Structure du carbonate de calcium, propriétés, formation, utilisations

Il carbonate de calcium C'est un composé inorganique dont la formule chimique est Caco₃. Il se trouve principalement dans les minéraux tels que la calcite et l'aragonite. De même, le calcaire compose, une roche sédimentaire dans laquelle le minéral Calcita est présent.

Ce carbonate métallique important est obtenu industriellement par extraction et broyage des minéraux qui le contiennent; À cette fin, le marbre est principalement utilisé. Un autre processus réside dans l'utilisation de l'oxyde de calcium, qui devient l'hydroxyde de calcium, précipitant le carbonate de calcium par l'ajout de dioxyde de carbone. De cette façon, les cristaux sont obtenus à partir d'une large gamme de tailles.

La coque d'escargot est principalement composée de carbonate de calcium. Source: Pixabay.

Ils peuvent également être utilisés pour la production industrielle du CACO₃, En petite échelle, les coquilles des palourdes, les coquilles d'oeuf et les coquilles d'huîtres dans lesquelles il est présent.

Le carbonate de calcium présent dans le calcaire est dissous par dioxyde de carbone dans l'eau, générant du bicarbonate de calcium. Cette action peut provoquer les cavernes et est une cause de l'alcalination de l'eau; Événement d'une grande importance dans le maintien de la vie.

Il a été utilisé dans la construction et l'élaboration des sculptures; Les exemples de cela sont le partenaire d'Athènes, la cathédrale de Cracovie et la sculpture d'Abraham Lincoln à Washington. Cependant, sa sensibilité aux pluies acides a diminué son utilisation dans la construction.

Le carbonate de calcium a eu plusieurs applications dans l'industrie en tant que matériau de remplissage en plastique et en papier. En médecine, il a été utilisé pour contrôler l'acidité gastrique; comme supplément de calcium alimentaire; Pour contrôler la phosphatie chez les patients atteints d'insuffisance rénale chronique, etc.

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Structure

Structure cristalline chanco3 représentée avec un modèle de remplissage d'espace. Source: CCOIL [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

La formule de carbonate de calcium, Caco₃, indique que la proportion entre les ions CA²⁺ et Cie₃^2- Il est 1: 1; c'est-à-dire pour chaque ca²⁺ Il y a un CO₃^2- de homologue interagissant électrostátiquement avec lui. Ainsi, la liaison ionique finit par avoir ces ions pour former des modèles structurels qui définissent un cristal.

Dans l'image supérieure, la structure du caco est montrée₃. Les sphères vertes correspondent aux cations CA²⁺, et les sphères rouges et noires aux co-anions₃^2-. Notez que la structure semble être formée par plusieurs couches: une de calcium et une autre de carbonate; ce qui signifie que se cristallise dans une structure hexagonale compacte.

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Cette phase hexagonale (β-caco₃) Correspond à un polymorphe. Il y en a deux autres: Ortorrombic (λ-Caco₃) et un hexagonal encore plus dense (μ-caco₃). L'image inférieure aide à mieux visualiser l'hexagone heureuse:

Structure hexagonale de la calcite. MatérielScientist chez English Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

Cependant, selon la température (et pour ce sel, la pression), les ions dans leurs vibrations sont réajustés à d'autres structures; Ce sont les polymorphes susmentionnés (β, λ et μ).

Comme ils le semblent, ne sont pas bien connus, sauf s'ils sont mentionnés avec leurs noms minéralogiques dans une section suivante.

Dureté des protéines

Les cristaux de Caco₃ Ils ne sont pas seuls: ils peuvent héberger des impuretés comme d'autres cations métalliques qui les teintent en couleurs; O Protéines, incorporant une matrice organique qui contribue en quelque sorte à sa dureté naturelle.

Les protéines diminuent la tension subie par les cristaux les uns des autres avant une pression ou un impact. Comme? Lors de l'intercouvre entre les cristaux, agissant comme s'il s'agissait d'un "pad" (similaire à la brique-ciment).

C'est pourquoi ce composé ou minéral est biocompatible, et il n'est pas surpris qu'il fasse partie des ongles, des coquilles marines, des coquilles ou des os des hérissons. Cela a été une source d'inspiration pour ceux qui se consacrent au développement de nouveaux matériaux.

Propriétés

Autres noms

-Aragonite

-Calcito

-Voltérite

-Lait de calcium

-Tableau blanc

-Marbre

Masse molaire

100 086 g / mol.

Description physique

Toilettes à poussière blanche.

Saveur

Semblable à la craie, insipide.

Points de fusion et d'ébullition

Il se décompose car il libère du CO₂ Avant même de fondre ou de bouillir.

Solubilité

Pratiquement insoluble dans l'eau et l'alcool. Il est dissous avec effervescence dans les acides acétiques et chlorhydieux dilués. Hydroxydes cependant, ils réduisent leur solubilité. Pendant ce temps, les sels d'ammonium et le dioxyde de carbone augmentent la solubilité du carbonate de calcium dans l'eau.

Densité

2,7 à 2,95 g / cm³.

Décomposition

Environ 825 ºC est décomposé en oxyde de calcium (citron vert) et dioxyde de carbone (CO₂).

pH

8 à 9

Indice de réfraction

-1 7216 à 300 nm et 1 6584 à 589 nm (calcita).

-1 5145 à 300 nm et 1 4864 à 589 nm (aragonite).

Incompatibilités

Avec des acides, des sels d'aluminium et d'ammonium.

Enthalpie de fusion

36 kJ / mol à 800 ºC (calcite).

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Produit de solubilité constante

3,36 · 10^-9 à 25 ºC.

Dureté

-3.0 (calcite)

-3,5 - 4.0 (aragonite) sur l'échelle Mohs.

Transitions de phase

L'aragonite est métastable et change irréversiblement en calcite lorsqu'il le chauffe dans l'air sec à 400 ºC.

Réactivité

Le carbonate de calcium réagit avec les acides, libérant du dioxyde de carbone, du calcium ionique et de l'eau.

Le carbonate de calcium est combiné avec de l'eau saturée avec du dioxyde de carbone, équivalent à l'acide carbonique (H₂CO₃), Pour former du bicarbonate de calcium.

Entraînement

La craie, le marbre et le calcaire, les deux premiers minéraux et un matériau rocheux, le troisième, contiennent du carbonate de calcium et sont d'origine sédimentaire, ils seraient formés par la sédimentation des escargots pendant des millions d'années d'années.

Le pH pourrait être le facteur le plus important dans la formation de polymorphes à une température de 24 ° C. La Vaterita est le produit principal d'une plage de pH entre 8,5 et 10; L'aragonite est pH 11; et la calcite au pH> 12.

Il est également connu que de nombreuses algues d'eau douce construisent des cristaux de calcite lorsqu'ils poussent dans un environnement saturé en calcium. De plus, les microalgues sont capables de provoquer des précipitations de carbonate de calcium.

Formes de carbonate de calcium

Dans les images ci-dessous, les trois formes ou polymorphes principales seront affichés pour le carbonate de calcium:

Crystal Calcita. Source: parent Géry [domaine public] Cristal aragonite. Source: Battistini Riccardo [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0)] Cristaux de vaterita. Source: Rob Lavinsky, Irocks.com-cc-by-sa-3.0 [cc by-sa 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

De haut en bas se trouvent les polymorphes de calcite, aragonite et vaterita. Notez la différence entre la morphologie de leurs cristaux (la couleur est typique de ses origines et des caractéristiques de ses environnements).

La Vaterita est plus opaque que la calcite, ce dernier devient même complet. Pendant ce temps, les cristaux d'aragonite ressemblent à de petits monolithes allongés.

Si des échantillons de ces trois polymorphes sont observés au microscope électronique, leurs cristaux (des tons grisâtres parce que la technique ne permet pas la résolution de la couleur), les mêmes morphologies seraient trouvées comme dans les échelles macroscopiques; c'est-à-dire à première vue.

Parmi ces trois polymorphes, la calcite est la plus abondante et la plus stable, suivie par l'aragonite, et enfin la Vaterita, la plus rare des formes du caco₃

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Applications

Industriels

Le carbonate de calcium augmente la résistance à la torsion et à la traction du caoutchouc synthétique et naturel, en maintenant sa flexibilité. Il est utilisé dans l'industrie de la construction comme ingrédient de ciment et comme matière première pour la chaux. Son utilisation a été diminuée car elle est endommagée par des pluies acides.

Le carbonate de calcium est utilisé dans la purification du fer. Sous la forme de chaux élimine le dioxyde de soufre présent dans le métal. La purification du sucre de betterave est utilisée. Il a été utilisé comme craie pour l'ardoise, mais a été remplacé par le plâtre pour cette application.

Le carbonate de calcium est mélangé avec le mastic utilisé dans le placement du verre. Le sol est utilisé comme matériau de remplissage dans le film microporeux utilisé dans les couches. Il est également utilisé comme matériau de remplissage dans des plastiques tels que le PVC. De plus, la force du plastique augmente.

Le carbonate de calcium est utilisé pour augmenter la capacité de couverture des peintures. Il est utilisé comme matériau de remplissage en papier car il est moins cher que les fibres de bois, pouvoir représenter plus de 10% du papier.

Médecins

Il est utilisé comme antiacide pour lutter contre l'hyperacidité gastrique et soulager l'indigestion. Il est utilisé comme supplément de calcium alimentaire et dans le traitement et la prévention de l'ostéoporose. Il est utilisé dans le traitement de l'hyperphosphatie chez les patients atteints d'insuffisance rénale chronique.

Il a été utilisé pour réduire les effets indésirables des inhibiteurs de protéase utilisés dans le traitement du VIH, observant chez les patients une réduction de la diarrhée.

Il produit une diminution de la pression artérielle chez les femmes enceintes souffrant d'hypertension et de prééclampsie, car les deux pourraient être associées à une augmentation de la demande de calcium en raison de la présence fœtale.

Autres

Le carbonate de calcium est utilisé dans l'agriculture comme engrais et pour lutter contre l'acidité du sol. Il est utilisé comme conservateur, disposition des couleurs et réaffirmation des aliments.

De plus, c'est un ingrédient de dentifrice et sert d'abrasif dans la poussière dans le nettoyage et le lavage.

Les références

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