- Struktur
- Penyelesaian berair
- Pepejal hipotesis
- Kestabilan: NaHCO
- Ca (HCO
- Sifat fizikal dan kimia
- Formula kimia
- Berat molekul
- Keadaan fizikal
- Keterlarutan air
- Takat lebur dan didih
- Titik api
- Risiko
- Permohonan
- Rujukan
The kalsium bikarbonat adalah garam bukan organik dengan formula kimia Ca (HCO 3 ) 2 . Ia berasal dari alam semula jadi dari kalsium karbonat yang terdapat pada batu kapur dan mineral seperti kalsit.
Kalsium bikarbonat lebih larut dalam air daripada kalsium karbonat. Ciri ini telah memungkinkan pembentukan sistem karst pada batu kapur dan penstrukturan gua.
Sumber: Pixabay
Air bawah tanah yang melalui celah-celah menjadi tepu dalam penyerapan karbon dioksida (CO 2 ). Perairan ini mengikis batu kapur yang membebaskan kalsium karbonat (CaCO 3 ) yang akan membentuk kalsium bikarbonat, mengikut reaksi berikut:
Caco 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l) => Ca (HCO 3 ) 2 (aq)
Tindak balas ini berlaku di gua-gua di mana perairan yang sangat keras berasal. Kalsium bikarbonat tidak dalam keadaan pepejal tetapi dalam larutan berair, bersama dengan Ca 2+ , bikarbonat (HCO 3 - ) dan ion karbonat (CO 3 2- ).
Selepas itu, dengan mengurangkan ketepuan karbon dioksida di dalam air, tindak balas terbalik berlaku, iaitu, transformasi kalsium bikarbonat menjadi kalsium karbonat:
Ca (HCO 3 ) 2 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + CaCO 3 (s)
Kalsium karbonat kurang larut dalam air, ini menyebabkan pemendakannya berlaku sebagai pepejal. Reaksi di atas sangat penting dalam pembentukan stalaktit, stalagmit dan speleothems lain di dalam gua.
Struktur berbatu ini terbentuk dari titisan air yang jatuh dari siling gua (gambar atas). CaCO 3 yang terdapat di titisan air mengkristal untuk membentuk struktur yang disebutkan.
Fakta bahawa kalsium bikarbonat tidak dijumpai dalam keadaan pepejal menjadikan penggunaannya sukar, dengan beberapa contoh ditemui. Begitu juga, sukar untuk mencari maklumat mengenai kesan toksiknya. Terdapat laporan mengenai sekumpulan kesan sampingan dari penggunaannya sebagai rawatan untuk mencegah osteoporosis.
Struktur
Sumber: Oleh Epop, dari Wikimedia Commons
Dalam gambar di atas, dua anion HCO 3 - dan kation Ca 2+ ditunjukkan berinteraksi secara elektrostatik. Menurut gambar, Ca 2+ harus berada di tengah, kerana dengan cara ini HCO 3 - tidak akan saling tolak kerana caj negatif mereka.
Cas negatif pada HCO 3 - dialokasikan antara dua atom oksigen, melalui resonans antara kumpulan karbonil C = O dan ikatan C - O - ; sementara di CO 3 2– , ia dilepaskan antara ketiga atom oksigen, kerana ikatan C - OH deprotonasi dan oleh itu dapat menerima muatan negatif oleh resonans.
Geometri ion ini boleh dianggap sebagai sfera kalsium yang dikelilingi oleh segitiga rata karbonat dengan hujung terhidrogenasi. Dari segi nisbah saiz, kalsium adalah terutamanya lebih kecil daripada HCO 3 - ion .
Penyelesaian berair
Ca (HCO 3 ) 2 tidak dapat membentuk pepejal kristal, dan sebenarnya terdiri daripada larutan berair garam ini. Di dalamnya, ion tidak sendirian, seperti dalam gambar, tetapi dikelilingi oleh molekul H 2 O.
Bagaimana mereka berinteraksi? Setiap ion dikelilingi oleh sfera hidrasi, yang akan bergantung pada logam, kekutuban dan struktur spesies terlarut.
Ca 2+ berkoordinasi dengan atom oksigen di dalam air untuk membentuk kompleks berair, Ca (OH 2 ) n 2+ , di mana n umumnya dianggap enam; iaitu "oktahedron berair" di sekitar kalsium.
Manakala HCO 3 - anion berinteraksi sama ada dengan ikatan hidrogen (O 2 CO - H-OH 2 ) atau dengan atom hidrogen air ke arah muatan negatif menyahpusat (HOCO 2 - H - OH, interaksi dipol- ion).
Interaksi antara Ca 2+ , HCO 3 - dan air sangat berkesan sehingga menjadikan kalsium bikarbonat sangat larut dalam pelarut itu; tidak seperti CaCO 3 , di mana daya tarikan elektrostatik antara Ca 2+ dan CO 3 2– sangat kuat, berpunca dari larutan berair.
Selain air, ada molekul CO 2 di sekitar, yang bertindak balas perlahan untuk membekalkan lebih banyak HCO 3 - (bergantung pada nilai pH).
Pepejal hipotesis
Sejauh ini, ukuran dan cas ion dalam Ca (HCO 3 ) 2 , atau kehadiran air, menjelaskan mengapa sebatian pepejal itu tidak wujud; iaitu kristal murni yang dapat dicirikan oleh kristalografi sinar-X. Ca (HCO 3 ) 2 tidak lebih daripada ion yang terdapat di dalam air dari mana formasi gua terus tumbuh.
Sekiranya Ca 2+ dan HCO 3 - dapat diasingkan dari air mengelakkan tindak balas kimia berikut:
Ca (HCO 3 ) 2 (aq) → CaCO 3 (+) + CO 2 (g) + H 2 O (l)
Kemudian ini boleh dikelompokkan menjadi pepejal kristal putih dengan nisbah stoikiometrik 2: 1 (2HCO 3 / 1Ca). Tidak ada kajian mengenai strukturnya, tetapi dapat dibandingkan dengan struktur NaHCO 3 (kerana magnesium bikarbonat, Mg (HCO 3 ) 2 , tidak wujud sebagai pepejal), atau dengan CaCO 3 .
Kestabilan: NaHCO
NaHCO 3 mengkristal dalam sistem monoklinik, dan CaCO 3 dalam sistem trigonal (kalsit) dan ortorhombik (aragonit). Sekiranya Na + digantikan oleh Ca 2+ , kisi kristal akan tidak stabil dengan perbezaan ukuran yang lebih besar; Dengan kata lain, Na +, menjadi lebih kecil, membentuk kristal yang lebih stabil dengan HCO 3 - berbanding dengan Ca 2+ .
Sebenarnya, Ca (HCO 3 ) 2 (aq) memerlukan air untuk menguap sehingga ionnya dapat berkumpul bersama dalam kristal; tetapi kisi kristalnya tidak cukup kuat untuk melakukannya pada suhu bilik. Dengan memanaskan air, tindak balas penguraian berlaku (persamaan di atas).
Dengan larutan ion Na + , ia akan membentuk kristal dengan HCO 3 - sebelum penguraian termalnya.
Sebab mengapa Ca (HCO 3 ) 2 tidak mengkristal (secara teoritis) adalah kerana perbezaan jejari ion atau ukuran ionnya, yang tidak dapat membentuk kristal stabil sebelum penguraian.
Ca (HCO
Sekiranya, sebaliknya, H + ditambahkan pada struktur kristal CaCO 3 , sifat fizikalnya akan berubah secara drastik. Mungkin, titik lebur mereka turun dengan ketara, dan bahkan morfologi kristal akhirnya berubah.
Adakah berbaloi untuk mencuba sintesis Ca padat (HCO 3 ) 2 ? Kesukaran boleh melebihi jangkaan, dan garam dengan kestabilan struktur yang rendah mungkin tidak memberikan faedah tambahan yang signifikan dalam aplikasi mana pun garam lain sudah digunakan.
Sifat fizikal dan kimia
Formula kimia
Ca (HCO 3 ) 2
Berat molekul
162.11 g / mol
Keadaan fizikal
Ia tidak kelihatan dalam keadaan pepejal. Ia dijumpai dalam larutan berair dan usaha mengubahnya menjadi pepejal dengan penyejatan air tidak berjaya kerana ia berubah menjadi kalsium karbonat.
Keterlarutan air
16.1 g / 100 ml pada 0 ° C; 16.6 g / 100 ml pada suhu 20º C dan 18.4 g / 100 ml pada suhu 100º C. Nilai-nilai ini menunjukkan adanya pertalian molekul air yang tinggi untuk ion Ca (HCO 3 ) 2 , seperti yang dijelaskan di bahagian sebelumnya. Sementara itu, hanya 15 mg CaCO 3 larut dalam satu liter air, yang mencerminkan interaksi elektrostatiknya yang kuat.
Kerana Ca (HCO 3 ) 2 tidak dapat membentuk pepejal, kelarutannya tidak dapat ditentukan secara eksperimen. Namun, memandangkan keadaan yang diciptakan oleh CO 2 yang dilarutkan di dalam air di sekitar batu kapur, jisim kalsium yang dilarutkan pada suhu T dapat dihitung; jisim, yang akan sama dengan kepekatan Ca (HCO 3 ) 2 .
Pada suhu yang berbeza, jisim terlarut meningkat seperti yang ditunjukkan oleh nilai pada 0, 20 dan 100 ° C. Kemudian, menurut eksperimen ini, ditentukan berapa banyak Ca (HCO 3 ) 2 larut di sekitar CaCO 3 dalam medium berair yang di gasifikasi dengan CO 2 . Setelah CO 2 gas terlepas , CaCO 3 akan memendap , tetapi tidak Ca (HCO 3 ) 2 .
Takat lebur dan didih
Kisi kristal Ca (HCO 3 ) 2 jauh lebih lemah daripada CaCO 3 . Sekiranya ia dapat diperoleh dalam keadaan padat, dan suhu di mana ia mencair diukur dalam fusiometer, nilainya pasti akan diperoleh jauh di bawah 899ºC. Begitu juga hal yang sama diharapkan dalam menentukan titik didih.
Titik api
Ia tidak mudah terbakar.
Risiko
Oleh kerana sebatian ini tidak wujud dalam bentuk pepejal, tidak mungkin ia berisiko untuk menangani larutan berairnya, kerana kedua-dua ion Ca 2+ dan HCO 3 - tidak berbahaya pada kepekatan rendah; dan oleh itu, risiko yang lebih besar adalah mengambil larutan ini, hanya disebabkan oleh dos kalsium yang berbahaya yang dimakan.
Sekiranya sebatian itu membentuk pepejal, walaupun secara fizikalnya berbeza dengan CaCO 3 , kesan toksiknya mungkin tidak melampaui ketidakselesaan dan kekeringan sederhana setelah bersentuhan secara fizikal atau jika disedut.
Permohonan
-Penyelesaian kalsium bikarbonat telah lama digunakan untuk mencuci kertas lama, terutama karya seni atau dokumen yang penting dari segi sejarah.
-Penggunaan larutan bikarbonat berguna, bukan hanya kerana mereka meneutralkan asid di dalam kertas, tetapi juga memberikan simpanan alkali kalsium karbonat. Kompaun terakhir memberikan perlindungan untuk kerosakan pada kertas pada masa akan datang.
-Seperti bikarbonat lain, ia digunakan dalam ragi kimia dan dalam formulasi tablet atau serbuk effervescent. Di samping itu, kalsium bikarbonat digunakan sebagai bahan tambahan makanan (larutan berair garam ini).
-Penyelesaian bikarbonat telah digunakan dalam pencegahan osteoporosis. Walau bagaimanapun, kesan sampingan seperti hiperkalsemia, alkalosis metabolik, dan kegagalan buah pinggang telah diperhatikan dalam satu kes.
-Kalsium bikarbonat kadang-kadang diberikan secara intravena untuk membetulkan kesan depresi hipokalemia pada fungsi jantung.
-Dan akhirnya, ia memberikan kalsium kepada tubuh, yang merupakan pengantara pengecutan otot, pada masa yang sama ia membetulkan asidosis yang boleh berlaku dalam keadaan hipokalemik.
Rujukan
- Wikipedia. (2018). Kalsium bikarbonat. Diambil dari: en.wikipedia.org
- Sirah Dubois. (03 Oktober 2017). Apa itu Kalsium Bikarbonat? Dipulihkan dari: livestrong.com
- Hab Pembelajaran Sains. (2018). Kimia karbonat. Dipulihkan dari: sciencelearn.org.nz
- PubChem. (2018). Kalsium Bikarbonat. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Amy E. Gerbracht & Irene Brückle. (1997). Penggunaan Penyelesaian Kalsium Bikarbonat dan Magnesium Bikarbonat dalam Bengkel Pemuliharaan Kecil: Hasil Tinjauan. Dipulihkan dari: cool.conservation-us.org