칼슘 카보네이트는 화학식 칼슘 (HCO와 무기 염 3 ) 2 . 그것은 석회석과 방해석과 같은 미네랄에 존재하는 탄산 칼슘에서 자연적으로 발생합니다.
중탄산 칼슘은 탄산 칼슘보다 물에 더 잘 녹습니다. 이 특성은 석회암 암석과 동굴 구조에서 카르스트 시스템의 형성을 허용했습니다.
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균열을 통과하는 지하수는 이산화탄소 (CO 2 ) 의 변위로 포화됩니다 . 이 물은 석회암 암석을 침식하여 탄산 칼슘 (CaCO 3 )을 방출 하여 다음 반응에 따라 중탄산 칼슘을 형성합니다.
CaCO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l) => Ca (HCO 3 ) 2 (aq)
이 반응은 매우 경수가 발생하는 동굴에서 발생합니다. 중탄산 칼슘은 칼슘과 함께 고체 상태이지만 수용액 아닌 2+ , 중탄산 (HCO 3 - 및 탄산 이온 (CO) 3 2- ).
결과적으로 물에서 이산화탄소의 포화도를 줄임으로써 역 반응, 즉 중탄산 칼슘이 탄산 칼슘으로 변환됩니다.
Ca (HCO 3 ) 2 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + CaCO 3 (s)
탄산 칼슘은 물에 잘 녹지 않으므로 침전이 고체로 발생합니다. 위의 반응은 동굴에서 종유석, 석순 및 기타 동성 체의 형성에 매우 중요합니다.
이 암석 구조는 동굴 천장에서 떨어지는 물방울로 형성됩니다 (위 이미지). 카코 3 물방울 존재는 한 구조를 형성하는 결정화.
중탄산 칼슘이 고체 상태에서 발견되지 않는다는 사실은 그 사용을 어렵게 만들고 몇 가지 예를 발견했습니다. 마찬가지로 독성 영향에 대한 정보를 찾기가 어렵습니다. 골다공증을 예방하기위한 치료법으로 사용함으로써 일련의 부작용에 대한보고가 있습니다.
구조
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위의 이미지에서, 두 음이온 HCO 3 - 및 양이온 칼슘 2+가 도시되어 정전 기적 상호 작용. 이미지에 따르면, 칼슘 2 +는 HCO 이런 식으로하기 때문에, 중간에 위치해야 3 것 - 부정적인 요금에 서로 인해 격퇴 없습니다.
HCO에 네거티브 전하 3 - 카르보닐기의 C = O와 결합 사이의 공진을 통해, 2 개 개의 산소 원자 사이에 비편 재화되어 C - O - ; CO 3 2– 에서는 C – OH 결합이 탈 양성자 화되어 공명에 의해 음전하를받을 수 있기 때문에 3 개의 산소 원자 사이에서 비편 재화됩니다.
이러한 이온의 기하학적 구조는 끝이 수소화 된 탄산염의 평평한 삼각형으로 둘러싸인 칼슘 구체로 간주 할 수 있습니다. 크기 비율의 측면에서, 칼슘 HCO보다 상당히 작다 3 - 이온 .
수성 솔루션
Ca (HCO 3 ) 2 는 결정질 고체를 형성 할 수 없으며 실제로이 염의 수용액으로 구성됩니다. 그들 안에서 이온은 이미지에서와 같이 혼자가 아니라 H 2 O 분자로 둘러싸여 있습니다.
그들은 어떻게 상호 작용합니까? 각 이온은 금속, 극성 및 용해 된 종의 구조에 따라 달라지는 수화 구체로 둘러싸여 있습니다.
Ca 2+ 는 물의 산소 원자와 배 위하여 수성 복합체 인 Ca (OH 2 ) n 2+를 형성합니다 . 여기서 n은 일반적으로 6으로 간주됩니다. 즉, 칼슘 주위의 "수성 팔면체"입니다.
HCO 동안 3 - 음이온 인터랙트 중 (O 수소 결합을 갖는 2 CO - H-OH 2 ) 또는 음의 전하 delocalizes 방향 물의 수소 원자 (HOCO 2 - H - OH, 다이폴 인터랙션 이온).
이러한 상호 작용 칼슘 2+ , HCO 3 - 및 물은 그 용매에 잘 용해 중탄산 칼슘을 너무 효율적이다; Ca 2+ 와 CO 3 2– 사이의 정전 기적 인력 이 매우 강하여 수용액에서 침전되는 CaCO 3 과 달리 .
물 이외에도, CO 거기에 2 분자 이상의 HCO 공급 서서히 주위 반응, (3) - (산도 값에 따라서는).
가상 솔리드
지금까지 Ca (HCO 3 ) 2 의 이온의 크기와 전 하나 물의 존재는 고체 화합물이 존재하지 않는 이유를 설명합니다. 대답 즉, X 선 결정학에 의해 특성화 될 수있는 순수한 결정체. 캐나다 (HCO 3 ) 2가 이온을 해면 구조물은 계속 증가되는 물에 존재 지나지 않는다.
칼슘 경우 2 + 와 HCO 3 - 다음과 같은 화학 반응을 피하고 물에서 고립 될 수있다 :
Ca (HCO 3 ) 2 (aq) → CaCO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l)
그런 다음 이들은 화학 양 론적 비율이 2 : 1 (2HCO 3 / 1Ca) 인 백색 결정질 고체로 그룹화 될 수 있습니다 . 그 구조에 대한 연구는 없지만 NaHCO 3 (중탄산 마그네슘, Mg (HCO 3 ) 2 는 고체로 존재하지 않기 때문에) 또는 CaCO 3 의 구조와 비교할 수 있습니다 .
안정성 : NaHCO
NaHCO 3 는 단사 정계에서 결정화되고, CaCO 3 는 삼각 (방해석) 및 사방 정계 (아라고 나이트) 시스템에서 결정됩니다. Na + 가 Ca 2+ 로 대체 되면 결정 격자는 크기 차이가 커져 불안정해질 수 있습니다. 즉, 나 +는 이 작기 때문에, HCO와보다 안정한 결정 형성 3 - 칼슘에 비해 2+ .
사실, CA (HCO 3 ) 2 (AQ)이 너무 증발 물을 필요는 이온 그룹화 결정의 수; 그러나 그것의 결정 격자는 실온에서 그렇게하기에 충분히 강하지 않습니다. 물을 가열하면 분해 반응이 발생합니다 (위의 방정식).
수 NA +의 이온 용액에서, 상기 HCO와 결정 형성 할 3 - 의 열분해 전에한다.
Ca (HCO 3 ) 2 가 (이론적으로) 결정화되지 않는 이유 는 분해 전에 안정한 결정을 형성 할 수없는 이온 반경 또는 이온 크기의 차이 때문입니다.
Ca (HCO
반면에 H + 가 CaCO 3 결정 구조에 추가 되면 물리적 특성이 크게 변할 것입니다. 아마도 그들의 녹는 점은 크게 떨어지고 결정의 형태조차도 수정됩니다.
그것의 합성을 시도 가치가있을 것입니다 고체 칼슘 (HCO 3 ) 2 ? 어려움은 예상을 초과 할 수 있으며 구조적 안정성이 낮은 염은 다른 염이 이미 사용되는 응용 분야에서 상당한 추가 이점을 제공하지 못할 수 있습니다.
물리 화학적 특성
화학식
Ca (HCO 3 ) 2
분자 무게
162.11g / 몰
몸 상태
고체 상태로 나타나지 않습니다. 수용액에서 발견되며 물을 증발시켜 고체로 바꾸려는 시도는 탄산 칼슘으로 바뀌기 때문에 성공하지 못했습니다.
수용성
0 ° C에서 16.1g / 100ml; 20 ° C에서 16.6 g / 100 ㎖의 100º C.에서 18.4 g / 100 ml를이 값은 칼슘 (HCO 물 분자의 높은 친 화성을 가리킨다 3 ) 2 개 이온 바와 같이, 이전 섹션에서. 한편, CaCO 3 15mg만이 1 리터의 물에 용해되며 이는 강한 정전 기적 상호 작용을 반영합니다.
Ca (HCO 3 ) 2 는 고체를 형성 할 수 없기 때문에 용해도를 실험적으로 결정할 수 없습니다. 그러나, CO에 의해 생성 된 소정의 조건 (2) 석회석 주변의 물에 용해를 온도 T에서 용해 칼슘의 질량이 계산 될 수있다; 질량은 Ca (HCO 3 ) 2 의 농도와 같습니다 .
다른 온도에서 용존 질량은 0, 20 및 100 ° C의 값으로 표시된 것처럼 증가합니다. 그리고,이 실험에 의하면, 칼슘 (HCO의 정도 판정 3 ) 2 개 카코 근방에 용해 3 CO와 기화 수성 매질에 2 . 일단 CO 2 가스 가 빠져 나가면 CaCO 3가 침전되지만 Ca (HCO 3 ) 2 는 침전되지 않습니다 .
녹는 점과 끓는점
Ca (HCO 3 ) 2 의 결정 격자 는 CaCO 3 의 결정 격자 보다 훨씬 약 합니다. 고체 상태에서 얻을 수 있고 용융 온도를 fusiometer로 측정하면 899ºC보다 훨씬 낮은 값을 얻을 수 있습니다. 마찬가지로 끓는점을 결정할 때도 마찬가지입니다.
화재 지점
가연성이 아닙니다.
위험
이 화합물은 고체 형태로 존재하지 않기 때문에, 모두 칼슘 때문에, 그 수용액을 처리 할 수있는 리스크를 나타낸다고 않을 2+ 및 HCO 3 개 이온 - 저농도에서 유해하지; 따라서 이러한 용액을 섭취하는 더 큰 위험은 섭취 한 칼슘의 위험한 용량 때문일 수 있습니다.
화합물이 고체를 형성한다면 CaCO 3 와 물리적으로 다를 수 있지만 , 그 독성 효과는 물리적 접촉 또는 흡입 후 단순한 불편 함과 건조를 넘어 가지 않을 수 있습니다.
응용
-중탄산 칼슘 용액은 오래된 종이, 특히 예술 작품이나 역사적으로 중요한 문서를 세척하는 데 오랫동안 사용되어 왔습니다.
-중탄산염 용액의 사용은 종이의 산을 중화시킬뿐만 아니라 알칼리성 탄산 칼슘을 제공하기 때문에 유용합니다. 후자의 화합물은 향후 종이 손상에 대한 보호를 제공합니다.
-다른 중탄산염과 마찬가지로 화학 효모 및 발포성 정제 또는 분말 제제에 사용됩니다. 또한 중탄산 칼슘은 식품 첨가물 (이 염의 수용액)으로 사용됩니다.
-골다공증 예방에 중탄산염 용액이 사용되었습니다. 그러나 고칼슘 혈증, 대사성 알칼리증, 신부전과 같은 부작용이 한 사례에서 관찰되었습니다.
-중탄산 칼슘은 심장 기능에 대한 저칼륨 혈증의 우울 효과를 교정하기 위해 때때로 정맥 내 투여됩니다.
-그리고 마지막으로 근육 수축의 매개 인 칼슘을 몸에 공급함과 동시에 저칼륨 상태에서 발생할 수있는 산증을 교정합니다.
참고 문헌
- Wikipedia. (2018). 중탄산 칼슘. 출처 : en.wikipedia.org
- Sirah Dubois. (2017 년 10 월 3 일). 중탄산 칼슘이란? 출처 : livestrong.com
- 과학 학습 허브. (2018). 탄산염 화학. 출처 : sciencelearn.org.nz
- PubChem. (2018). 중탄산 칼슘. 출처 : pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Amy E. Gerbracht & Irene Brückle. (1997). 소규모 보존 워크숍에서 중탄산 칼슘 및 중탄산 마그네슘 용액 사용 : 설문 조사 결과. 출처 : cool.conservation-us.org