (s)} + 2HCl_(aq) → CaCl_{2 (aq)} + CO_{2 (g)} + H₂O_(l)
2. 它在熱化發布二氧化碳(對上述840 °C在CaCO情況下₃)，對形式 氧化鈣共同地叫 生石灰以反應 焓 178 kJ/痣：
   CaCO₃ → CaO + CO₂

碳酸鈣用飽和與二氧化碳形成可溶物的水將起反應 鈣重碳酸鹽.

CaCO₃ + CO₂ + H₂O →加州(HCO₃)₂

這反應是重要的在 侵蝕 碳酸鹽岩石形成 洞穴和導致 硬水 在許多地區。

準備

用於產業碳酸鈣的大多數通過開採或挖掘提取。 純淨的碳酸鈣(即。 為食物或配藥使用)，能由一個純淨的被挖掘的來源(通常大理石)被生產。

二者擇一地， 氧化鈣 準備 鍛燒 粗暴碳酸鈣。 水加到授予 氫氧化鈣和 二氧化碳 通過這種解答沉澱期望碳酸鈣，指在產業被沉澱的碳酸鈣(PCC) ：^[1]

CaCO₃ → CaO + CO₂

CaO + H₂O →加州(OH)₂

加州(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

用途

工業應用

對碳酸鈣的主要用途因本身之能力在建築業，或者作為建築材料(即。 大理石)或石灰石聚集體為roadbuilding或作為成份 水泥 或作為原材料為建造者的石灰的準備通過燒在窯。

碳酸鈣也用於洗淨 鐵 從 鐵礦石 在a 鼓風爐. 碳酸鈣被鍛燒 在原處 要給氧化鈣，形成爐渣與各種各樣的雜質當前，和從被淨化的鐵分離。^[2]

碳酸鈣也用於 石油工業 在 鑽液 作為增加密度的weighting材料到控制downhole壓力。

碳酸鈣是用途廣泛作為一種增量劑在油漆，^[3] 特別是表面無光澤的乳化液油漆典型地30%按油漆重量計算是白堊或大理石的地方。

碳酸鈣也是用途廣泛作為補白在塑料。^[3] 一些典型的例子在uPVC排水管在uPVC窗口外形包括白堊15到20%裝貨， 5到15%裝貨硬脂酸鹽被塗上的白堊或大理石。 美好的地面碳酸鈣是一種基本成分在用於嬰孩的微孔膜 尿布 并且一些大廈影片作為毛孔在碳酸鈣微粒附近是有核的在影片的製造期間通過雙軸舒展。 它也混合了與 吸收和其他成份，形成壓縮的一些個類型鑄造了「黏土」啤牌芯片。

碳酸鈣也用於大範圍貿易和DIY膠粘劑，密封膠和裝飾補白。^[3] 陶瓷磚膠粘劑典型地包含70到80%石灰石。 裝飾裂縫補白包含大理石或白雲岩的相似的水平。 它與油灰在設置也混合 冰屑玻璃 窗口，并且，防止玻璃的抵抗堅持窯擱置，當射擊釉和油漆在高溫。

碳酸鈣知道 白堊粉 在 陶瓷/glazing應用，^[3] 那裡它為許多釉使用，一種共同的成份以它的白色搽粉的形式。 當包含這材料的釉在窯時被射擊，白堊粉作為a 漲潮 材料在釉。

在北美洲，碳酸鈣開始替換 白陶土 在光紙的生產。 歐洲實踐此作為碱性造紙或無酸造紙有些十年。 碳酸鹽是可利用的以形式： 地面碳酸鈣(GCC)或被沉澱的碳酸鈣(PCC)。 後者有非常美好和受控微粒大小，大約2個千分尺直徑，有用在塗層為紙。

使用在游泳池作為酸碱度糾正者為維護 強碱性 「」抵銷殺菌劑代理的酸性物產的緩衝。

它共同地叫 白堊 因為它是黑板白堊一個主要元件。 白堊也許包括或者碳酸鈣或 石膏水合 硫酸鈣 CaSO₄·2H₂O.

健康和飲食應用

碳酸鈣是用途廣泛醫藥上作為一個低廉飲食鈣補充或 抗酸劑.^[4] 它也許使用作為a 磷酸鹽黏合劑 為治療 血磷酸鹽過多 (主要在患者與 慢性腎衰竭). 也用於工業製藥作為惰性補白為 片劑 并且其他配藥。^[5] 碳酸鈣也用於同種療法。 它是其中一個憲法補救。

剩餘鈣從補充，築堡壘於的食物和高鈣飲食，可能導致有嚴肅的毒力，并且的「牛奶碱綜合症狀」，可以是致命的。 1915年， Bertram Sippy介紹了「Sippy養生之道」牛奶和奶油的每小時攝取和蛋的逐漸加法并且烹調了穀物， 10天，結合與碱性粉末，為消化性潰瘍疾病提供根據症狀的安心。 在下幾十年期間， Sippy養生之道導致腎衰竭、碱中毒和hypercalemia，主要在人以消化性潰瘍疾病。 當養生之道被停止的，但它是致命的在有被延長的嘔吐的有些病人這些不利影響被扭轉了。 擠奶在人下降的碱綜合症狀在有效的治療以後為消化性潰瘍疾病。 但在過去15年期間，它在採取鈣補充在1200年到1500毫克日報之上的被推薦的範圍的婦女報告了，為骨質疏鬆症的預防和治療和由失水惡化。 鈣增加了到不用處方的產品，對疏忽過份進水閘貢獻。 過份鈣進水閘可能導致 hypercalcemia複雜化，其中包括嘔吐，胃腸痛苦和修改過的精神狀態。^[6]

形式 食品添加劑 被選定作為E170。^[7] 用於一些 豆奶 產品作為飲食鈣的來源; 一項研究建議碳酸鈣也許是 bioavailable 作為鈣在牛奶。^[8]

生態學應用

1989年，研究員，肯Simmons，介紹了CaCO₃ 入磨刀石溪在馬薩諸塞。^[9] 他的希望是碳酸鈣在小河將抵抗酸從酸雨和除停止產生的鱒魚之外。 雖然他的實驗是成功，它在未對待與石灰石溪的區域增加了鋁含量離子。 這顯示那CaCO₃ 能增加中立化酸雨的作用 河 生態系。 碳酸鈣在土壤和水中當前用於中立化酸性條件。^[10][11]

鍛燒平衡

CO平衡壓力 2 結束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

鍛燒 石灰石使用木炭火生產 生石灰 從上古被實踐了由文化全世界。 石灰石產生氧化鈣的溫度通常被測量作為825 °C，但陳述刺激閾是引入歧途的。 碳酸鈣存在於平衡與氧化鈣和二氧化碳在所有溫度。 在每個溫度有a 分壓 二氧化碳在平衡與碳酸鈣。 在室溫平衡壓倒多數地傾向碳酸鈣，因為平衡CO₂ 壓力是部份CO的仅一個微小的分數₂ 壓力在空氣，是大約0.035 kPa.

在溫度在550 °C之上平衡CO₂ 壓力開始超出CO₂ 壓力在空氣。 如此上面550 °C，碳酸鈣開始對outgas CO₂ 入空氣。 但在木炭射擊了窯， CO的集中₂ 它在空氣高於。 的確，如果所有氧氣在窯在火被消耗，然後CO分壓 ₂ 在窯可以是一樣高像20 kPa.

桌表示，這平衡壓力沒有達到，直到溫度是幾乎800 °C。 為outgassing CO₂ 從發生的碳酸鈣以經濟上有用的率，平衡壓力必須極大超出CO圍壓 ₂. 并且為了它能迅速地發生，平衡壓力必須超出總大氣壓101 kPa發生在898 °C。

可溶性

以變化CO₂ 壓力

鈣離子可溶性 作為功能 CO2 分壓 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

碳酸鈣是惡劣可溶解的在純淨的水中。 等式給它的解答平衡(與被溶化的碳酸鈣在右邊) ：

CaCO3 ⇋ 加州2+ + CO32–

Ksp = 3.7×10–9 對8.7×10–9 在25 °C

那裡 溶度積 為[加州²⁺] [CO₃^2–]被給和任何地方從 K_sp = 3.7×10^–9 K_sp = 8.7×10^–9 在25 °C，取決於數據來源。^[13][12] 什麼等式意味是鈣離子的體積莫耳濃度產品(痣 被溶化的加州²⁺ 每公升解答)以被溶化的CO的體積莫耳濃度₃^2– 不可以超出價值 K_sp. 必須與更加複雜的平衡一起採取這個表面上簡單的可溶性等式，然而， 二氧化碳 與 水 (參見 碳酸). 某些CO₃^2– 組合以H⁺ 在解答根據：

HCO3– ⇋ H+ + CO32–

Ka2 = 5.61×10–11 在25 °C

HCO₃^– 通認作為 重碳酸鹽 離子。 鈣重碳酸鹽 比碳酸鈣是許多時間可溶解在水中 -- 它的確存在 只 在解答。

某些HCO₃^– 組合以H⁺ 在解答根據：

H2CO3 ⇋ H+ + HCO3–

Ka1 = 2.5×10–4 在25 °C

某些H₂CO₃ 破壞水和被溶化的二氧化碳根據：

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與大氣二氧化碳根據：

那裡 kH = 29.76 atm/(mol/L)在25 °C (亨利常數), 是CO2 分壓。

為自由流通的空氣， 是在3.5×10附近^–4 大氣(或等效地35 Pa). 上面最後等式固定被溶化的CO的集中₂ 作為功能 被溶化的CaCO的集中的獨立₃. 以CO大氣分壓 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 作為功能[CO₂]. 為[CO₂]=1.2×10^–5它發生[H₂CO₃]=2.0×10^–8 痣每公升。 當[H₂CO₃]被知道，剩餘的三個等式與一起

H2O ⇋ H+ + OH–

K = 10–14 在25 °C

(對所有水溶液是真實的)和事實解答必須電子是中性，

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

使成為可能為剩餘的五未知的集中(筆記同時解決中立地位等式的上述形式是合法的，只有当碳酸鈣被投入了與聯繫 純淨的水 或用一種中立酸碱度解答; 在案件，起源水溶劑酸碱度不是中立的，等式被修改)。

桌在右邊顯示結果為[加州²⁺]和[H⁺] (以p的形式H)作為CO功能四周分壓 ₂ (K_sp = 4.47×10⁻⁹ 為演算被採取了)。 在四周CO的大氣水平₂ 桌表明解答輕微地碱性。 趨向桌展示是

1) 作為四周CO₂ 分壓在大氣水平之下減少，解答變得越來越碱性。 在極端低 被溶化的CO₂重碳酸鹽離子和碳酸鹽離子從解答主要蒸發，離開一種高度碱性解答 氫氧化鈣比CaCO可溶解₃.

2) 作為四周CO₂ 分壓增加到水平在大氣之上，酸碱度下降，并且許多碳酸鹽離子被轉換成重碳酸鹽離子，導致加州的更高的可溶性²⁺.

作用的後者是特別顯然的在有人中的每日生活 硬水. 水在蓄水層地下可以被暴露在CO的水平₂ 更加高於大氣。 這樣水通過碳酸鈣岩石過濾， CaCO₃ 根據第二個趨向溶化。 當那同樣水從輕拍時然後湧現，及時它進入平衡與CO₂ 水平在天空中通過outgassing它的剩餘CO₂. 結果碳酸鈣變得較不可溶解和剩餘沉澱物當石灰標度。 這個同樣過程負責對形成 鐘乳石 并且 石筍 在石灰石洞。

二個水合的階段碳酸鈣， monohydrocalcite CaCO₃·H₂O和 ikaite CaCO₃·6H₂O]]，可以 沉澱物 從水在四周情況和堅持作為亞穩的階段。

以變化pH

我們在正常大氣條件現在考慮碳酸鈣的最大可溶性的問題( = 3.5 × 10⁻⁴ atm)，當pH 解答被調整。 這是例如的實際情形在游泳池pH 被維護在7和8之間(由NaHSO的加法₄ 減少pH 或NaHCO₃ 增加它)。 從上述等式為溶度積、水化作用反應和二酸反應，以下表示為最大值[加州²⁺]能容易地被推論：

顯示二次方依賴性[H⁺]. 數字應用以常數的上述價值給

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

評論：

• 減少pH 從8到7增量最大值加州²⁺ 集中由因素100
• 注意加州²⁺ 早先桌的集中為p恢復H = 8.27
• 保留pH 到7.4在給最宜的HClO或OCl的游泳池(⁻ 比率 在「氯」維護情況下)導致最大值加州²⁺ 1010 mg/L.的集中。 這意味著水蒸發和部份更新的連續週期也許導致非常 硬水 在CaCO之前₃ 沉澱物。 鈣sequestrant或完全更新的加法水將解決問題。

可溶性在強或微弱的酸性溶液

解答 強 (HCl)或 微弱 (乙酸, 磷)酸是買得到的。 他們是常用的去除 limescale 儲蓄。 最大金額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計算。

• 在強的一元酸情況下以越來越少的集中[A] = [A⁻]，我們獲得(與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
最後的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

那裡初始狀態是酸性溶液沒有加州²⁺ (不考慮到可能的CO₂ 溶解)和最終狀態是解答與飽和的加州²⁺. 為強的酸集中，所有種類有微不足道的集中在最終狀態關於加州²⁺ 并且A⁻ 因此中立地位等式近似地減少到2 [加州²⁺] = [A⁻]產生 . 當集中減少， [HCO₃⁻]變得非微不足道，以便在先的表示不再是合法的。 為vanishing酸集中，我們恢復最後的pH 并且CaCO的可溶性₃ 在純淨的水中。

• 在微弱的一元酸(我們情況下這裡採取乙酸以pK_A = 4.76)以越來越少的集中[A] = [A⁻] + [啊]，我們獲得：

[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
最後的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

我們看見為同一總酸含量，最初的pH 微弱的酸比那個是較少酸強的酸; 然而，最大金額CaCO₃ 哪些可以被溶化近似地是相同。 這是，因為在最終狀態， pH 是更大pK_A，因此微弱的酸幾乎完全地被離解，產生在最後許多H⁺ 離子作為強的酸「溶化」碳酸鈣。

• 演算在情況下 磷酸 (為國內應用是最用途廣泛)是更加複雜的，因為必須計算對應於這酸的四個離解狀態的集中與一起[HCO₃⁻]， [CO₃²⁻]， [加州²⁺]， [H⁺]和[OH⁻]. 系統也許減少到第七個程度等式為[H⁺]數值解，其中給

[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
最後的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

那裡[A] = [H₃PO₄] + [H₂PO₄⁻] + [HPO₄²⁻] + [PO₄³⁻]. 我們看見磷酸比一元酸從那以後高效率在決賽幾乎中立pH第二被離解的狀態集中[HPO₄²⁻]不是微不足道的(參見 磷酸 ).

參見

• 海洋酸化
• Gesso
• 烏賊
• Cuttlebone
• 大理石 對(地面)大理石的工業用途

參考

外部鏈接

• 國際化學安全卡片1193年
• CID 516889 從 PubChem
• ATC代碼: A02AC01 并且 A12AA04