Bicarbonate de calcium

Le bicarbonate de calcium est un sel inorganique du groupe bicarbonate

Qu'est-ce que le bicarbonate de calcium?

Il bicarbonate de calcium C'est un sel inorganique avec une formule chimique CA (HCO₃)₂. Il provient de la nature du carbonate de calcium présent dans le calcaire et les pierres minérales telles que la calcite.

Le bicarbonate de calcium est plus soluble dans l'eau que le carbonate de calcium. Cette caractéristique a permis la formation de systèmes karstiques dans les roches de calcaire et dans la structuration des grottes.

Les eaux souterraines qui traversent les fissures sont saturées dans leur déplacement de dioxyde de carbone (CO₂).

Ces eaux érodent les roches de calcaire libérant du carbonate de calcium (CACO₃) Ce bicarbonate de calcium se formera, selon la réaction suivante:

Voleur₃(S) + CO₂(g) + h₂Ou (l) => ca (HCO₃)₂(aq)

Cette réaction se produit dans les grottes d'où proviennent les eaux très dures. Le bicarbonate de calcium n'est pas à l'état solide mais dans une solution aqueuse, avec le CA²⁺, Bicarbonate (HCO₃^-) et l'ion carbonate (CO₃^2-).

Par la suite, en diminuant la saturation du dioxyde de carbone dans l'eau, la réaction inverse se produit, c'est-à-dire la transformation du bicarbonate de calcium en carbonate de calcium:

CA (HCO₃)₂(aq) => CO₂ (g) + h₂Ou (l) + caco₃ (S)

Le carbonate de calcium est peu soluble dans l'eau, cela provoque sa précipitation comme un solide. La réaction précédente est très importante dans la formation de stalactites, de stalagmites et d'autres épaisses dans les grottes.

Ces structures rocheuses sont formées à partir des gouttes d'eau qui tombent du plafond des grottes. Le caco₃ présents dans les gouttes d'eau est cristallisée pour former les structures susmentionnées.

Le fait de ne pas trouver de bicarbonate de calcium à l'état solide a gêné son utilisation, en trouvant peu d'exemples à cet égard. 

Structure du bicarbonate de calcium

Structure chimique du bicarbonate de calcium

Dans l'image supérieure, deux anions HCO sont affichés₃^- et un cation²⁺ interagissant électrostatiquement. La CA²⁺, Selon l'image, il devrait être situé au milieu, puisque HCO₃^- Ils ne se repousseraient pas pour leurs charges négatives.

La charge négative dans le HCO₃^- Il déménage entre deux atomes d'oxygène, par résonance entre le groupe carbonyle c = o et le lien C-O^-; Pendant son séjour à CO₃^2-, Ceci est déplacé entre les trois atomes d'oxygène, car la liaison C-O n'est pas protégée et peut recevoir une charge de résonance négative.

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Les géométries de ces ions peuvent être considérées comme des sphères de calcium entourées de triangles de carbonate plats avec une extrémité hydrogénée. En termes de rapport de taille, le calcium est remarquablement plus petit que les ions HCO₃^-.

Solutions aqueuses

Bicarbonate de calcium Vous ne pouvez pas former des solides cristallins, et il se compose vraiment de solutions aqueuses de ce sel. En eux, les ions ne sont pas seuls, comme à l'image, mais entourés de molécules H₂SOIT.

Chaque ion est entouré d'une sphère d'hydratation, qui dépendra du métal, de la polarité et de la structure des espèces dissous.

La CA²⁺ Il se coordonne avec les atomes d'oxygène de l'eau pour former un aquocomplex, CA (OH₂)_n²⁺, où n est généralement considéré comme six; c'est-à-dire un "octaèdre aqueux" autour du calcium.

Alors que HCO Anions₃^- Ils interagissent bien, soit avec des ponts d'hydrogène (ou₂Co-h-oh₂) ou avec les atomes d'hydrogène de l'eau dans le sens de la charge négative (hoco₂^- H-OH, interaction dipolaire).

Ces interactions entre le CA²⁺, HCO₃^- Et l'eau est si efficace qu'ils rendent le bicarbonate de calcium très soluble dans ce solvant; Contrairement au carbonate de calcium (Caco₃), dans lequel les attractions électrostatiques entre le CA²⁺ et le CO₃^2- Ils sont très forts, précipitant la solution aqueuse.

En plus de l'eau, il y a des co-molécules₂ autour, qui réagissent lentement pour contribuer plus de hco₃^- (Selon les valeurs de pH).

Solide hypothétique

Jusqu'à présent, les tailles d'ions et les charges dans le bicarbonate de calcium, ni la présence d'eau, expliquent pourquoi il n'y a pas de composé solide; c'est-à-dire des cristaux purs qui peuvent être caractérisés par une cristallographie x-rayon. Le bicarbonate de calcium n'est rien de plus que des ions présents dans l'eau à partir de laquelle les formations caverneuses continuent de croître.

Oui ca²⁺ Et le HCO₃^- Ils pourraient s'isoler de l'eau en évitant la réaction chimique suivante:

CA (HCO₃)₂(aq) → Caco₃(S) + CO₂(g) + h₂Ou (l)

Ensuite, ceux-ci pourraient être regroupés en un solide cristallin blanc avec des proportions stœchiométriques 2: 1 (2HCO₃/ 1ca).

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Il n'y a pas d'études sur sa structure, mais elle pourrait être comparée à celle du bicarbonate de sodium (comme bicarbonate de magnésium, Mg (HCO₃)₂, Il n'existe pas non plus comme solide), ni avec celui du carbonate de calcium.

Stabilité: bicarbonate de sodium (NAHCO₃) contre. Bicarbonate de calcium (CA (HCO₃)₂)

Le bicarbonate de sodium cristallise dans le système monoclinique et le bicarbonate de calcium dans les systèmes trigonaux (calcite) et ortorrombiques (aragonite).

Si le na est remplacé⁺ pour le CA²⁺, Le réseau cristallin serait déstabilisé par la plus grande différence de tailles; c'est-à-dire le na⁺ Pour être plus petit, il forme un verre plus stable avec le HCO₃^- par rapport au CA²⁺.

En fait, le CA (HCO₃)₂(aq) a besoin d'eau pour s'évaporer afin que ses ions puissent être regroupés en verre; Mais le réseau cristallin de ceci n'est pas assez fort pour le faire à température ambiante. Lors du chauffage de l'eau, la réaction de décomposition se produit (équation d'en haut).

Être l'ion na⁺ En solution, cela formerait le verre avec le HCO₃^- Avant sa décomposition thermique.

La raison pour laquelle alors pourquoi le bicarbonate de calcium ne cristallise pas (théoriquement), est due à la différence des radios ou tailles ioniques de leurs ions, qui ne peuvent pas former un cristal stable avant leur décomposition.

Bicarbonate de calcium (CA (HCO₃)₂) contre. carbonate de calcium (CACO₃)

Si d'un autre côté, h est ajouté⁺ Aux structures cristallines du carbonate de calcium, ils changeraient radicalement leurs propriétés physiques. Peut-être que leurs points de fusion tombent considérablement, et même les morphologies des cristaux se terminent modifiées.

Proprietes physiques et chimiques

Formule chimique

CA (HCO₃)₂

Poids moléculaire

162.11 g / mol

État physique

Il n'apparaît pas à l'état solide. Il se trouve dans une solution aqueuse, et lorsque la chaleur est appliquée pour s'évaporer, il devient du carbonate de calcium.

Solubilité dans l'eau

16,1 g / 100 ml à 0º C; 16,6 g / 100 ml à 20 ° C et 18,4 g / 100 ml à 100 ° C.

Ces valeurs indiquent une grande affinité des molécules d'eau par les ions du bicarbonate de calcium, comme expliqué dans la section précédente. Pendant ce temps, seulement 15 mg de carbonate de calcium se dissolvent dans un litre d'eau, ce qui reflète ses fortes interactions électrostatiques.

Parce que le bicarbonate de calcium ne peut pas former un solide, sa solubilité ne peut pas être déterminée expérimentalement.

Cependant, étant donné les conditions créées par le CO₂ Dissous dans l'eau qui entoure le calcaire, la masse de calcium dissoute à une température t pourrait être calculée; masse qui serait égale à la concentration de bicarbonate de calcium.

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À différentes températures, la masse dissous augmente comme indiqué dans les valeurs à 0, 20 et 100 ° C. Ensuite, selon ces expériences, il est déterminé à quelle quantité de bicarbonate de calcium Il se dissout au voisinage du carbonate de calcium, dans un milieu aqueux gazéifié avec du CO₂.

Une fois que le CO s'échappe₂ Le carbonate de calcium gazeux se précipitera, mais pas le bicarbonate de calcium.

Points de fusion et d'ébullition

Le réseau cristallin du CA (HCO₃)₂ C'est beaucoup plus faible que celui du caco₃. S'il pouvait être obtenu à l'état solide et mesure la température à laquelle il fond dans une source, une valeur serait sûrement obtenue bien en dessous de 899 ° C. De même, il faut s'y attendre pour déterminer le point d'ébullition.

Point de combustion

Ce n'est pas du carburant.

Des risques

Étant donné que ce composé n'existe pas solidement, il est peu probable qu'il représente un risque de manipuler ses solutions aqueuses, car les deux ions CA²⁺ Comme HCO₃^- Ils ne sont pas nocifs pour les faibles concentrations; Et par conséquent, le plus grand risque, qui serait d'ingestion de telles solutions, ne pourrait être due qu'à une dose dangereuse de calcium ingéré.

Si le composé formait un solide, même peut-être physiquement différent du caco₃, Ses effets toxiques ne pouvaient pas aller au-delà de l'inconfort et de la résection simples après contact physique ou inhalation.

Applications

- Les solutions de bicarbonate de calcium sont utilisées depuis longtemps pour laver les articles anciens, en particulier les œuvres d'art ou des documents historiquement importants.

- Des solutions de bicarbonate ont été utilisées dans la prévention de l'ostéoporose. Cependant, dans un cas, des effets secondaires tels que l'hypercalcémie, l'alcalose métabolique et l'insuffisance rénale ont été observés dans un cas.

- Le bicarbonate de calcium est donné, parfois, par voie intraveineuse pour corriger l'effet dépressif de l'hypokaliémie sur le fonctionnement cardiaque.

- Il est utilisé pour calmer l'acidité de l'estomac.

Les références

1. Wikipedia (2018). Bicarbonate de calcium. Pris de: dans.Wikipédia.org
2. Sirah Dubois (3 octobre 2017). Qu'est-ce que le bicarbonate de calcium? Récupéré de: Livestrong.com
3. Science Learning Hub (2018). Chimie du carbonate. Récupéré de: scientifique.org.NZ
4. PubChem (2018). Bicarbonate de calcium. Récupéré de: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gouvernement