KALSIUM KARBONAT: STRUKTUR, SIFAT, PEMBENTUKAN, KEGUNAAN - KIMIA - 2026

The kalsium karbonat adalah sebatian organik yang formula kimia adalah caco ₃ . Ia terutamanya terdapat dalam mineral seperti kalsit dan aragonit. Ini juga membentuk batu kapur, batu sedimen di mana mineral kalsit hadir.

Karbonat logam penting ini diperoleh secara industri melalui pengekstrakan dan pengilangan mineral yang mengandunginya; marmar digunakan terutamanya untuk tujuan ini. Proses lain terletak pada penggunaan kalsium oksida, yang diubah menjadi kalsium hidroksida, memendapkan kalsium karbonat darinya dengan menambahkan karbon dioksida. Dengan cara ini diperolehi kristal dengan pelbagai ukuran.

Kulit siput terdiri terutamanya dari kalsium karbonat. Sumber: Pixabay.

Clam shell, shell shell dan tiram di mana ia ada juga dapat digunakan untuk produksi industri CaCO ₃ dalam skala kecil.

Kalsium karbonat yang terdapat dalam batu kapur dilarutkan oleh karbon dioksida di dalam air, menghasilkan kalsium bikarbonat. Tindakan ini boleh menyebabkan gua dan menjadi penyebab alkaliisasi air; peristiwa yang sangat penting dalam pemeliharaan kehidupan di dalamnya.

Telah digunakan dalam pembinaan dan penjelasan patung; contohnya ialah Parthenon di Athens, Katedral Krakow, dan patung Abraham Lincoln di Washington. Walau bagaimanapun, kerentanannya terhadap hujan asid telah mengurangkan penggunaannya dalam pembinaan.

Kalsium karbonat telah mempunyai banyak aplikasi dalam industri sebagai bahan pengisi plastik dan kertas. Dalam perubatan telah digunakan untuk mengawal keasidan gastrik; sebagai makanan tambahan kalsium diet; untuk mengawal fosfatemia pada pesakit dengan kegagalan buah pinggang kronik, dll.

Struktur

Struktur kristal CaCO3 diwakili dengan model pengisian ruang. Sumber: CCoil

Formula untuk kalsium karbonat, CaCO ₃ , menunjukkan bahawa nisbah ion Ca ^{2+ hingga} CO ₃ ² adalah 1: 1; iaitu, untuk setiap Ca ²⁺ terdapat CO ₃ ^{2 yang} berinteraksi secara elektrostatik dengannya. Oleh itu, ikatan ion akhirnya mengatur ion-ion ini untuk membentuk corak struktur yang menentukan kristal.

Gambar atas menunjukkan struktur CaCO ₃ . Sfera hijau sesuai dengan kation Ca ²⁺ , dan sfera merah dan hitam ke anion CO ₃ ^2- . Perhatikan bahawa strukturnya terdiri daripada beberapa lapisan: satu kalsium dan yang lain dari karbonat; yang bermaksud bahawa ia mengkristal menjadi struktur heksagon yang padat.

Fasa heksagon ini (β-CaCO ₃ ) sepadan dengan polimorf. Terdapat dua yang lain: orthorhombic (λ-CaCO ₃ ) dan heksagon yang lebih padat (μ-CaCO ₃ ). Gambar di bawah membantu menggambarkan segi enam gembira dengan lebih baik:

Struktur heksagon kalsit. Saintis Bahan di Wikipedia Inggeris

Walau bagaimanapun, bergantung pada suhu (dan garam ini pada tahap yang lebih rendah tekanan) ion dalam getarannya menyesuaikan diri dengan struktur lain; ini adalah polimorf yang telah disebutkan (β, λ dan μ).

Kerana kedengarannya, mereka tidak begitu terkenal, kecuali jika disebut dengan nama mineralogi mereka di bahagian yang akan datang.

Kekerasan protein

Kristal CaCO ₃ tidak bersendirian: mereka boleh menampung kekotoran seperti kation logam lain yang mewarnainya; atau protein, menggabungkan matriks organik yang dalam beberapa cara menyumbang kepada kekerasan semula jadi.

Protein mengurangkan ketegangan yang dialami kristal antara satu sama lain di bawah tekanan atau hentaman. Bagaimana? Semasa terjepit di antara panel, bertindak seolah-olah ia adalah "pad" (serupa dengan set bata-simen-bata).

Itulah sebabnya sebatian atau mineral ini biokompatibel, dan tidak menghairankan bahawa ia adalah bahagian dari kuku, kerang, cengkerang atau tulang landak. Ini telah menjadi sumber inspirasi bagi mereka yang berdedikasi untuk mengembangkan bahan baru.

Hartanah

Nama lain

-Aragonit

-Kalsit

-Volterito

-Susu kalsium

- Papan tulis

-Marmar

Jisim molar

100.086 g / mol.

Penerangan fizikal

Serbuk putih tidak berbau.

Rasa

Seperti kapur, tanpa rasa.

Takat lebur dan didih

Ia terurai kerana melepaskan CO ₂ bahkan sebelum cair atau mendidih.

Keterlarutan

Tidak larut dalam air dan alkohol. Ia larut dengan berkesan dalam asid asetik dan hidroklorik cair. Walau bagaimanapun, hidroksida mengurangkan kelarutannya. Sementara itu, garam amonium dan karbon dioksida meningkatkan kelarutan kalsium karbonat dalam air.

Ketumpatan

2.7 hingga 2.95 g / cm ³ .

Penguraian

Sekitar 825 ºC ia terurai menjadi kalsium oksida (kapur) dan karbon dioksida (CO ₂ ).

pH

8 hingga 9

Indeks biasan

-1.7216 pada 300 nm dan 1.6584 pada 589 nm (kalsit).

-1.5145 pada 300 nm dan 1.4864 pada 589 nm (aragonite).

Ketidaksesuaian

Dengan garam asid, tawas dan ammonium.

Enthalpy of fusion

36 kJ / mol pada 800 ° C (kalsit).

Pemalar Produk Kelarutan

3.36 · 10 ^-9 pada 25 ° C.

Kekerasan

-3.0 (kalsit)

-3.5 - 4.0 (aragonite) pada skala Mohs.

Peralihan fasa

Aragonite metastable dan perubahan yang tidak dapat dipulihkan menjadi calcite ketika dipanaskan di udara kering pada suhu 400ºC.

Kereaktifan

Kalsium karbonat bertindak balas dengan asid, melepaskan karbon dioksida, kalsium ionik, dan air.

Kalsium karbonat bergabung dengan air tepu dengan karbon dioksida, setara dengan asid karbonik (H ₂ CO ₃ ), untuk membentuk kalsium bikarbonat.

Latihan

Batu kapur, batu marmar dan batu kapur, dua mineral pertama dan bahan berbatu yang ketiga, mengandungi kalsium karbonat dan berasal dari sedimen. Mereka dianggap terbentuk oleh pemendapan siput selama berjuta-juta tahun.

PH boleh menjadi faktor terpenting dalam pembentukan polimorf pada suhu 24ºC. Vaterite adalah produk utama dalam julat pH antara 8.5 dan 10; aragonit pada pH 11; dan kalsit pada pH> 12.

Juga, banyak alga air tawar diketahui membina kristal kalsit ketika ditanam di persekitaran tepu kalsium. Selanjutnya, mikroalga mampu menyebabkan pemendakan kalsium karbonat.

Bentuk kalsium karbonat

Gambar di bawah akan menunjukkan tiga bentuk utama atau polimorf untuk kalsium karbonat:

Kristal kalsit. Sumber: Ibu Bapa Géry

Kristal aragonit. Sumber: Battistini Riccardo

Kristal Vaterite. Sumber: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Dari atas ke bawah adalah polimorf kalsit, aragonit, dan vaterit. Perhatikan pada pandangan pertama perbezaan antara morfologi kristalnya (warnanya adalah asal-usul dan ciri-ciri persekitarannya).

Vaterit lebih legap daripada kalsit, yang terakhir bahkan menjadi sepenuhnya telus (spar Iceland) dan oleh itu telah digunakan dalam perhiasan dan aplikasi optik. Sementara itu, kristal aragonit menyerupai monolit memanjang kecil.

Sekiranya sampel ketiga-tiga polimorf ini diperhatikan di bawah mikroskop elektron, kristalnya (dengan nada kelabu kerana teknik ini tidak membenarkan resolusi warna), morfologi yang sama akan dijumpai seperti pada skala makroskopik; iaitu dengan mata kasar.

Di antara ketiga polimorf ini, kalsit adalah yang paling banyak dan stabil, diikuti oleh aragonit, dan terakhir vaterit, bentuk CaCO ₃ yang paling jarang

Permohonan

Perindustrian

Kalsium karbonat meningkatkan daya tahan terhadap kilasan dan daya tarikan getah sintetik dan semula jadi, mengekalkan kelenturannya. Ia digunakan dalam industri pembinaan sebagai bahan simen dan sebagai bahan mentah kapur. Penggunaannya telah berkurang kerana rosak akibat hujan asid.

Kalsium karbonat digunakan dalam pemurnian besi. Dalam bentuk kapur, ia menghilangkan sulfur dioksida yang terdapat dalam logam. Ia digunakan dalam pemurnian gula dari bit. Ia pernah digunakan sebagai kapur papan hitam, tetapi telah diganti dengan plaster untuk aplikasi ini.

Kalsium karbonat dicampurkan dengan dempul yang digunakan dalam pemasangan kaca. Tanah digunakan sebagai bahan pengisi dalam filem mikropori yang digunakan dalam lampin. Ia juga digunakan sebagai bahan pengisi dalam plastik seperti PVC. Di samping itu, ia meningkatkan kekuatan plastik.

Kalsium karbonat digunakan untuk meningkatkan kapasiti cat. Ia digunakan sebagai bahan pengisian kertas kerana lebih murah daripada serat kayu, dan dapat mewakili lebih dari 10% kertas.

Doktor

Ia digunakan sebagai antasid untuk memerangi hiperasiditas gastrik dan melegakan gangguan pencernaan. Ia digunakan sebagai makanan tambahan kalsium dan dalam rawatan dan pencegahan osteoporosis. Ia digunakan dalam rawatan hiperfosfatemia pada pesakit dengan kegagalan buah pinggang kronik.

Ini telah digunakan untuk mengurangi efek yang tidak diinginkan dari protease inhibitor yang digunakan dalam pengobatan HIV, dengan pengurangan cirit-birit diperhatikan pada pasien.

Ini menghasilkan penurunan tekanan darah pada wanita hamil dengan hipertensi dan preeklamsia, kerana keduanya dapat dikaitkan dengan peningkatan permintaan untuk kalsium karena kehadiran janin.

Yang lain

Kalsium karbonat digunakan dalam pertanian sebagai baja dan untuk memerangi keasidan di dalam tanah. Ini digunakan sebagai pengawet, penahan warna, dan pengencang makanan.

Selain itu, ia adalah ramuan dalam pasta gigi, dan berfungsi sebagai pelelas dalam bentuk serbuk dalam membersihkan dan mencuci.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.
2. Wikipedia. (2019). Kalsium karbonat. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Pusat Maklumat Nasional Bioteknologi. (2019). Kalsium karbonat. Pangkalan Data PubChem., CID = 10112. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Kai-Yin Chong, Chin-Hua Chia, dan Sarani Zakaria. (2014). Polimorf Kalsium Karbonat pada Tindak balas Suhu. Prosiding Persidangan AIP 1614, 52; doi.org/10.1063/1.4895169
5. Greg Watry. (1 November 2016). Mengetahui Bagaimana Kristal Kalsium Karbonat Mendapat Kekuatan. Pemasaran Perniagaan Kelebihan. Dipulihkan dari: rdmag.com
6. Elemen Amerika. (2019). Kalsium karbonat. Dipulihkan dari: americanelements.com
7. ElSevier. (2019). Kalsium karbonat. ScienceDirect. Dipulihkan dari: sciencedirect.com
8. Buku Kimia. (2017). Kalsium karbonat. Dipulihkan dari: chemicalbook.com